Радиационная безопасность источников минеральных веществ Красноярского края для сельскохозяйственных животных

Введение. В настоящее время развитие промышленности, применение новых технологий в кормопроизводстве, отсутствие надзора за процессами утилизации производственных отходов приводит к попаданию различных по природе токсических веществ в почву и воду. Наличие токсических веществ в компонентах агробиоце- нозов приводит к их миграции в корма животного и растительного происхождения и в продукцию животноводства [1]. К токсическим веществам традиционно относят сложные органические вещества, тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, медь и др.), естественные и антропогенные радионуклиды. Токсические вещества, находящие- ся в компонентах рациона, всасываются в желудочно-кишечном тракте и включаются в метаболические процессы организма. В зависимости от тропизма и растворимости могут достаточно долго находится в клетках тканей и органов, изменяя их функциональную активность. Наличие токсических веществ в рационе животных имеет значимое влияние на здоровье и продуктивность настоящего и будущего поколений сельскохозяйственных животных [2].

Природный радиоактивный фон слагается из двоякого рода источников – внешних и внутренних. Внешние источники – это первичное и вторичное космическое излучение, гамма-фон, формируемый природными радионуклидами почвы, воды, воздуха, строительных материалов. К внутренним источникам относят естественные радионуклиды (ЕРН ): 40К, 226Ra, 14С, 3H и др., – в организме животных. ЕРН в организм животных постоянно поступают с кормом, водой и воздухом. Внешние и внутренние источники формируют поглощенную дозу ионизирующего излучения. Величина поглощенной дозы определяется характеристикой пород, слагающих верхний слой литосферы, и размещением биологического объекта относительно географической широты и высоты над уровнем моря [3].

Естественные радионуклиды – радиоактивные вещества природного происхождения, входящие в состав абиотических компонентов внешней среды. К особо значимым ЕРН относят: уран (238U), торий (232Th), калий-40 (40K), тритий (3Н), углерод-14 (14С) и др. [4].

Изотоп 40К (период полураспада 1,28·109лет) относят к группе наиболее значимых радионуклидов, удельная активность 40К в литосфере превышает суммарную активность всех других ЕРН. Изотоп 40К хорошо рассеян в почвах, имеет высокую миграционную активность в большинстве почв, однако в глинистых минералах благодаря процессам сорбции фиксируется прочно. В биологических объектах удельная активность 40К превышает концентрацию изотопов уранового и ториевого семейств.

Изотоп 232Th (период полураспада 1,41 · 1010 лет) является родоначальником радиоактивного семейства, его относят к группе наиболее значимых в радиологическом отношении радионуклидов. Распад 232Th сопровождается образованием альфа-частицы. Концентрация 232Th в объектах агробиоценозов увеличивается при внесении фосфорных удобрений, удельная активность 232Th в удобрениях – 1,5–25 Бк/кг.

226Ra (период полураспада 1602 г.), – это альфа- и гамма-излучатель, изотопы радия образуются в цепи распада изотопов урана и тория. Для 226Ra в природе характерно рассеянное состояние. 226Ra не входит в состав минералов, он широко представлен в виде включений во многих образованиях [5].

При организации кормления животных и птицы необходимо контролировать сбалансированность рациона, содержание питательных и токсических веществ. При использовании природных минеральных веществ необходимо контролировать удельную активность естественных радионуклидов [6].

Для снижения концентрации токсических веществ в кормах и кормовых добавках и их отрицательного действия на организм сельскохозяйственных животных и птицы необходимо осуществлять контроль качества и безопасности кормов, применять различные технологические приемы в кормлении, такие как использование сорбентов: вермикулит, бентонитовые глины, цеолиты и др. [7].

Красноярский край – один из немногих субъектов Российской Федерации, способных обеспечить себя практически всеми видами минерального сырья. Минерально-сырьевая база края включает свыше 1300 месторождений и перспективных проявлений более чем 80 видов полезных ископаемых. К ним относятся: торф, вермикулит, окисленный бурый уголь, бокситы, бентониты, цеолиты и др. [8].

На территории Красноярского края имеется значительное количество природных аномалий и рудопроявлений урана и тория, обусловленное высоким содержанием ЕРН в породах. На большей части края радиационная обстановка определяется природными источниками, которые полностью зависят от геологического строения территории и слагающих ее горных пород. На юге края располагается Алтае-Саянская складчатая область в составе Восточного и Западного Саян, Кузнецкого Алатау и Енисейского кряжа с межгорными впадинами. Горные породы представлены разновозрастными породами с различной концентрацией ЕРН.

К природным аномалиям Красноярского края относят Усть-Ангарскую аномалию, россыпь монацитов на р. Тарака, рудопроявление урана в мкр. Северный г. Минусинска и с. Кавказкое Минусинского района [4].

В недрах подтаежной, лесостепной зон края находятся девять артезианских бассейнов: АнгароКанский, Ангаро-Ленский, Аргинский, ВосточноСаянский, Назаровский, Рыбинский, Солгонский, Чебаково-Балахтинский и Чулымский. В этих бассейнах распространены все известные типы радиоактивных природных подземных вод. В лесостепной зоне Красноярского края особого внимания заслуживает Рыбинский артезианский бассейн, так как в его составе имеется 7 месторождений подземных вод, которые служат источником водоснабжения густонаселенных районов края - Березовского, Иланского, Ирбейского, Канского, Манского, Партизанского, Рыбинского, Саянского и Уярского. В пределах этого артезианского бассейна выявлены многочисленные радиоактивные гидроаномалии, в том числе Березовская, Канская и Красноярская [1,9].

Цель исследования - определить радиационную безопасность источников минеральных веществ Красноярского края, используемых для кормления сельскохозяйственных животных.

Объекты и методы. Объектами исследования являлись сырьевые ресурсы Красноярского края, используемые в рационах сельскохозяйственных животных. Оценена удельная активность ЕРН в белитовом шламе - промышленном отходе Ачинского глиноземного комбината; окисленном буром угле Балахтинского месторождения и вермикулите Татарского месторождения.

Определение удельной активности естественных радионуклидов осуществляли в условиях лаборатории радиационного контроля ОА «Группа Компаний ШАНЭКО» (АО «ГК ШАНЭ-КО»), «ШАНЭКО Сибирь» - филиал АО «ГК ШАНЭКО» в г. Красноярске. Для измерения использовался гамма-спектрометр МКГБ-01 «РА-ДЭК» и дозиметр-радиометр МКС-АТ6130.

Нормативно-методическая документация, определяющая порядок выполнения измерений:

• 1.    ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффек-

  Вестник КрасГАУ. 2022. № 7 тивной активности естественных радионуклидов».

• 2.    Методика измерений удельной активности природных радионуклидов, цезия-137, стронция-90 в пробах объектов окружающей среды и продукции предприятий с применением спектрометра-радиометра гамма- и бета-излучений МКГБ-01 «РАДЭК» и гамма-спектрометра МКСП-01 «РА-ДЭК» (аттестована ФГУП «ВНИИМ», свидетельство № 126/210-(01.00250-2008)-2011).

Условия проведения измерений: Т возд. = +20-21°С, Р = 743–746 мм. рт. ст., влажность 25 %. Измерения проводись в геометрии сосуда Маринелли, время измерения - 3 600 с, мощность амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения на поверхности контейнера (счетного образца) - 0,10-0,11 мкЗв/ч (без вычета гаммафона площадки измерения).

Результаты и их обсуждение. Для определения минерально-сырьевой базы подкормочного материала были выбраны объекты исследований из Красноярского края, такие как бели-товый шлам, окисленный бурый уголь и вермикулит. Белитовый шлам представляет собой порошок серого цвета, получаемый в результате переработки и обогащения алюминийсодержащих глин, в своем составе содержит более 20 минеральных элементов. Окисленный бурый уголь - порошок черного цвета, отход угледобывающей промышленности, является источником минеральных веществ и гуминовых кислот. Минеральный состава вермикулита показал, что данное вещество может быть использовано как источник алюминия, магния, кремния, железа и кальция. Так, проанализировав химические составы исследуемых объектов, было выявлено в них различное содержание жизненно важных макро- и микроэлементов, необходимых для кормления сельскохозяйственных животных и птицы [7].

Кроме этого, в составе исследуемых объектов были обнаружены и изучены природные радионуклиды. Удельная активность природных радионуклидов в образцах местных сырьевых источников минеральных веществ представлена в таблице 1.

Удельная активность ЕРН в местных сырьевых источниках минеральных веществ Красноярского края

Таблица 1

ЕРН	Удельная активность, Бк/кг
	Белитовый шлам	Окисленный бурый уголь	Вермикулит
Радий-226 (226R)	15,6±3,8	Менее 12,0	19,1±3,7
Торий-232 (232Th)	Менее 8,0	Менее 8,0	9,0±1,2
Калий-40 (40K)	284±35	68±14	1060±115

На основании анализа данных таблицы 1 можно сделать вывод, что все исследованные образцы, в соответствии с п. 5.3.4. СанПиН 2.6.1.252309 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)», по показателям радиационной безопасности относятся к материалам I класса.

Согласно СанПиН 2.6.1.2800-10, все образцы относятся к категории производственных отходов. Основной характеристикой, определяющей потенциальную радиационную опасность произ- водственных отходов с повышенным содержанием природных радионуклидов для населения в производственных и коммунальных условиях, является эффективная удельная активность природных радионуклидов в отходах.

В зависимости от эффективной удельной активности природных радионуклидов в производственных отходах, содержащих только природные радионуклиды, они разделяются на три категории (А эфф ) (табл. 2).

Таблица 2

Классификация производственных отходов, содержащих природные радионуклиды

Класс	Эффективная активность природных радионуклидов (Аэфф), Бк/кг
I	А эфф ≤ 1500
II	1500 < А эфф ≤ 10 000
III	А эфф >  10 000

Обращение с производственными отходами I категории в производственных условиях, включая их сбор, временное хранение, переработку и транспортирование, осуществляется без ограничений по радиационному фактору.

Расчет удельной активности проводили по формуле

Аэфф = ARa + 1,3 ·АTh + 0,09 ·АК, где ARa и ATh – удельные активности 228Ra и 232Тh, находящиеся в равновесии с остальными членами уранового и ториевого рядов; АК – удельная активность 40К (Бк/кг).

В результате расчета А эфф установлено что А эфф белитового шлама составила менее 51,6 Бк/кг, вермикулита – 126,2 ±11,1Бк/кг, окисленного бурого угля – менее 28,5 Бк/кг.

Заключение. На основании результатов исследования можно заключить, что использование в рационах сельскохозяйственных живот- ных белитового шлама – промышленного отхода Ачинского глиноземного комбината; окисленного бурого угля Балахтинского месторождения и вермикулита Татарского месторождения не приведет к увеличению суммарной поглощенной дозе. Использование местных источников минеральных веществ в рационах не формирует негативных радиобиологических эффектов в организме животных.