Распределение 137Cs в системе “агрочернозем глинисто-иллювиальный - картофель” в ореоле радиоактивного загрязнения Тульской области

119991, Москва, Ленинские горы, д.1, стр.12, *, e-mail: , ***, e-mail:

Bld. 12, 1 Leninskie Gori, Moscow 119234, Russian Federation *, e-mail: , ***, e-mail:

Bld. 3, 1 Leninskie Gori, Moscow 119234, Russian Federation, **, e-mail:

Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. стала причиной радиоактивного загрязнения обширных территорий Европейского континента долгоживущим (Т 1/2 30.08 лет) техногенным радионуклидом ¹³⁷Cs (Live Chart of Nuclides, 2024). Среди продуктов аварийного чернобыльского выброса ¹³⁷Cs имел особое значение, поскольку относился к наиболее легкоплавким “летучим” элементам, достигшим тропосферного слоя в виде мелкодисперсных парогазовых аэрозолей, в то время как тугоплавкие и переходные радионуклиды (⁹⁰Sr, ^{238,239,240,241}Pu, ²⁴¹Am и др.) были ассоциированы в составе топливных микрочастиц более крупной размерности и в основном выпали на подстилающую поверхность в радиусе нескольких десятков километров от аварийного реактора (Атлас загрязнения Европы цезием…, 1997). Благодаря же летучести ¹³⁷Cs, его интенсивному тропосферному переносу на большие расстояния от источника выброса и дальнейшим конденсационным выпадениям с дождевыми осадками было образовано множество удаленных от эпицентра аварии очагов загрязнения наземных экосистем с плотностью поверхностного радиоактивного загрязнения почв свыше допустимого уровня 37 кБк/м², суммарная площадь которых составила 216 000 км² (Атлас загрязнения Европы цезием…, 1997).

В России наиболее значительные по интенсивности накопления в почвах ореолы загрязнения образовались на Европейской территории в Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областях. В пределах последней сформировалось Плавское радиоак- тивное пятно (ПРП) с первичными уровнями накопления 137Cs в почвах в диапазоне 185–555 кБк/м2, причем более 80% почв принадлежало к пахотным угодьям как в момент Чернобыльской аварии, так и в последующие годы (Региональный доклад…, 2021). Данный факт вплоть до настоящего времени создает экологические риски распространения 137Cs по коротким пищевым цепям “сельскохозяйственная культура – (сельскохозяйственное животное) – человек”.

На сегодняшний день Тульская область является одним из важнейших производителей сельскохозяйственной продукции в Центральной России. Среди культур, выращиваемых на ее территории, в частности на территории ПРП, существенную роль играет картофель, по валовому сбору которого Тульская область занимает 2-е место в стране (Регионы России…, 2022). В России картофель – традиционно выращиваемая сельскохозяйственная культура, которая занимает важное место в рационе россиян и, согласно современным требованиям здорового питания, рекомендуется к ежегодному потреблению в количестве 90 кг на человека (Рекомендации по рациональным нормам…, 2016). На территории ПРП картофель выращивается местным населением на приусадебных участках для обеспечения собственных нужд, а также занимает постоянное место в севооборотах на полях агрохолдингов и крупных фермерских хозяйств. Таким образом, распространение 137Cs, накопленного в пахотных почвах ПРП, по пищевым цепям происходит как путем прямой биогенной миграции радионуклида на локальном уровне, так и на основе механизма социальной миграции (на региональном и надрегиональном уровнях).

Целью настоящей работы являлась оценка параметров биогенной миграции 137Cs в системе “агрочернозем–картофель” на территории ПРП Тульской области в современный период и анализ радиационно-гигиенических рисков, создаваемых для человека при потреблении продукции растениеводства, содержащей техногенный 137Cs. При этом учет накопления радиоцезия не только в поедаемых клубнях картофеля, но и в его несъедобных надземных частях, корнях и столонах позволил определить общий объем перехода радионуклида из почвы в растения, а также выявить меха- низмы детоксикации отдельных органов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования послужил расположенный в ≈ 4 км к западу от г. Плавска (центральная часть ПРП) агроценоз картофеля, почвы и растения которого были опробованы в сентябре 2022 г. (рис. 1). Предметно изучались: почва – глинистоиллювиальный агрочернозем, являющийся основным компонентом почвенного покрова ПРП; а также картофель ( Solanum tuberosum L.) сорта “Гала” (“Gala”). Глинисто-иллювиальные агрочерноземы территории ПРП характеризуются типичными для Среднерусской возвышенности свойствами пахотных горизонтов: pH водн 6.3 ± 0.4, С орг 4.6 ± 0.8, гранулометрический состав легкоглинистый с преобладанием пылеватых фракций (до 84%) (Шопи-на и др., 2020). Сорт картофеля “Гала” введен в использование на территории России в 2008 г., имеет столовое назначение, отличается среднеранним сроком созревания, средней урожайностью 216–263 ц/га, низким содержанием крахмала (10.2–13.2%) и хорошей лежкостью (89%) (Еланский и др., 2013).

Территория ПРП располагается на Среднерусской возвышенности в пределах лесостепной зоны. Климат умеренноконтинентальный со среднегодовыми температурами от 3.6 до 4.2 °C; продолжительность периода вегетации – 173–182 дн. (с середины апреля до середины октября) (Тульская область: агроклиматические условия, 2024). Согласно данным метеостанции в г. Плавск, в вегетационный сезон 2022 г. средняя температура составляла +18.1 °C, сумма выпавших осадков – 150 мм, что не отличалось от среднестатистических показателей климатической нормы района исследования (Архив погоды в Плавске, 2024).

Опорная площадка с агроценозом картофеля располагалась в транзитно-элювиальной позиции междуречья рек Плава и Локна (приток р. Плавы 1-го порядка) на абсолютной высоте 218 м с общим уклоном на северо-восток и крутизной склона ≈ 5°.

Рис. 1. Местоположение опорной площадки с агроценозом картофеля на совмещенном плане спутникового снимка программы Google Earth (2020–2021) и картосхемы загрязнения почв Тульской области после Чернобыльской аварии на период 2016 г. (Атлас современных и прогнозных аспектов…, 2009).

Fig. 1. Location of the reference plot with potato agrocenosis on the combined plan of the Google Earth satellite image (2020–2021) and the map scheme of soil contamination of the Tula region after the Chernobyl accident for the period of 2016 (Atlas of modern and forecast aspects…, 2009).

Согласно агротехнике возделывания картофеля в черноземной зоне, осенью 2021 г., предшествующего посадке, проводилась зяблевая вспашка почвы на глубину 30 см с внесением минеральных удобрений (Диаммофоска – 450–500 кг/га, Калимаг – 350 кг/га); весной 2022 г. производилось предпосевное культивационное рыхление на глубину 8–10 см с нарезкой гребней высотой ≈ 25 см и глубокое чизелевание почвы до глубины 45–55 см, а также внесение 300–400 кг/га азотнокислого аммония и проведение мероприятий по защите растений от болезней, вредителей и сорняков; в период бутонизации картофель поливался по потребностям с помощью дождевальной установки (максимальная доза полива – 10 мм за проход), а также проводилась его внекорневая подкормка карбамидно-аммиачной смесью с внесением удобрения в количестве ≈ 150 кг/га.

Образцы почвы отбирались с поля непосредственно перед уборкой урожая из профиля до глубины 110 см по генетическим горизонтам агрочернозема: А пах ' (культивационный) – А пах '' (основная вспашка) – АВ – В Ca – BC Ca , а также послойно с шагом в 10 см с помощью кольцевого пробоотборника ПГ-450, позволяющего учитывать плотность сложения почвы. Повторность точек послойного пробоотбора почв была трехкратной. Образцы надземной и подземной биомассы картофеля отбирались раздельно также в трехкратной повторности на совмещенных с точками послойного пробоотбора почв укосных площадках площадью 0.25 м², расположенных с учетом междурядий 80 ± 5 см. Дополнительно фракции растений картофеля – ягоды, листья, стебли, столоны, клубни и корни – отбирались в количестве от 1 кг (ягоды) до 10 кг (клубни) сырой массы по всей площади опорной площадки размером 25 × 25 м².

В целях гомогенизации проб в лабораторных условиях образцы почвы взвешивались для определения полевой влажности, высушивались до воздушно-сухого состояния и измельчались на лабораторной мельнице с последующим просеиванием мелкозема через сито с диаметром ячейки 1 мм. Надземные части картофеля промывались путем замачивания и ополаскивания в текущей воде с финальной промывкой дистиллированной водой. Корни и столоны растений промывались путем первичного замачивания, переносились на сито с ячейкой 1 мм и тщательно отмывались от мелкозема почвы при многократном попеременном промывании под напорной струей воды и замачивании в стоячей воде, фракция тонких корней собиралась на сито с диаметром ячейки 0.5 мм и в дальнейшем отмывалась от остаточной примеси почвенного мелкозема путем декантации. Разделение корней на крупную (более 2 мм) и среднюю (0.5–2 мм) фракции биомассы производилось вручную. Клубни картофеля отмывались от примесей почвы с использованием бытовой щетки-утюжка при попеременном воздействии стоячей и напорной воды. Их разделение на перидерму и мякоть осуществлялось с помощью овощечистки. После учета сырой биомассы выделенных органов и тканей растений они высушивались при 75 °C в течение 48 часов с последующим определением абсолютно сухой биомассы и содержания сухого вещества. Для дальнейших анализов пробы растений гомогенизировались путем измельчения на лабораторной мельнице.

Для определения величин удельных активностей 137Cs в пробах почвы и растений применялся гамма-спектрометрический метод в геометрии “дента”, либо “чашка Петри” диаметром 4 см (для проб тонких корней). Измерения проводились на сцинтилляционном гамма-спектрометре “Мультирад” с блоком детектирования БДКС-63-01А (Россия) и программой обработки спектров “Прогресс 5.1” для почвы, или на полупроводниковом гамма-спектрометре Canberra GR 3818 с детектором из особо чистого германия HPGe (США) для фракций биомассы картофеля.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В период непосредственно после Чернобыльской аварии Плавский район Тульской области вошел в перечень пострадавших территорий и был отнесен к зоне проживания с правом на отселение, где плотность поверхностного радиоактивного загрязнения почв ¹³⁷Cs попадала в диапазон варьирования 185–555 кБк/м² (О социальной защите…, 1991). Опробование пахотных почв ореола загрязнения спустя ≈35 лет после Чернобыльской аварии показало, что в отдаленный период после радиоактивных выпадений уровень накопления ¹³⁷Cs в пахотном 30-сантиметровом слое (система подгоризонтов А пах ' – А пах '') черноземов центральной части ПРП на опорной площадке с агросистемой картофеля составил

171 ± 14 кБк/м2 при средневзвешенной величине удельной активности 537 ± 101 Бк/кг (табл. 1), что все еще в ≈ 5 раз превышало допустимые в России показатели аккумуляции 137Cs в почвах (Критерии оценки…, 1992). В подпахотном горизонте АВ также фиксировались достаточно высокие величины удельной активности и запасов 137Cs. С учетом радионуклида, проникшего за пределы агротурбированной толщи чернозема, его общие запасы в профиле достигали 276 ± 53 кБк/м2, что уже в ≈ 7.5 раз превышало нормативные величины и свидетельствовало о долговременном характере радиоактивного загрязнения наземных экосистем после крупных аварий на объектах ЯТЦ.

Показатели накопления 137Cs в почве существенно изменялись между точками опробования, в частности, для пахотной толщи агрочерноземов коэффициент вариации Cv составлял около 20% для величин удельной активности радионуклида и около 10% – для величин его запасов. Подобная неоднородность пространственного распределения 137Cs в почвах ПРП даже в пределах части одного пахотного угодья исходно определялась поступлением радиоактивных выпадений в наземные экосистемы территории за 1–2 инцидента дождевых осадков с 26 апреля по 10 мая 1986 г. (Арутюнян и др., 1993; Атлас современных и прогнозных аспектов…, 2009). В последующие годы различные авторы отмечали сохранение пространственной неоднородности плотности радиоактивного загрязнения агрочерноземов ПРП на участках размерами от 10 × 10 до 50 × 50 м2 с коэффициентом вариации порядка 20% (Golosov et al., 1999; Липатов и др., 2007; Шамшурина и др., 2016; Zhidkin et al., 2020; Парамонова и др., 2021), что фиксировалось не только для почв пахотных угодий, но также для почв залежей и лесных экосистем (Липатов и др., 2007; Липатов и Щеглов, 2014). В целом варьирование показателей пространственной неоднородности загрязнения почв 137Cs на уровне ≈ 20%, по-видимому, можно признать характерной чертой геохимических ореолов конденсационных выпадений радиоцезия (Kirchner, 2013), равно как и дочернобыльских глобальных радиоактивных выпадений (Sutherland, 1996).

Таблица 1. Вариационно-статистическая характеристика накопления ¹³⁷Cs в горизонтах профиля агрочернозема глинисто-иллювиального на территории ПРП (n = 3)

Table 1. Variation-statistical characterization of ¹³⁷Cs accumulation in horizons of agrochernozem clayey-illuvial profile on the territory of the Plavsk Radioactive Spot (n = 3)

Показатель	Горизонт, глубина (см)	Среднее	Доверительный интервал, ±	Размах (min–max)	Cv, %
Удельная активность, Бк/кг	Апах' (0 – 12)	533.0	140.9	417.3–664.8	23
	А" (12 – 30)	539.2	106.3	437.2 – 622.1	17
	АВ (30 – 55)	382.9	153.3	288.5 – 538.0	35
	Вса (55 – 83)	28.3	3.9	25.0 – 31.9	12
	ВCса (83 – 110)	1.9	0.4	1.5 – 2.0	19
Запасы, кБк/м2	А пах ' (0 – 12)	68.4	13.5	64.8 – 81.7	16
	А пах " (12 – 30)	102.7	14.3	104.0 – 114.6	7
	АВ (30 – 55)	95.2	32.3	83.1 – 127.8	30
	Вса (55 – 83)	8.8	2.4	9.7 – 10.3	4
	ВCса (83 – 110)	0.6	0.3	0.7 – 0.8	9

Основными факторами радиальной миграции 137Cs в почвах являются диффузия, биотурбации, просыпание по крупным трещинам и порам, заглубление инкорпорированного в биомассу радионуклида при росте и развитии корневых систем растений, эти процессы протекают с малой интенсивностью и лишь локально; однако в почвах пахотных угодий к ним добавляется фактор агро-турбаций, несоизмеримо более значимо влияющий на профильное распределение 137Cs (Сельскохозяйственная радиоэкология, 1992). Миграция 137Cs в растворенном состоянии для почв и ландшафтов лесостепной зоны весьма незначительна благодаря его прочной необменной фиксации в межпакетных пространствах глинистых минералов, иллита и других гидрослюд (Sanzharova et al., 2002). Более детальное изучение радиального распределения 137Cs в профиле агрочернозема ПРП с агроценозом картофеля выявило четкую связь с приемами агротехнической обработки пахотных почв: максимальные показатели отмечаются в верхних 30 см почвы, которые соответствовали общей мощности агротурбированного слоя; в пределах нижележащих слоев, вплоть до глубины 50 см, совпадающей с нижней границей обработки почвы путем глубокого чизелевания, они также были высокими; в то время как за пределами толщи почвы, охваченной агротехническими приемами, на глубине 50–60 см и ниже фиксировались лишь незначительные или следовые количества 137Cs (рис. 2).

В пределах пахотного горизонта почв, регулярно подвергающегося вспашке с оборотом пласта и боронованию, величины удельной активности ¹³⁷Cs были распределены относительно равномерно, а увеличение величин запасов радионуклида в слое 20– 30 см определялось наличием в нижней части подгоризонта А пах " уплотненной “плужной подошвы”. Аккумуляция ¹³⁷Cs в пределах пахотного горизонта в целом составляла около 65% от пула радионуклида в агрочерноземе. Ниже агротурбированной толщи характер профильного распределения ¹³⁷Cs изменялся на регрессивно-аккумулятивный с ярко выраженным убыванием его содержания ниже 50 см.

Глубина, см

Рис. 2. Распределение средних величин удельной активности ( А ) и запасов ( Б ) ¹³⁷Cs по профилю агрочернозема (здесь и далее отрезки на столбиках означают доверительный интервал при р = 0.95 и n = 3).

Fig. 2. Distribution of mean values of ¹³⁷Cs specific activity ( A ) and ¹³⁷Cs reserves ( Б ) down the agrochernozem profile (here and further bars indicate confidence interval at р = 0.95 and n = 3).

В целом, глубина значимого проникновения 137Cs в толщу агрочернозема (по критерию наличия 80% общих запасов) в агроценозе картофеля оценивалась как 40 см, а в слое 0–60 см, затронутом агротехническими приемами, сосредоточено ≈ 98% запасов радионуклида.

Если нисходящая радиальная миграция 137Cs по профилю пахотного чернозема с агроценозом картофеля определялась в основном процессами механогенеза с доминированием агрогенной компоненты, то переход 137Cs из почвы в растения носил биогенный характер и зависел от ряда факторов: доли подвижных соединений в общем пуле радиоцезия, климатических и погодных условий, биологических характеристик культуры, включая видовые, сортовые, фенологические и др. особенности (Tamponnet et al., 2008; Burger and Lichtscheidl, 2018). В целом биологическая доступность 137Cs для растений в агрочерноземах ПРП незначительна, поскольку доля водорастворимой фракции радионуклида составляет здесь менее 0.1%, а обменной фракции – не более 1% (Комиссарова и др., 2022). Выращиваемые на территории основные сельскохозяйственные культуры (пшеница, кукуруза, рапс и др.) также обладают способностью дискриминировать процесс корневого поглощения потенциально фитотоксичного 137Cs, что снижает интенсивность его биогенной миграции в системе “почва-растение” (Komissarova, Paramonova, 2019). Анализ параметров накопления 137Cs в растениях исследуемого агроценоза картофеля показал, что культура не являлась исключением из общего правила и, как и другие компоненты полевых и кормовых севооборотов на территории ПРП, относилась к дискриминаторам корневого потребления радионуклида. Так, средняя величина удельной активности 137Cs в общей биомассе растений картофеля в 35 раз меньше, чем в пахотном горизонте почвы, приравнивающимся к корнеобитаемому слою, а запасы радионуклида в растительном блоке на 4 порядка меньше, чем в почвенном (табл. 2).

Между надземной (стебли, листья, ягоды) и подземной (клубни, столоны, корни) фракциями биомассы картофеля отмечалось неоднородное распределение 137Cs как по показателям средних величин удельной активности, так и по емкости депонирова- ния. Если в целом растения отличались базипетальной дифференциацией 137Cs (т. е. более высокие значения величин удельной активности радиоцезия фиксировались в надземных органах), то основные запасы элемента сосредотачивались в подземных органах за счет доминирования их массы. Вариабельность показателей накопления 137Cs в растениях картофеля была несколько ниже, чем в пахотном горизонте агрочернозема для величин удельной активности, и сходной с вариабельностью для почвенной компоненты для величин запасов.

Таблица 2. Вариационно-статистическая характеристика накопления ¹³⁷Cs в биомассе растений картофеля на территории ПРП (n от 3 до 6) Table 2. Variation-statistical characterization of ¹³⁷Cs accumulation in the biomass of potato plants in the PRH territory (n from 3 to 6)

Показатель	Фракция биомассы	Среднее	Доверительный интервал, ±	Размах (min – max)	Cv, %
Удельная активность, Бк/кг	надземная	38.9	20.9	31.2–47.9	22
	подземная	9.4	0.4	7.5–11.3	12
	общая	14.4	6.6	11.5–17.5	15
Запасы, Бк/м2	надземная	9.7	5.5	8.7–25.1	51
	подземная	11.5	2.6	8.6–13.3	22
	общая	21.2	3.6	15.5–25.0	23

Известно, что распределение минеральных веществ по органам и тканям для многих химических элементов неоднородно и зависит от их биохимических функций в растениях, а при неопределенной физиологической роли – от ряда причин, в том числе от степени фитотоксичности (Баргальи, 2005). По отношению к степени концентрации 137Cs органы и морфоны картофеля можно было упорядочить по величине убывания показателей удельной активности в следующие ряды (рис. 3):

• •   для фракций надземной биомассы: стебли < плоды <

листья;

• •   для фракций подземной биомассы: мякоть клубня <

крупные корни < перидерма клубня < средние корни < тонкие корни, столоны.

Таким образом, между отдельными морфофизиологическими компонентами биомассы картофеля отмечалась 25-кратная разница по уровням удельной активности 137Cs, подтверждавшая достоверность различий между ними. Более всего на единицу массы накапливали радионуклид тонкие корни, через которые осуществлялось наиболее активное всасывание 137Cs в растение, а также столоны, по которым происходил нисходящий транспорт запасных веществ (крахмала) из фотосинтезирующих органов в клубни картофеля. Эти органы выполняли функции эффективных барьеров при биогенной миграции радионуклида из почвы в картофель и внутри самого растения. Подобную функцию осуществляла и перидерма клубней картофеля, в которой на единицу массы накапливалось в ≈ 4.5 раза больше 137Cs, чем в мякоти клубня, состоящей в основном из тканей паренхимы. Тонкие всасывающие корни, столоны, перидерма клубней относились к компонентам подземной биомассы картофеля. Можно было бы в этой связи предположить, что причиной повышения величин удельной активности радионуклида в этих фракциях был непосредственный контакт с 137Cs-содержащим мелкоземом почв. Однако в средних и крупных корнях не обнаруживалось увеличение интенсивности накопления радиоцезия. Следовательно, только органы и ткани подземной биомассы, характеризующиеся наиболее интенсивным метаболизмом и относительно обогащенные проводящими тканями (трахеидами, сосудами, ситовидными клетками и трубками), были способны к относительному концентрированию радионуклида.

Клубни картофеля по величинам удельной активности относились к фракции биомассы, в наименьшей степени накапливающей 137Cs на единицу массы.

Рис. 3. Распределение средних величин удельной активности ¹³⁷Cs по органам и тканям растений картофеля (n от 3 до 6).

Fig. 3. Distribution of mean values of ¹³⁷Cs specific activity in organs and tissues of potato plants (n from 3 to 6).

Количественная оценка интенсивности перехода радионуклида из агрочерноземов ПРП в клубни картофеля по показателю коэффициента накопления (КН, равному отношению величин удельной активности радионуклида в растении, либо его части, к таковым величинам в почве) продемонстрировала хорошее согласие с величинами, установленными в более ранние сроки, которые рекомендованы МАГАТЭ в качестве ориентировочных для сочетания “почвы глинистого гранулометрического состава – клубневые культуры”:

• •    2.5 × 10^-2 – для зоны умеренного климата (IAEA TECDOC…, 2010);

• •    4.2 × 10^-2 – для зоны аридного климата (IAEA TECDOC …, 2021);

• •    2.7 × 10^-2 – в настоящем исследовании.

При характерной дифференциации 137Cs по фракциям биомассы картофеля объемы его депонирования в отдельных органах в большей степени определялись биологической продуктивностью культуры и структурой ее биомассы, чем зависели от особенностей распределения величин удельной активности по морфофизиологическим фракциям (рис. 4). Емкость растительной компоненты агроценоза не превышала 0.02% от пула 137Cs в системе “почва–растение”, но при этом более 65% запасов 137Cs, перешедшего из радиоактивно загрязненной почвы, сосредотачивалось в клубнях как в наиболее продуктивных органах картофеля и отчуждалось из локального биологического круговорота.

С учетом биологической урожайности картофеля на опорном участке, достигавшей 631 ц/га, что указывало на высокоэффективную агротехнику выращивания культуры на территории ПРП (Скрябин, 2022), в пищевые цепи населения поступало около 110 кБк/га. При этом сопоставление средней величины удельной активности 137Cs в клубнях картофеля с требованиями санитарногигиенической безопасности продукции, потребляемой населением (Гигиенические требования…, 2011), показало, что выращиваемый на территории ПРП картофель полностью удовлетворял до- пустимым лимитам накопления радионуклида с ≈ 50-кратным “дефицитом” по отношению к нормативным показателям (табл. 3).

Рис. 4. Распределение долей запасов ¹³⁷Cs по органам растений картофеля, %.

Fig. 4. Distribution of shares of ¹³⁷Cs inventories among potato plant organs, %.

Таблица 3. Санитарно-гигиеническая оценка накопления ¹³⁷Cs в клубнях картофеля и расчет индивидуальной годовой эффективной дозы облучения (D eff ) для взрослого человека при поедании картофеля, выращенного на территории ПРП

Table 3. Sanitary and hygienic assessment of ¹³⁷Cs accumulation in potato tubers and calculation of individual annual effective radiation dose (D eff ) for an adult person when eating potatoes grown in the territory of the PRH

Вариант	Удельная активность 137Cs, Бк/кг		Предельно допустимый уровень, Бк/кг	D eff , мкЗв/год/чел
	сырая масса	сухая масса		при потреблении по рекомендациям в РФ	при потреблении по оценке ВОЗ
Сырая масса без обработки	1.5	9.2	80	1.7 × 10-6	1.6 × 10-12
Клубень в мундире после варки	1.3	7.1	80	1.5 × 10-6	1.4 × 10-12
Очищенный клубень после варки	1.1	6.6	80	1.2 × 10-6	1.1 × 10-12
Чипсы из картофеля	—	9.2	600	—	—

В случае гипотетического использования картофеля столового сорта “Гала” на корм домашнему скоту и птице выявленный уровень удельной активности 137Cs в клубнях также был бы на порядок меньше допустимой величины 60 Бк/кг (на сырую массу), согласно ВП 13.5.13/06-01 (введены в 2000 г., утратили силу в 2016 г.).

При изготовлении сушеного картофеля (чипсов) содержание радионуклида в готовой продукции не изменялось; однако при варке происходило некоторое увеличение массы клубней (на 3– 10%) за счет связывания влаги отвара клеточным крахмалом в процессе его клейстеризации, и на этом фоне в клубнях происходило незначительное снижение величин удельной активности 137Cs (на 13–27%), более заметное при варке очищенного картофеля, чем при его приготовлении “в мундире”. В этой связи сравнение величин удельной активности 137Cs в клубнях картофеля после его сушки или термической кулинарной обработки с предельно допустимыми уровнями накопления радионуклида в пищевых продуктах также продемонстрировало санитарно-гигиеническую безопасность использования картофеля, выращенного в ореоле ПРП.

Дополнительный расчет годовой эффективной дозы облучения взрослого человека при поедании ¹³⁷Cs-содержащего картофеля, произведенного на территории ПРП, по нормам потребления в России и в странах Восточной Европы (Минздрав РФ Закон от 19.08.2016 № 614; Food regional diets, 2003) подтвердил, что величина показателя D eff составляла менее 0.01% от установленной Международной комиссией по радиационной защите (ICRP) допустимой дозы облучения человека от техногенных источников, составляющей 1 мЗв в год (Use of Dose Quantities in Radiological Protection, 2021). Таким образом, совокупный анализ параметров перехода ¹³⁷Cs в продукцию столового картофеля сорта “Гала” на территории ПРП позволил заключить, что выращивание картофеля и его последующее потребление в пищу не создает экологических рисков для здоровья населения.

ВЫВОДЫ

• 1.    Плотность поверхностного радиоактивного загрязнения пахотных горизонтов агрочерноземов в агроценозе картофеля на территории ПРП составляет в настоящее время 171 ± 14 кБк/м², что в ≈ 5 раз превышает допустимый уровень. При этом 65% запасов радионуклида сосредоточено в пределах горизонта А пах , что определяет тесный контакт ¹³⁷Cs-содержащего мелкозема почв с корневой системой и клубнями картофеля. За пределы пахотного горизонта благодаря глубокому чизелеванию было перемещено 35% общих запасов ¹³⁷Cs, значимо проникшего в настоящее время до 40 см.

• 2.    К концу вегетационного периода за счет прочной фиксации ¹³⁷Cs глинистыми минералами агрочерноземов и дискриминации его корневого потребления в растения картофеля переходит не более 0.02% ¹³⁷Cs, содержащегося в системе “почва–растение”.

• 3.    Для картофеля характерна высокая контрастность дифференциации величин удельной активности ¹³⁷Cs по органам и тканям растений. Наибольшими показателями отличаются столоны (179.8 Бк/кг) и тонкие корни картофеля (154.4 Бк/кг), наименьшими – мякоть клубня (7.3 Бк/кг). Вместе с тем основным депо накопления радионуклида служат клубни картофеля, доминирующие в структуре его биомассы и накапливающие более 65% ¹³⁷Cs, перешедшего в процессе биогенной миграции из почвы в растение.

• 4.    Интенсивность перехода ¹³⁷Cs в клубни картофеля в исследованном агроценозе на глинистом агрочерноземе хорошо согласуется с ориентировочными величинами КН, рекомендованными МАГАТЭ. Сохранение относительного постоянства величин КН для систем “почва–растение”, генерализованных на основе свойств почв и агропроизводственно-ботанических групп растений (IAEA TECDOC, 2006; IAEA TECDOC, 2010), в отдаленном периоде после чернобыльских аварийных выпадений позволяет прогнозировать уровни загрязнения сельскохозяйственной продукции, выращиваемой на землях пострадавших регионов.

• 5.    Величины удельной активности ¹³⁷Cs в клубнях картофеля полностью удовлетворяют санитарно-гигиеническим нормам

  СанПиН 2.3.2.1078-01 “Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов” и ограничениям индивидуальной годовой эффективной дозы для взрослого населения (в мЗв/год/чел).

• 6.    Кулинарная обработка картофеля (сушка, отваривание очищенных и неочищенных клубней в воде) не оказывает существенного влияния на величину удельной активности ¹³⁷Cs в подготовленном к непосредственному потреблению человека продукте питания.