Разработка способов очистки апипродуктов от радиоактивного загрязнения и их практическое применение

В результате аварии на Чернобыльской АЭС значительная часть юго-западных районов Российской Федерации подверглась воздействию выбросов радиоактивных веществ. Брянская область представлена землями сельскохозяйственного назначения, значительная их часть была выведена из пользования, однако, пчеловодство на них развивалось преимущественно в частном секторе, и пчелы использовали поддерживающий взяток с дикоросов и сорняков.

Загрязнение данного региона радионуклидами поставило перед исследователями исключительно важную проблему – необходимость более полного и глубокого изучения экологических, санитарно-гигиенических и социальных последствий этого загрязнения [1, 2]. Одним из важных аспектов названной проблемы является выяснение возможности использовать в пищу апипро-дукты, которые не причинят вреда организму человека и будут для него безопасны [3].

Продукты пчеловодства – апипродукты, произведённые медоносными пчёлами ( Apis mellifera ), имеют природный сбалансированный комплекс биологически активных веществ, которые можно употреблять в качестве добавок к продуктам питания [4, 5]. В последнее время всё больше внимания уделяется добавлению в пищу натуральных добавок, содержащих большое количество биологически активных веществ, в том числе, лекарственных (регуляция иммунитета, антиоксиданты, геропротекторы и т.д.). Продукты пчеловодства идеальны как обогатители во всех отношениях (естественное происхождение, биологическая активность, питательность) [4, 5].

Из мировой практики известно, что продукты пчеловодства очень широко используются при производстве самых разных продуктов питания. Их уникальность заключается в том, что определённые соединения, вырабатываемые только пчелиным организмом, фактически не встречаются

в природе, они добавляются к биологически активным веществам растений (нектар, пыльца, соединения фенольной смолы) и в сочетанном виде получается набор веществ растительного и животного происхождения [5].

Цель проведённых исследований заключалась в определении влияния загрязнения окружающей среды радионуклидами на основные апипродукты, а также разработка способов предохранения и очистки апипродуктов от радиоактивного загрязнения.

Материалы и методы

На протяжении четырёх лет с 1986 по 1989 гг. после аварии на Чернобыльской АЭС в Брянской области отбирали пробы апипродуктов в полном соответствии с общепринятыми в пчеловодстве и радиометрии методиками того времени. Результаты уникальных исследований по радиоактивному загрязнению показали границы и уровни радиоактивного загрязнения продуктов пчеловодства на территории Брянской области сразу после аварии. На стационарных пасеках в Новозыбковском, Гордеевском, Злынковском, Красногорском, Клинцовском, Климовском, Сев-ском и Комаричском районах Брянской области производился регулярный контроль качества продукции. Уровень радиоактивного загрязнения отобранных проб определяли по стандартным методикам в радиологической лаборатории в Брянской области. Суммарную концентрацию бета-активных изотопов определяли на радиометрах КРК-1-01А и КРВП-ЗАБ «Бета», а изотопный состав – на спектрометрическом комплексе АМ-АО2Ф1 [6].

Поскольку полученные данные о загрязнённости различных видов продуктов пчеловодства не предполагалось использовать в прогностических целях (в том числе для перспективной экстраполяции), практический интерес, исходя из целей исследования, представляли средние значения загрязнения радиоактивными изотопами тех или иных апипродуктов за рассматриваемый период. Такие динамические средние определяли на основе выборочного наблюдения. В каждом из 8 районов формировались малые выборки из 5 единиц наблюдения (пасек). По каждой пасеке методом средней арифметической просто определялось среднее значение уровня загрязнения за 4 года. Далее тем же методом проводилось осреднение показателей по каждому району в целом.

Полученные районные средние подверглись обработке с использованием t-критерию Стьюдента, в итоге были получены показатели исправленной дисперсии и средней ошибки каждой выборки по каждому району соответственно. На основе полученных значений по каждому району можно определить, при любом уровне значимости, пределы, в которых находился уровень загрязнения отдельных видов апипродуктов радионуклидами в среднем за рассматриваемый период. Однако для целей настоящей статьи установление соответствующих доверительных интервалов не представляет первостепенного интереса, и потому эти интервалы не приводятся в тексте. Опытные образцы апипродуктов: мёд, цветочная пыльца, пчелиный воск, прополис, пасечная мерва были получены по стандартным классическим методикам, применяемым в пчеловодстве, которые в полном объёме предполагают их очистку и хранение [7].

Результаты и обсуждение

Как показывает анализ научных публикаций, влияние ионизирующего излучения на качество продуктов пчеловодства изучено довольно слабо, тем более в связи с загрязнением среды радиоактивными нуклидами. В работе были исследованы показатели радиоактивного загрязнения основных продуктов пчеловодства районов Брянской области, наиболее пострадавших от аварии на ЧАЭС (табл. 1).

Таблица 1

Средние значения и ошибки средних показателей (М±m) радиоактивного загрязнения продуктов пчеловодства районов Брянской области в1986-1989 гг. (Бк/кг)

Район	Мёд пчелиный	Прополис	Пчелиный воск	Цветочная пыльца	Пасечная мерва
Новозыбковский	7401,2±156,9	2963,6±195,5	20,72±0,42	1406±54,3	1109±56,5
Гордеевский	7028,2±81,4	2886,2±125,6	20,35±0,37	1294±49,6	1036±38,3
Злынковский	7027,8±118,1	2849,2±167,8	20,35±0,41	1221±42,3	999±36,6
Красногорский	6662,8±175,16	2774,8±165,0	19,98±0,40	1258±50,9	1036±33,4
Клинцовский	5502,6±140,2	2738,2±156,9	18,50±0,27	1184±44,2	925±43,5
Климовский	4809,6±162,6	2589,6±164,1	18,13±0,46	1109±54,5	851±29,6
Севский	3701,8±127,3	1850±114,4	16,65±0,31	1036±30,1	555±37,8
Комаричский	4811,2±113,5	1924,4±90,0	17,39±0,20	1036±47,6	777±37,9

Как видно из табл. 1, наибольшему радиоактивному загрязнению подвержены прополис и пасечная мерва, на втором месте мёд и пыльца, относительно чистым оказался пчелиный воск.

Существуют отдельные разрозненные сведения о влиянии радиоактивных веществ на медоносы, и то в контексте сельскохозяйственных растений [2]. Они, как и другие виды растений, способны концентрировать радиоактивные элементы в десятки и сотни раз больше, чем их содержится в окружающей среде [2]. Так, известно, что радий концентрируется в цветках кок-сагыза, клевера, астр, а растения из семейства вересковых способны поглощать и накапливать 90Sr. Практически все виды растений-медоносов активно поглощают радиоактивный фосфор и йод.

Согласно данным радиоэкологического мониторинга территории юго-западных районов Брянской области основную проблему представляет загрязнение растений. Среднее содержание 137Cs в растениях может превышать ветеринарные допустимые уровни в 3,7 раза [8], а доля трав с превышением нормативов достигает 39% [1]. Данные радиационного контроля, проведённого в 1986-1989 гг. [2], показывают, что содержание 137Cs в зелёной массе трав в отдельных пробах многократно (до 27 раз) превышают нормативы [9]. Высокое содержание 137Cs в травах определяет превышение санитарно-гигиенических нормативов и в продуктах пчеловодства.

Высказывается предположение, что в мёде, собранном с таких растений, радиоактивные вещества содержатся в ещё большей концентрации [10]. До сих пор не изучен вопрос об уровне загрязнений мёда различных типов взятка. Известно только, что разновидности падевого мёда (из-за большого содержания калия) обладают повышенной радиоактивностью по сравнению с цветочным мёдом. Совершенно не исследовано влияние радиоактивного загрязнения среды на другие продукты пчеловодства, хотя их потребление в нашей стране всё больше и больше возрастает. И по прогнозам специалистов в период пандемии спрос на прополис, маточное молочко, пыльцу, воск, пчелиный яд превысит спрос на мёд. А то обстоятельство, что эти продукты используются в основном как лекарственные и косметические средства, существенно повышает требования к их качеству [11, 12].

На основании полученных данных трудно обозначить чёткую границу загрязнённости апи-продуктов на территории страны. В целом существует определённая закономерность: чем ближе к месту аварии, тем выше радиоактивное загрязнение среды. Но, поскольку в результате выброса радиоактивных веществ радионуклиды неравномерно выпадали на почву, то и в загрязнённости продуктов пчеловодства, как и в загрязнённости окружающей среды, наблюдается значительная неравномерность, пятнистость. На территории Брянской области наиболее существенно подверглись радиоактивному загрязнению продукты пчеловодства в Новозыбковском, Злынков-ском, Клинцовском и Климовском районах. Отдельные очаги были обнаружены также в других районах области, граничащих с Украиной. Мёд загрязнён на сравнительно небольшой террито- рии в западных районах Брянской области (рис. 1).

Мёд пчелиный

Рис. 1. Уровень радиоактивного загрязнения мёда пчелиного в Брянской области (Бк/кг).

Кроме 30-км зоны ЧАЭС это практически шесть районов Брянской области (Новозыбков-ский, Гордеевский, Злынковский, Красногорский, Клинцовский и Климовский). В этих районах мёд, производимый почти на 10% пасек, по суммарному содержанию цезия превышал временные допустимые уровни 370 Бк/кг и являлся непригодным для реализации и употребления. Самое высокое содержание радионуклидов в мёде (7400 Бк/кг) зарегистрировано на пасеке Стеша-нова Ю.Н. (Новозыбковский район).

Были исследованы образцы цветочной пыльцы, прополиса, пчелиного воска и пасечной мервы на содержание радионуклидов. Пыльца загрязнена на более обширной территории, чем мёд. Однако, уровень содержания в загрязнённой пыльце радионуклидов ниже (рис. 2). Наибольшая её радиоактивность по суммарному цезию – 1406 Бк/кг. Загрязнение пыльцы на территории области носило равномерный характер и совпадало с направлением воздушных потоков, преобладавших во время выбросов радиоактивных веществ при аварии на ЧАЭС. Относительно высокий уровень загрязнения пыльцы обнаружен в западных районах Брянской области. Отдельные очаги загрязнения в Севском и Комаричском районах Брянской области.

Из всех исследованных продуктов пчеловодства наибольшему радиоактивному загрязнению оказался подвержен прополис (рис. 3). Результаты радиологического анализа его образцов, собранных с 1986 по 1989 гг. в различных районах области, свидетельствовали, что прополис подвергся загрязнению на довольно обширной территории. Это практически вся Брянская область. Наибольшая радиоактивность прополиса в Новозыбковском и Гордеевском районах (по суммарному цезию в пределах от 370 до 2960 Бк/кг). Самое высокое содержание радионуклидов зарегистрировано в прополисе, собранном в Новозыбковском районе на пасеке Лукашенко С.С. – 2849 Бк/кг (по суммарному цезию). У шрота, полученного в результате переработки прополиса, суммарная β-активность составила 122100, что превышает допустимые нормы [3].

Рис. 2. Уровень радиоактивного загрязнения цветочной пыльцы в Брянской области (Бк/кг).

-0= Прополис

♦ 2960 —• 2886 —• 2849—ф 2775—ф 2738

1850—♦ 1924

4»

Рис. 3. Уровень радиоактивного загрязнения прополиса в Брянской области (Бк/кг).

Рис. 4. Уровень радиоактивного загрязнения прополиса в Брянской области (Бк/кг).

Из всех продуктов пчеловодства меньше всего загрязнён радиоактивными веществами пчелиный воск (рис. 4). Очевидно, это связано с тем, что он, в отличие от других исследуемых апипродуктов, проходит переработку. Результаты радиологических исследований свидетельст- вуют о том, что воск обладал сравнительно низким уровнем радиоактивности. Суммарная

β-активность – от 16,65 до 20,72 Бк/кг.

Рис. 5. Уровень радиоактивного загрязнения пасечной мевры в Брянской области (Бк/кг).

В отличие от воска, восковое сырье содержало повышенный уровень радиоактивности. Сильно загрязнены радионуклидами мерва и старые соты. Суммарная β-активность мервы составила от 555 до 1110 Бк/кг (рис. 5), старых сот – от 7400 Бк/кг. Восковое сырьё подверглось радиоактивному загрязнению практически в тех же районах Брянской области, что и прополис.

Полученные данные дали основание продолжить исследования по очистке и предохранению апипродуктов от радиоактивного загрязнения. Было установлено, что радиоактивное загрязнение воска и воскового сырья происходит за счёт невосковых компонентов, главным образом коконов, личинок и их экскрементов, остатков перги, мёда и прополиса. Таким образом, для предохранения пчелиного воска от загрязнения радионуклидами необходимо применять такие технологии переработки воскового сырья, которые позволяют максимально снизить или даже полностью исключить попадание в воск невосковых компонентов. В результате испытания различных способов переработки воскового сырья было установлено, что наилучшая очистка от невосковых компонентов происходит в результате сухой обработки (солнечные воскотопки). Хорошие результаты были получены при использовании влажного метода переработки (воскотопки, воско-прессы) при строгом соблюдении ряда дополнительных правил. Таким образом, уровень радиоактивного загрязнения пчелиного воска после очистки снизился на 46,4% или 9,62 Бк/кг.

Таблица 2

Сравнительное содержание радионуклидов в апипродуктах после очистки от радиоактивного загрязнения, Бк/кг

Наименование показателя	До очистки	После очистки	Норматив
Мёд пчелиный	7400±156,9	1110±33,3	370±33,3
Прополис	2963,6±195,5	370±11,2	*
Пчелиный воск	20,72±0,42	11,1±0,31	*
Цветочная пыльца	1406±54,3	148±4,7	*
Пасечная мерва	1109±56,5	92,5±3,1	*

* нормативы по содержанию радионуклидов в продуктах пчеловодства (прополис, пчелиный воск, цветочная пыльца, пасечная мерва) не устанавливались в связи с отсутствием производственной необходимости.

Самым сложным оказался поиск способа очистки прополиса, так как точно не установлены причины значительного загрязнения этого продукта радиоактивными веществами. Были испытаны различные способы переработки прополиса, не противоречащие общепринятой промышленной переработке и позволяющие сохранить ценные биологические свойства этого продукта: растворение в воде, этиловом спирте, нагревание на водяной бане. Хорошие результаты были получены при растворении прополиса в этиловом спирте. Спирт хорошо растворяет этот продукт и, кроме того, используется в промышленности для приготовления прополисного экстракта. Было установлено, что радиоактивные вещества концентрируются в нерастворимой фракции прополиса. Надосадочная жидкость практически чиста от загрязнения. Для более полной очистки экстракта применяли фракционирование (декантацией, фильтрованием). Нерастворимый осадок (так называемый, прополисный шрот), полученный в результате экстракции и фракциоцирования прополиса, обладает очень высоким содержанием радионуклидов – до 103600 Бк/кг (по суммарной β-активности). В результате уровень радиоактивного загрязнения прополиса после очистки снизился на 97,5% или 2590 Бк/кг.

Таким образом, некоторые из существующих методов промышленной переработки прополиса и воскового сырья позволили частично снизить загрязнение радиоактивными нуклидами. В настоящее время разрабатываются оптимальные промышленные технологии очистки прополиса и воска. Работы по очистке мёда от радиоактивных изотопов ещё продолжаются. Однако, полученные данные свидетельствуют о том, что радиоактивное загрязнение мёда, а возможно и других продуктов пчеловодства, можно снизить за счёт проведения ряда зоотехнических и организационных мероприятий. Установлено, что содержание радионуклидов в мёде, собранном в начале сезона (весенние медоносы, акация, сады, липа), ниже, чем в конце сезона (мёд с чабреца, клевера и других медоносов июля-августа). На некоторых пасеках загрязнение мёда второго (июль-август) мёдосбора на порядок выше первого (май-июнь). В ряде случаев мёд июльского медосбора превышает по суммарному цезию ВДУ-88, тогда как первый мёдосбор гораздо ниже допустимых уровней и пригоден для реализации и употребления.

Таким образом, можно уменьшить загрязнение товарной продукции, оставив мёд июльского и августовского мёдосборов пчёлам на зиму, для сбора товарного мёда в загрязнённых районах необходимо активно использовать майский-июньский мёдосборы, особенно с древесных мёдоносов (сады, акация).

Важно отметить, что наибольшему радиоактивному загрязнению подвержен мёд из лесных травянистых и кустарниковых мёдоносов, таких как чабрец, крушина, иван-чай, калина и др. Поэтому самое высокое содержание в мёде радионуклидов на пасеках, расположенных в лесу или на его окраинах. Полученные данные свидетельствуют о том, что даже перемещение пасечного точка на несколько километров от загрязнённого участка позволяет существенно снизить содержание в мёде радионуклидов. Так, на пасеке Лукашенко С.С. (Новозыбковский район), расположенной в лесу, на протяжении трёх лет содержание цезия в мёде практически всегда выше ВДУ (в пределах от 555 до 83219 Бк/кг), тогда как в километре от неё на пасеке Ефименко В.И. суммарного цезия в мёде на порядок меньше – 111 Бк/кг. Ещё более существенные различия между мёдом одного медосбора с двух пасек в с. Мамай Новозыбковского района, расположенных на удалении друг от друга в 1,6 км – 407 и 30,34 Бк/кг. При перемещении пчелиных семей из загрязнённых районов в местность, которая не подвергалась воздействию выбросов радиоактивных веществ, продукты пчеловодства, собранные пчёлами за время кочёвки, практически чисты от радиоактивного загрязнения. Полученные данные свидетельствуют о возможности снижения содержания в мёде радионуклидов за счёт изменения местоположения пасечного точка таким образом, чтобы в радиусе 2-3 км от него не было сильно загрязнённых участков почвы и лесных массивов.

Загрязнённость продуктов пчеловодства до перемещения пчелиных семей из загрязнённых районов в местность, которая не подвергалась воздействию выбросов радиоактивных веществ, не исследовалась, так как не ставилась данная задача.

Разработанные мероприятия позволяют значительно сократить радиоактивное загрязнение апипродуктов, а в некоторых случаях даже полностью его избежать. Однако проведённая работа является лишь первым этапом в разработке технологии эффективного пчеловодства в условиях радиоактивного загрязнения.

Заключение

Приведены уникальные данные, ранее нигде не опубликованные, по радиоактивному загрязнению апипродуктов: мёда, пыльцы, воска, прополиса. Показаны границы и уровни радиоактивного загрязнения продуктов пчеловодства на территории Брянской области в период с 1986 по 1989 гг. Мёд загрязнён на сравнительно небольшой территории (Новозыбковский, Гордеевский, Злынковский, Красногорский, Клинцовский и Климовский районы), зона загрязнения прополиса и воскового сырья более обширна.

Для очистки воска от радионуклидов необходимо применять такие технологии переработки воскового сырья, которые позволяют максимально снизить или полностью исключить попадание невосковых компонентов в воск.

Очистку прополиса от радионуклидов можно осуществлять с помощью спиртовой экстракции и последующего фракционирования. Мёд от радиоактивного загрязнения можно предохранить за счёт:

• а)    использования для получения товарной продукции только первых весенне-летних медосборов;

• б)    проведения кочёвок в относительно чистые районы;

• в)    изменения местоположения пасечного точка.