Современное состояние и прогноз загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, подвергшихся воздействию аварии на Чернобыльской АЭС

Авария на Чернобыльской АЭС привела к широкомасштабному загрязнению радионуклидами (в основном 137Cs) огромных территорий не только на Украине, но и в Белоруссии, а также в России. Значительную площадь на этих землях занимают сельскохозяйственные угодья. В России было загрязнено 137Cs более 2 млн га земель сельскохозяйственного назначения, в Белоруссии – 1,4 млн га, на Украине – 0,9 млн га [1]. В Российской Федерации наибольшему радиоактивному загрязнению подверглись 6 юго-западных районов Брянской области, 3 южных района Калужской области и, в меньшей степени, ряд районов Орловской и Тульской областей. В Российском законодательстве при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС был принят зональный принцип выделения радиоактивно загрязнённых территорий, включающий особенности ведения агропромышленного производства для каждой выделенной зоны загрязнения 137Cs свыше 1 Ки/км2 [2]. В 1987 г. площадь загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий с плотностью выше 37 кБк/м2 (1 Ки/км2) составила: в Брянской области – 703 тыс. га; в Калужской области – 146 тыс. га; в Орловской области – 779 тыс. га; в Тульской области – 669 тыс. га [3].

Плотность загрязнения сельскохозяйственных земель в Тульской и Орловской областях по 137Cs не превышала 555 кБк/м2 (15 Ки/км2), в южных районах Калужской области этот показатель был несколько выше, а в юго-западных районах Брянской области плотность загрязнения 137Cs достигала 1480 кБк/м2 (40 Ки/км2) и более. Сельскохозяйственные угодья на площади 17,3 тыс. га с максимальными уровнями загрязнения 137Cs (более 40 Ки/км2) были выведены из хозяйственного оборота [3].

К 2007 г., вследствие радиоактивного распада, площади загрязнённых 137Cs сельскохозяйственных угодий в рассматриваемых областях сократились и составили менее 1,5 млн га [4]. На большей части из них уже достаточно длительное время производится сельскохозяйственная продукция, соответствующая радиологическим нормативам. В случаях превышения этих нормативов в продукции АПК применяется научно обоснованный комплекс защитных и реабилитационных мероприятий [5].

По прошествии более 30 лет после аварии на ЧАЭС как для науки, так и для практики важно понимать, в течение какого срока будут сохраняться последствия этой самой крупной техногенной катастрофы, т.е. когда уровни загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий станут ниже уровня 37 кБк/м2 (1 Ки/км2). В 2009 г. был выпущен Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС, где представлен картографический материал о прогнозах изменения радиационной обстановки на территории России и Республики Беларусь до 2056 г. [6]. В Атласе показано, что и после этой даты загрязнение радионуклидами территории России будет сохраняться. При планировании агропромышленного производства на подвергшихся воздействию аварии на ЧАЭС территориях и оптимизации необходимых объёмов реабилитационных мероприятий используются данные радиологического обследования сельскохозяйственных угодий, которое проводится турами один раз в 4-5 лет [7]. Помимо проведения полевого обследования для оценки уровней радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий, могут быть использованы методы прогнозирования, основанные на учёте радиоактивного распада 137Cs [8].

Целью настоящей работы являлся анализ современной радиационной обстановки и прогноз уровней загрязнения 137Сs сельскохозяйственных угодий Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, а также оценка периодов времени, когда произойдёт снижение плотности загрязнения сельскохозяйственных земель данным радионуклидом до величины менее 37 кБк/м2 (1 Ки/км2).

Материалы и методы

Для исследования были выбраны коллективные сельскохозяйственные предприятия (КСХП), расположенные на территории 11 районов четырёх областей России, в наибольшей степени подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС (табл. 1). В настоящее время в выделенных районах функционируют 231 КСХП различных форм собственности. Общая площадь сельскохозяйственных угодий в этих хозяйствах превышает 623 тыс. га, причём более половины из них приходится на 6 юго-западных районов Брянской области. В каждом хозяйстве в обороте, как правило, используется 2-4 тыс. га сельскохозяйственных угодий, из которых на пашню приходится 60-85%. Необходимо отметить, что в последние годы отмечается тенденция как по сокращению общего количества КСХП, так и по используемой площади сельскохозяйственных угодий, что связано со сложной экономической ситуацией в хозяйствах и низкой инвестиционной привлекательностью данного региона.

Таблица 1

Характеристика сельскохозяйственных угодий Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, подвергшихся воздействию аварии на ЧАЭС

Область	Район	Число КСХП	Площадь сельскохозяйственных угодий, тыс. га
			Всего	Пашня	Сенокосы и пастбища
Брянская	Гордеевский	14	54,7	31,6	23,1
	Злынковский	11	35,0	26,4	8,6
	Климовский	29	62,6	49,5	13,1
	Клинцовский	23	60,7	42,0	18,7
	Красногорский	20	59,5	36,3	23,2
	Новозыбковский	18	52,2	35,9	16,3
Калужская	Жиздринский	13	46,2	30,6	15,5
	Ульяновский	17	56,2	40,7	15,5
	Хвастовичский	15	53,4	35,9	17,5
Орловская	Болховский	52	58,5	49,0	9,5
Тульская	Плавский	19	83,5	70,4	13,0

Исходная информация о радиологических характеристиках сельскохозяйственных угодий исследуемых 11 районов получена в результате проведённой ФГБНУ ВНИИРАЭ совместно с Центрами химизации и сельскохозяйственной радиологии в период 2011-2015 гг. паспортизации хозяйств (табл. 2). Данная работа была выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Преодоление последствий радиационных аварий на период до 2015 года». По уровням загрязнения сельскохозяйственных угодий 137Сs в отдалённый период после аварии на ЧАЭС наиболее критическими являются юго-западные районы Брянской области (за исключением Климовского). Так, например, в ряде хозяйств Красногорского района до настоящего времени максимальная плотность загрязнения 137Сs как пашни, так и лугопастбищных угодий превышает 1000 кБк/м2 (в крайних случаях более 1480 кБк/м2 или 40 Ки/км2).

Таблица 2

Плотность загрязнения 137Сs сельскохозяйственных угодий, кБк/м2 (данные на 2015 г.)

Район	Всего			Пашня			Сенокосы и пастбища
	средне-взвешенная	мин.	макс.	средне-взвешенная	мин.	макс.	средне-взвешенная	мин.	макс.
Брянская область
Гордеевский	221	85	422	182	63	340	281	104	570
Злынковский	218	22	655	193	19	581	296	37	873
Климовский	80	7	167	70	19	148	128	11	326
Клинцовский	125	15	348	96	15	222	187	19	500
Красногорский	267	37	1217	224	37	1132	349	37	1606
Новозыбковский	335	130	740	284	118	544	447	163	907
Калужская область
Жиздринский	55	14	138	52	11	134	61	18	141
Ульяновский	83	22	163	81	25	155	84	18	174
Хвастовичский	51	11	155	47	7	141	54	11	170
Орловская область
Болховский      1	70    1	18 1	145   1	67    1	18 1	141    1	86    1	18 1	159
Тульская область
Плавский        1	88    1	18 1	192   1	87    1	18 1	192   1	92    1	22    1	202

С целью анализа и прогнозирования изменения радиационной обстановки на сельскохозяйственных угодьях исследуемых районов Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей был выполнен расчёт уровней загрязнения 137Сs пашни и лугопастбищных угодий по хозяйствам и районам для периода 2015-2030 гг. и далее до снижения плотности загрязнения данным радионуклидом ниже порога в 37 кБк/м2 (1 Ки/км2). Для каждого рассматриваемого года оценивали уровни загрязнения сельскохозяйственных угодий с учётом распада 137Cs по формуле:

ст ( t ) = ст _t • exp

( - 0,693 • At )

T V

к          /2        J

, кБк/м2,

где ст, - плотность загрязнения ¹³⁷Cs сельскохозяйственных угодий в последний год радиологического обследования, кБк/м²; A t - время, число лет, прошедших с последнего года радиологического обследования до расчётного года; T 1/2 – период полураспада ¹³⁷Cs, равный 30,17 года.

Результаты и обсуждение

Анализ современной радиационной обстановки в изученных хозяйствах 11 районов четырёх областей показал, что средневзвешенные уровни загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий в 2015 г. составляли на этих территориях около 145 кБк/м2 (т.е. почти в 4 раза выше уровня 37 кБк/м2) и варьировали в широких пределах от 7 до 1217 кБк/м2 (табл. 2). Воздействию в результате аварии на ЧАЭС в наибольшей степени подверглись сельскохозяйственные угодья Но-возыбковского района Брянской области, где плотность загрязнения 137Cs в 2015 г. составляла в среднем 335 кБк/м2 (9 Kи/км2). Однако, наиболее критичные сельскохозяйственные предприятия с максимальными уровнями выпадения 137Cs (до 1600 кБк/м2) расположены в Красногорском районе Брянской области. Средневзвешенные уровни радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий рассматриваемых районов Калужской, Орловской и Тульской областей существенно ниже по сравнению с Брянской областью и составляют по 137Cs 50-90 кБк/м2.

Практически во всех хозяйствах юго-западных районов Брянской области уровни загрязнения 137Cs сенокосов и пастбищ выше аналогичных показателей пашни в среднем в 1,8 раза, а максимально – до 3 раз. В Калужской, Орловской и Тульской областях разница между уровнями загрязнения 137Cs лугопастбищных угодий и пашни выражена не так ярко и составляет в среднем 1,2 раза. Учитывая, что до настоящего времени определённая доля продукции кормопроизводства и животноводства из хозяйств юго-западных районов Брянской области всё ещё не отвечает установленным радиологическим нормативам [9], при планировании системы реабилитационных мероприятий в АПК на этих территориях в первую очередь необходимо обращать внимание на проведение работ по коренному улучшению лугопастбищных угодий.

Из рассмотренных 115 хозяйств шести юго-западных районов Брянской области в настоящее время лишь в восьми из них (7%) уровни загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий не превышают 37 кБк/м2 (1 Ки/км2), и их можно отнести к категории «чистых» или не загрязнённых радионуклидами. В трёх южных районах Калужской области из 45 КСХП таких предприятий 17 (38%), в Болховском районе Орловской области – 11 (21%) и в Плавском районе Тульской области – 4 хозяйства (21%). Таким образом, в 11 районах четырёх областей России, в наибольшей степени подвергшихся воздействию аварии на ЧАЭС, в настоящее время лишь 17% сельскохозяйственных предприятий ведут агропромышленное производство на землях с плотностью загрязнения 137Cs менее 37 кБк/м2.

Анализ результатов прогнозных оценок изменения радиационной обстановки на пашнях и лугопастбищных угодьях хозяйств Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей показал, что за ближайшие 15 лет (2015-2030 гг.) уровни загрязнения 137Cs всех сельскохозяйственных угодий по исследуемым районам снизятся примерно на 30% (рис. 1).

Рис. 1. Прогноз изменения уровней радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий 11 районов четырёх областей России

(1 – Брянская; 2 – Калужская; 3 – Орловская; 4 – Тульская).

Так, плотность загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий в юго-западных районах Брянской области в период с 2015 до 2030 гг. уменьшится в среднем с 208 до 147 кБк/м2, в южных районах Калужской области – с 63 до 45 кБк/м2 (рис. 1). Схожая динамика уменьшения плотности загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий наблюдается и по двум другим областям.

Средневзвешенные уровни загрязнения 137Cs пашни, а также сенокосов и пастбищ в югозападных районах Брянской области снизятся за рассматриваемый 15-летний период с 175 до 124 кБк/м2 и 281 до 199 кБк/м2 соответственно (рис. 2 и 3). В южных районах Калужской области за 15 лет снижение плотности загрязнения 137Cs пашни составит в среднем с 60 до 43 кБк/м2, а для сенокосов и пастбищ – с 66 до 47 кБк/м2.

Несмотря на продолжительный временной период оценок, следует отметить, что за 15 лет радиационная обстановка в сфере сельскохозяйственного производства исследуемых областей существенно не изменится. Так, если в настоящее время из 231 КСХП не входят в зону радиоактивного загрязнения (плотность загрязнения по 137Cs менее 37 кБк/м2) лишь 40 хозяйств (17%), то к 2030 г. доля таких сельскохозяйственных предприятий составит 26% (60 хозяйств), т.е. радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий в рассматриваемых районах четырёх областей России будет сохраняться достаточно продолжительное время. Исходя из этого, был выполнен расчёт периодов времени, в течение которых плотность загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий в каждом хозяйстве рассматриваемых областей снизится до уровня менее 37 кБк/м2 (1 Ки/км2), и проведено ранжирование КСХП по году их выхода из зон радиоактивного загрязнения. При расчётах использовались средневзвешенные уровни загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий хозяйств. На основе прогнозных оценок для каждого из исследуемых районов Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей определён период времени, когда в наиболее «чистом» и наиболее загрязнённом 137Cs агропромышленном предприятии плотность загрязнения данным радионуклидом сельскохозяйственных угодий снизится до уровня менее 37 кБк/м2 (табл. 3).

Рис. 2. Прогноз изменения уровней радиоактивного загрязнения пашни 11 районов четырёх областей России

(1 – Брянская; 2 – Калужская; 3 – Орловская; 4 – Тульская).

Рис. 3. Прогноз изменения уровней радиоактивного загрязнения сенокосов и пастбищ 11 районов четырёх областей России

(1 – Брянская; 2 – Калужская; 3 – Орловская; 4 – Тульская).

Таблица 3

Год, когда плотность загрязнения 137Сs сельскохозяйственных угодий в хозяйствах

11 районов Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей не превысит уровень 37 кБк/м2 (1 Kи/км2)

Район	Всего		Пашня		Сенокосы и пастбища
	КСХП с минимальным загрязнением	КСХП с максимальным загрязнением	КСХП с минимальным загрязнением	КСХП с максимальным загрязнением	КСХП с минимальным загрязнением	КСХП с максимальным загрязнением
Брянская область
Гордеевский	2050	2120	2035	2110	2060	2135
Злынковский	Н.в.*	2140	Н.в.	2135	Н.в.	2150
Климовский	Н.в.	2080	Н.в.	2075	Н.в.	2110
Клинцовский	Н.в.	2110	Н.в.	2095	Н.в.	2130
Красногорский	Н.в.	2165	Н.в.	2165	Н.в.	2180
Новозыбковский	2070	2145	2065	2130	2080	2155
Калужская область
Жиздринский	Н.в.	2070	Н.в.	2070	Н.в.	2075
Ульяновский	Н.в.	2080	Н.в.	2080	Н.в.	2080
Хвастовичский	Н.в.	2080	Н.в.	2075	Н.в.	2080
Орловская область
Болховский	Н.в.	2075	Н.в.	2075	Н.в.	2080
Тульская область
Плавский	Н.в.	2085	Н.в.	2085	Н.в.	2090

* Н.в. – в настоящее время.

Из данных табл. 3 видно, что в настоящее время во всех рассматриваемых районах четырёх областей за исключением Гордеевского и Новозыбковского в Брянской области есть хозяйства, которые можно отнести к категории «чистых». В Гордеевском районе лишь к 2035 г. в первом хозяйстве средневзвешенные уровни загрязнения 137Cs пашни станут ниже 37 кБк/м2, а в Но-возыбковском районе это произойдёт ещё позже – лишь к 2065 г. Наиболее длительный период «очищения» лугопастбищных угодий будет наблюдаться в хозяйствах Новозыбковского (до 2155 г.) и Красногорского районов, где он будет максимальным (до 2180 г.). Исходя из рассчитанных уровней загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий 11 районов четырёх областей России с учётом распада данного радионуклида, можно говорить, что несмотря на ежегодное сокращение радиоактивно загрязнённых площадей, процесс перехода всех данных территорий к условиям, существовавшим до аварии на ЧАЭС, будет продолжаться ещё около 160 лет.

Заключение

Анализ выполненных прогнозных оценок показал, что плотность загрязнения 137Cs сельскохозяйственных угодий 231 рассматриваемого хозяйства до уровня менее 37 кБк/м2 снизится к 2050 г. в 42% из них, к 2100 г. – в 88% и к 2150 г. – в 99% сельскохозяйственных предприятий. В наиболее критичном Красногорском районе Брянской области снижение плотности загрязнения 137Cs участков сенокосов и пастбищ до уровня менее 37 кБк/м2 произойдёт лишь к 2180 г. Выполненные прогнозные оценки позволяют сформировать общую картину сохранения радиологических проблем на сельскохозяйственных угодьях Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, в наибольшей степени подвергшихся воздействию аварии на Чернобыльской АЭС, что даёт возможность оптимизировать систему защитных мероприятий на данных территориях и корректировать общую стратегию их реабилитации на длительном промежутке времени.