Удельная активность 137Cs в агропродукции биогеоценозов центральных районов Красноярского края

Введение. Увеличение техногенного радиационного воздействия на аграрные ландшафты – важная радиобиологическая проблема. В настоящий момент подробно изучены особенности радиационного загрязнения агробиоценозов, имеющих техногенное радиоактивное загрязнения выше нормативных значений, сформированное в результате радиационных катастроф или испытаний ядерного оружия. Оценка удельной активности агропродукции является неотъемлемым этапом мониторинга радиационной безопасности. Радиоэкологический мониторинг в Республике Татарстан, выполненный Н.В. Акмулли-ной в период 2007–2011 гг., показывает, что удельное содержание 137Cs в свекле кормовой, картофеле, силосе, траве, соломе, сене, зернофураже, молоке, говядине изменялось в 2–4 раза, но не достигало критического уровня. Установлено, что удельная активность 137Cs в агропродукции составляла: молоко коровье – 0,12 Бк/кг; мясо – 2,58; солома – 0,66; свекла кормовая – 0,25 Бк/кг [1]. По данным А.Д. Було-хова, в Брянской области имеются агробиоценозы с плотностью загрязнения почвы 137Cs более 74 кБк/м2, или 2 Ku/км2, при этом концентрация 137Cs в кормах этих агробиоценозов выше контрольных уровней, установленных нормативными документами РФ. В Республике Беларусь допустимый уровень содержания 137Cs в сене составляет 1300 Бк/кг, сено, заготавливаемое в Гомельской области, отвечает требованиям РДУ-2003 [2]. В агробиоценозах территории ВУРС в 2005–2007 гг., по данным М.Ю. Кадочникова, концентрация 137Cs в концентрированных кормах составляла 0,53–1,44 Бк/кг; в силосе – 0,36–0,66; в грубых кормах – 1,8–2,2 Бк/кг [3]. А.С. Кривоно-гова в 2012–2017 гг. установила, что в агробиоценозах на территории ВУРС в кормовой смеси концентрация 137Cs составляла 3,25 ± 0,10 Бк/кг [4].

Таким образом, радиационная безопасность агропродукции аграрных ландшафтов центральной части РФ и сопредельных государств доста- точно исследована. Научных работ по изучению радиационной безопасности агропродукции агробиоценозов Красноярского края опубликовано мало. В Красноярском крае внимание ученых и органов государственной власти привлекало загрязнение русла реки Енисей, на эту тему выполнено достаточно работ: оценены удельные активности основных техногенных изотопов в воде, донных отложениях и водных объектах (водорослях и разных видах рыб) на всем протяжении р. Енисей: от точки сброса Федерального государственного унитарного предприятия «Горно-химический комбинат» (ФГУП «ГХК») до Карского моря. Исследованы закономерности распределения, миграции техногенных радионуклидов в компонентах экосистемы; сформулированы модели переноса их между компонентами экосистемы р. Енисей [5–9].

Оценка радиационной безопасности агропродукции в условиях точечного техногенного загрязнения аграрных ландшафтов Красноярского края является одним из значимых вопросов региональной агроэкологии.

Цель исследования – оценить радиационную безопасность агропродукции аграрных ландшафтов с дополнительной радиационной нагрузкой.

Задачи: определить содержание ¹³⁷Cs в кормах и молоке коровьем в аграрных ландшафтах с установленной дополнительной техногенной нагрузкой.

Объекты и методы. Работа проведена в соответствии с нормативной документацией [10] в 2016–2018 гг. в условиях аграрных ландшафтов с дополнительным антропогенным загрязнением, расположенных в центральных районах Красноярского края. В этих аграрных ландшафтах сельскохозяйственные животные имеют более высокие величины поглощенных доз. Автором в 2021 г. рассчитаны значения годовой поглощенной дозы [11]. Исследования выполнены в аграрном ландшафте с поглощенной годовой дозой для сельскохозяйственных животных 0,92 мГр, являющейся фоновой для Красноярского края (ООО «Миндерлинское») – контрольный ландшафт, в аграрном ландшафте с. Мо-мотово, где дозовая нагрузка на крупный рогатый скот составляла 1,33 мГр/год, и аграрном ландшафте с. Большой Балчуг, где поглощенная доза для лактирующих коров – 1,55 мГр/год. Аграрные ландшафты с. Момотово и с. Б. Балчуг территориально принадлежат зоне наблюдения ФГУП «ГХК».

Контрольный аграрный ландшафт ООО «Мин-дерлинское» находится в п. Борск, в 50 км на север от г. Красноярска, в Сухобузимском районе Красноярского края. Аграрный ландшафт с. Мо-мотово расположен на расстоянии 183 км на север от г. Красноярска на правом берегу реки Енисей. Аграрный ландшафт с. Б. Балчуг расположен на расстоянии 40 км от г. Красноярска в северо-восточном направлении. В агробиоценозах, расположенных на берегу р. Енисей, ранее автором были выявлены участки с дополнительной техногенной нагрузкой, которая сформировалась в результате деятельности ФГУП «ГХК» [12].

Удельная активность 137Cs в грубых и сочных кормах, продукции животноводства определялась согласно методикам ФГУП ВНИИМ с предварительным озолением. Удельную активность определяли на гамма-спектрометрах «МКГБ-01 РАДЕК» и «Гамма-1С», дозиметре – радиометре «МКС-АТ 130» в геометрии сосуда Маринелли 250 мл, время измерения 7200 с. Исследования выполнены в лаборатории ФГБУ ГЦАС «Красноярский» и лаборатории радиационного контроля «ШАНЭКО Сибирь».

Результаты и их обсуждение. Спектрометрически установлено, что з начение удельной активности ¹³⁷Cs в траве пастбищных угодий в аграрном ландшафте с дозой 0,92 мГр/год (контроль) находилось в диапазоне 0,91–1,68 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год – 4,22–14,17 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – 1,0–7,98 Бк/кг. Удельная активность ¹³⁷Cs в сене разнотравном в контрольном аграрном ландшафте принадлежала диапазону значений 0,53–1,50 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год – 1,2–2,3 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – 1,1–2,67 Бк/кг. Удельная активность ¹³⁷Cs в кормах с сенокоснопастбищных агробиоценозов (табл. 1) ландшафта с дозой 1,33 мГр/год в 6,4 раза, в ландшафте с дозой 1,55 мГр/год в 2,7 раза выше, чем в агробиоценозах контрольного аграрного ландшафта (Р < 0,05).

Таблица 1

Поглощенная доза, мГр/год	Количество проб	Удельная активность 137Cs, Бк/кг
		Диапазон изменчивости	Среднее значение
0,92 (контроль)	30	0,5–2,6	0,97±0,09
1,33	30	1,2–14,2	6,81±2,25*
1,55	30	1,1–8,0	2,94±0,84*

*Р < 0,05.

Содержание 137Cs в кормах

Высокие уровни радиоактивного техногенного загрязнения кормов с сенокосно-пастбищных биогеоценозов аграрного ландшафта с дозой 1,33 мГр/год объяснялись дополнительным загрязнением почв, связанным с техногенным загрязнем поймы р. Енисей в результате деятельности ФГУП «ГХК», в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – загрязнением поймы реки и газо-аэрозольными выбросами ФГУП «ГХК».

В работе оценена удельная активность 137Cs в суточном рационе крупного рогатого скота, для расчета суммарной активности использовали потребление животным с сутки: для стойлового периода – 4–12 кг сена, для пастбищного периода – 40 кг травы (табл. 2).

Таблица 2

Поглощенная доза	Период содержания	Активность	рациона, Бк/сут
		Диапазон	Среднее значение
0,92 мГр/год (контроль)	Стойловый	6,4–18,0	12,4±2,2
	Пастбищный	36,4–67,2	48,0±9,6
1,33 мГр/год	Стойловый	14,4–27,0	21,2±3,7*
	Пастбищный	168,8–566,8	373,0±8***
1,55 мГр/год	Стойловый	13,3–32,0	22,3±4,4*
	Пастбищный	40–319,2	150,0±48,0*

* Р < 0,05; *** Р < 0,001 относительно данных контроля.

Содержание 137Cs в суточном рационе коров

Удельная активность рациона коров изменяется в широких пределах, однако в контрольном аграрном ландшафте предел ограничен концентрацией 137Cs – 67,2 Бк/кг, тогда как в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год – 566,8 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – 319,2 Бк/кг. Удельные активности рациона аграрных ландшафтов с техногенной нагрузкой согласуются с данными, полученными в отдаленный период на территории сельскохозяйственных угодий, загрязненных в результате Чернобыльской катастрофы [13].

Во всех аграрных ландшафтах средние значения активности пастбищного рациона превышали результаты по стойловому периоду, причиной этого является разница в концентрации воды в грубых и сочных кормах. Установлена значительная удельная активность пастбищного рациона: в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год в 7,7 раза (Р < 0,001), в ландшафте с дозой 1,55 мГр/год в 3,1 раза (Р < 0,05) превосходило данные контрольного аграрного ландшафта. Средняя активность стойловых рационов с техногенной нагрузкой в 1,7 раза превышала значения контроля (Р < 0,05).

Удельная активность 137Cs проб кормов контрольного агроландшафта находилась в интервале 2–4 Бк/кг (рис. 1). Частотное ранжирование значений концентрации 137Cs в кормах контрольного аграрного ландшафта имело вид гамма-распределения, характерного для большого количества природных объектов. В подавляющем большинстве – 91 % результатов по аграрному ландшафту с дозой 0,92 мГр/год соответствовали диапазону 0–2 Бк/кг, это совпадает с уровнем глобального техногенного ра- диоактивного загрязнения Красноярского края. В агроландшафте с дозой 1,33 мГр/год концентрация 137Cs в кормах находилась в интервале от 2 до 16 Бк/кг (рис. 1). Распределение показателей по этому ландшафту соответствовало нормальному закону распределения с максимумом в 4 Бк/кг. Удельная активность 137Cs в кормах, выращиваемых на сенокосно-пастбищных биогеоценозах с дозой 1,55 мГр/год, находилась в интервале от 1 до 7 Бк/кг (рис. 1). Частотное распределение показателей удельной активности по этому ландшафту соответствовало нормальному закону распределения с максимумом в 2 Бк/кг. Значительный средней показатель удельной активности 137Cs в кормах в аграрных ландшафтах с дозами 1,33 и 1,55 мГр/год обусловлен наличием значительного количества (33,0 и 42,8 % соответственно) результатов с высокими показателями. В частотном ранжиро- вании результатов по ландшафтам с дополнительной техногенной нагрузкой наглядно выделяется присутствие «хвоста», обусловленного наличием проб с удельной активностью 137Cs до 16 Бк/кг в агроландшафте с дозой 1,33 мГр/год и до 8 Бк/кг в агроландшафте с дозой 1,55 мГр/год. Основанием этого являются локальные газо-аэрозольные выпадения и загрязнение поймы реки Енисей в результате предыдущей работы ФГУП «ГХК». Исходя из этого, анализ эмпирических данных позволяет заключить, что аграрные ландшафты с дозами 1,33 и 1,55 мГр/год испытывают дополнительное техногенное радиоактивное загрязнение.

В работе исследована радиационная безопасность молока коровьего, которое относится к основным дозообразующим пищевым продуктам (табл. 3).

Рис. 1. Удельная активность 137Cs в кормах аграрных ландшафтов

Содержание 137Cs в молоке коровьем

Таблица 3

Поглощенная доза	Количество проб	Диапазон изменчивости, Бк/кг	Среднее значение, Бк/кг
0,92 мГр/год (контроль)	15	0,14–0,17	0,16±0,004
1,33 мГр/год	15	0,58–2,41	1,33±0,19***
1,55 мГр/год	15	0,52–2,00	1,07±0,20***

***Р < 0,001.

Из данных таблицы 3 следует, что дополнительная антропогенная радиоактивная контаминация кормов агроландшафтов с техногенной нагрузкой формирует радиоактивную антропогенную нагрузку на продукцию животноводства. Удельная активность 137Cs в молоке коровьем в ландшафте с дозой 1,33 мГр/год в 8,3 раза, с дозой 1,55 мГр/год в 6,7 раза выше относительно значений контрольного ландшафта (Р < 0,001). Однако удельная активность 137Cs в молоке, производимом в ферменных биогеоценозах с техногенной нагрузкой, значительно ниже гигиенического норматива – 100 Бк/кг. Согласно требованиям нормативных документов [14, 15], можно заключить, что во всех аграрных ландшафтах Красноярского края производится радиационно безопасная молочная продукция.

Распределение результатов удельной активности 137Cs в молоке коровьем в контрольном аграрном ландшафте имело вид гамма-распределения, характерного для множества природных объектов (рис. 2).

Рис. 2. Распределение удельной активности 137Cs в молоке коровьем

Распределение результатов концентрации 137Cs в молоке коровьем в аграрных ландшафтах с техногенной нагрузкой соответствовало нормальному закону распределения с максимум 0,8 Бк/кг – для аграрного ландшафта с дозой 1,33 мГр/год, 2 Бк/кг – для аграрного ландшафта с дозой 1,55 мГр/год. Аппроксимация распределений результатов удельной активности 137Cs в молоке в аграрных ландшафтах с техногенной нагрузкой наглядно подтверждает наличие дополнительного техногенного загрязнения аграрных ландшафтов в результате деятельности ФГУП «ГХК».

Заключение. На основании полученных данных можно сделать вывод, что в центральных районах Красноярского края имеются аграрные ландшафты с дополнительным антропогенным загрязнением. В работе установлено наличие дополнительного техногенного загрязнения 137Cs компонентов аграрных ландшафтов в результате деятельности ФГУП «ГХК». В агроландшафтах с дополнительной техногенной нагрузкой удельная активность 137Cs в кормах превышает средние значения по Красноярскому краю. В этих ландшафтах установлена значительная удельная активность пастбищного и стойлового рациона. Однако удельная активность кормов, заготавливаемых в агробиоценозах с дополнительным техногенным загрязнением, много ниже контрольных уровней, определенных инструкцией о радиологическом контроле качества кормов, утвержденной 01.12.1994. В ферменных биогеоценозах с дополнительной техногенной нагрузкой концентрация 137Cs в молоке коровьем выше фоновых значений Красноярского края. В то же время удельная активность 137Cs в молоке, биогеоценозов с дополнительным техногенным загрязнением значительно ниже гигиенического норматива, установленного СанПиН 2.3.2.107801. В результате можно резюмировать, что в аграрных ландшафтах Красноярского края производится радиационно безопасная агропродукция.