Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство

Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство

Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….2.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………………………………………………….4.

1.1. Источники радиоактивного загрязнения……………………………………..4.

1.2. Влияние облучения растений на качество продукции растениеводства…..7.

1.3. Накопление радионуклидов в почвах и растениях………………………….8.

1.4. Пути миграции радионуклидов в окружающей среде……………………..12.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА………………………………………..16.

2.1. Почвенно-климатические, погодные условия и экологическая ситуация в

хозяйстве……………………………………………………………………...16.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………18.

3.1 Постановка цели и задачи исследований…………………………………...18.

3.2. Методы проведения и результаты исследований………………………….19.

4. МЕТОДЫ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ

ТЕРРИТОРИЯХ…………………………………...23.

4.1. Общие принципы организации агропромышленного производства в условиях

радиоактивного загрязнения…………………………………………..23.

4.2. Агрохимические мероприятия, снижающие поступления радионуклидов в с/х

продукцию……………………………………………………………..…27.

4.3. Агротехнические приёмы, снижающие поступление радионуклидов в

растения…………………………………………………………………………..30.

4.3.1. Технология поверхностного улучшения естественных кормовых уго-

дий………………………………………………………………………..….32.

4.3.2. Технология коренного улучшения естественных кормовых угодий……34.

5. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗ ВОДСТВА В СПК ИМ.

КИРОВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО РАЗВИТИЯ…37.

6. ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЖИВЫЕ ОРГА

НИЗМЫ……………………………………………………………………...…40.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….45.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………….47.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время и в перспективе особо остро встаёт проблема

экологической безопасности окружающей среды, экологически безопасного

природопользования при возрастающих антропогенных нагрузках.

Загрязнение системы “почва – растения – вода” различными химическими

веществами, а главным образом твердыми, жидкими и газообразными отходами

промышленности, продуктами топлива и т.д. приводит к изменению химического

состава почв.

Техногенные выбросы радионуклидов в природную среду вряде районов

земного шара значительно превышают природные нормы.

До недавнего времени в качестве важнейших загрязняющих веществ

рассматривались, главным образом, пыль, угарный и углекислый газы, оксиды

серы и азота, углеводороды. Радионуклиды рассматривались в меньшей степени.

В настоящее время интерес к загрязнению радиоактивными веществами вырос, в

связи с факторами появления острых токсичных эффектов, вызванных

загрязнением стронцием и цезием.

Чернобыльская катастрофа повлияла на экологическую ситуацию во многих

регионах Российской Федерации. По состоянию на март 1992 г загрязнение почв

радионуклидами со средней плотностью загрязнения цезием - 137 более 1.0

нюри/км2 составило Тульской области 47 % территории, Орловской – 40 %,

Брянской – 34 %, Калужской и Тамбовской – 17 %, Курской – 4,4 %, Пензенской

– 3 %, Воронежской – 1,5 %, Ленинградской – 1%, Смоленской – 0,5 %,

Рязанской область (13 %) оказалась одной из наиболее загрязненных выпадения

областей России. По площади с уровнями плотности

цезиевого загрязнения более 1 Ки/км2 - 5210 км2 область занимает

четвёртое место в России. В Рязанской области радиоактивному загрязнению

подвержены 19 районов.

Радионуклиды по цепочке “почва – растение – животное” попадают в

организм человека, накапливаются и оказывают не благоприятное воздействие

на

здоровье. Поэтому одной из задач современности является производство эколо-

гически “чистой” продукции.

Важнейшая проблема сельского хозяйства в условиях загрязнения почвы

радиоактивными элементами – максимально возможное снижение поступления этих

веществ в растениеводческую продукцию и предотвращение накопление их в

организмах сельскохозяйственных животных. Решение этой задачи связано с

комплексом мероприятий, которые необходимо проводить в сельском хозяйстве.

Основание для проведения данных мероприятий является увеличение

заболеваемости и смертности, врожденных уродств и населения, проживающего

на загрязнённых территориях.

Вопрос об изменении ведения сельского хозяйства должен решаться в

каждом конкретном случае с учётом всех обстоятельств на основе точной и

достоверной информации в зависимости от типа почвы, её механического

состава, водно-физических и агрохимических свойств и от степени

загрязнённости территории.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Источники радиоактивного загрязнения

Развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии радиационного

фона окружающей среды. Радиоактивное излучение определяется естественным

радиационным фоном и искусственным. Естественный радиационный фон –

представляет собой ионизирующее излучение от природных источников

космического и земного происхождения, действующих на человека на

поверхности земли. Космические лучи представляют собой поток частиц

(протонов, альфа-частиц, тяжёлых ядер) и жёсткого гамма-излучения (это так

называемое первичное космическое излучение). При взаимодействии его с

атомами и молекулами атмосферы возникает вторичное космическое излучение,

состоящее из мезонов и электронов.

Естественное радиоактивные элементы условно можно разделить на три

группы:

1. изотопы радиоактивных семейств урана, тория и актиноурана;

2. не связанные с первой группой радиоактивные элементы – калий - 40,

кальций – 48, рубидий – 87 и др.;

3. радиоактивные изотопы, возникающие под действием космического излучения

– углерод – 14 и тритии.

Технически изменённый радиационный фон представляет собой ионизирующее

излучение от природных источников, претерпевших определённые изменения в

результате деятельности человека. Например, поступление радионуклидов в

биосферу вместе с извлечёнными на поверхность земли из недр полезными

ископаемыми (главным образом минеральными удобрениями), в результате

сгорания органического топлива, излучения в помещениях, построенных из

материалов, содержащих естественные радионуклиды, а также облучения за счёт

полётов на современных самолётах.

Излучение, обусловленное рассеянными в биосфере искусственными

радионуклидами, представляет собой искусственный радиационный фон (аварии

на АЭС, отходы предприятий ядерной энергетики, использование искусствен-

ных ионизирующих излучений в медицине, народном хозяйстве).

Радиоактивное загрязнение природных средств на территории Российской

Федерации в настоящее время обусловлено следующими источниками:

- глобально распределёнными долгоживущими радиоактивными изотопами –

продуктами испытаний ядерного оружия, проводивших в атмосфере и под

землёй;

- выбросом радиоактивных веществ из 4-го блока Чернобыльской АЭС в апреле –

мае 1986 года;

- плановыми и аварийными выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду

от предприятий атомной промышленности;

- выбросами в атмосферу и сбросами в водные системы радиоактивных веществ с

действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации;

- привнесенной радиоактивностью (твёрдые радиоактивные отходы и

радиоактивные источники).

Атомная энергетика вносит весьма незначительный вклад в изменение

радиационного фона окружающей среды при нормальной работе ядерных

установок. АЭС является лишь частью ядерного топливного цикла, который

начинается с добычи и обогащения урановой руды. Отработанное в АЭС ядерное

топливо иногда подвергается вторичной обработке. Заканчивается процесс, как

правило, захоронением радиоактивных отходов.

Но в результате аварий на АЭС в окружающую среду могут попасть большое

количество радионуклидов. Возможны аварии с локальными загрязнения только

технологических помещений. Также случаются аварии, которые сопровождаются

выбросом в окружающие среду радиоактивных веществ в количествах,

превышающие установленные пределы. Большую опасность при этом имеют выбросы

в атмосферу. Аварийный выброс в водную среду, по мнению специалистов, менее

вероятное событие и будет характеризоваться более низкими уровнями

воздействия.

Также большое значение как источника радиации имеют ядерные взрывы.

При испытаниях ядерного оружия в атмосфере часть радиоактивного материала

выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в

нижнем слое атмосферы, подхватывается ветром и переносится на большие

расстояния. Находясь в воздухе около месяца, радиоактивные вещества во

время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако, большая часть

радиоактивного материала выбрасывается в атмосферу (на высоту 10-15 км),

где он остаётся многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей

поверхности земного шара.

Семипалатинский полигон занимает особое место в истории испытаний

ядерного оружия в бывшем Советском Союзе. Именно здесь 29 августа 1949 года

произошёл первый низкий воздушный взрыв. В настоящее время установлено,

что этот взрыв оказал на Алтай максимальное радиационное воздействие. Всего

за период с 1949 по 1990 годы на Семипалатинском полигоне было произведено

около 470 ядерных взрывов (из них 120 воздушных), правда, после 1963 года

взрывы производились исключительно под землёй на различной глубине в

рамках программы по мирному использованию ядерной энергии. Российский

зелёный Крест выделил 22 взрыва, радиационное воздействие которых

(полностью или частично) сказалось на территории края. В зоне

радиоактивного загрязнения расположено 27 районов 45 городов с населением

1600 тыс человек, то есть 60,9 % населения Алтайского края могли

периодически подвергаться облучению.

В настоящее время большой вклад в дозу получаемую человеком вносят

медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением

радиоактивности. Большой ущерб окружающей среде могут нанести также атомные

подводные лодки с не выгруженным топливом в реакторах. Так в 1985 году от

теплового взрыва реактора в бухте Чажма на Дальнем Востоке погибли люди,

произошёл мощный радиоактивный выброс, и это облако двинулось в сторону

Владивостока.

Также проблемы могут возникать при не правильной транспортировке

радиоактивных отходов на комбинат по переработке этих отходов, хранении

жидких и твёрдых радиоактивных отходов.

Таким образом, из всего выше сказанного можно сделать вывод, что в

изменении радиационного фона окружающей среды большой вклад вносят АЭС,

ядерные взрывы и радиоактивные отходы.

1.2. Влияние облучения растений на качество продукции растениеводства

Продовольственное и техническое качество продукции – зерна, клубней,

масличных семян, корнеплодов, получаемой от облучённых растений, сколько-

либо существенно не ухудшается даже при снижении урожая до 30-40 %.

Содержание белка и клейковины в зерне пшеницы, рассчитанное на

единицу массы, не снижается, однако общий выход заметно уменьшается в

результате больших потерь урожая зерна.

Содержание масла в семенах подсолнечника и лотса зависит от дозы

облучения, получаемой растениями, и фазы их развития в момент начала

облучения. Аналогичная зависимость наблюдается и по выходу сахара в урожае

корнеплодов облучённых растений свеклы. Содержание витамина С в плодах

томатов, собранных с облучённых растений, зависит от фазы развития растений

в период начала облучения и дозы облучения. Например, при облучении

растении во время массового цветения и начала плодоношения дозами 3 – 15 кР

содержание в плодах томатов витамина С повышалось по сравнению с контролем

на 3 – 25 %. Облучение растений в период массового цветения и начало

плодоношения дозой до 10 кР затормаживает развитие семян у формирующихся

плодов, которые обычно становятся бессемянными.

Аналогичная закономерность получена в опытах с картофелем. При

облучении растений в период клубнеобразования урожай клубней при облучении

дозами 7 – 10 кР практически не снижается. Если растения облучаются в более

раннюю фазу развития, урожай клубней уменьшается в среднем на 30 – 50 %.

Кроме того, клубни получаются не жизнеспособными из-за стерильности

глазков.

Облучение вегетирующих растений не только приводит к уменьшению их

продуктивности, но и снижает посевные качества формирующихся семян. Так при

облучении вегетирующих растений не только приводит к уменьшению их

продуктивности, но и снижает посевные качества формирующихся семян. Так при

облучении зерновых культур в наиболее чувствительные фазы развития

(кущение, выход в трубку) сильно снижается урожай, однако всхожесть

получаемых семян существенно снижается, что даёт возможность не

использовать их для посева. Если же растения облучают в начале молочной

спелости (когда происходит формирование звена) даже в относительно высоких

дозах, урожай зерна сохраняется практически полностью, однако такие семена

не могут быть использованы для посева ввиду предельно низкой всхожести.

Таким образом радиоактивные изотопы не вызывают заметных повреждений

растительных организмов, однако в урожае сельскохозяйственных культур они

накапливаются в значительных количествах.

1.3. Накопление радионуклидов в почвах и растениях

Значительная часть радионуклидов находится в почве, как на

поверхности, так и в нижних слоях, при этом их миграция во многом зависит

от типа почвы, её гранулометрического состава, водно-физических и

агрохимических свойств.

Основными радионуклидами, определяющими характер загрязнения, в нашей

области является цезий – 137 и стронция – 90, которые по разному

сортируются почвой. Основной механизм закрепления стронция в почве – ионный

обмен, цезия – 137 обменной формой либо по типу ионообменной сорбции на

внутренней поверхности частиц почвы.

Поглощение почвой стронция – 90 меньше цезия – 137, а следовательно,

он является более подвижным радионуклидом.

В момент выброса цезия – 137 в окружающие среду, радионуклид

изначально находится в хорошо растворимом состоянии (парогазовая фаза,

мелкодисперсные частицы и т.д.)

В этих случаях поступления в почву цезий – 137 легко доступен для

усвоения растениями. В дальнейшем радионуклид может включаться в различные

реакции в почве и подвижность его снижается, увеличивается прочность

закрепления, радионуклид “стареет”, а такое “старение” представляет

комплекс почвенных кристаллохимических реакций с возможным вхождением

радионуклида в кристаллическую структуру вторичных глинистых минералов.

Механизм закрепления радиоактивных изотопов в почве, их сорбция имеет

большое значение, так как сорбция определяет миграционные качества

радиоизотопов, интенсивность поглощения их почвами, а, следовательно, и

способность проникать их в корни растений. Сорбция радиоизотопов зависит от

многих факторов и одним из основных является механический и

минералогический состав почвы тяжёлыми по гранулометрическому составу

почвами поглощённые радионуклиды, особенно цезий – 137, закрепляются

сильнее, чем лёгкими и с уменьшением размера механических фракций почвы

прочность закрепления ими стронция – 90 и цезия – 137 повышается. Наиболее

прочно закрепляются радионуклиды илистой фракцией почвы.

Большему удержанию радиоизотопов в почве способствует наличие в ней

химических элементов, близких по химическим свойствам к этим изотопам. Так,

кальций – химический элемент, близкий по своим свойствам стронцию – 90 и

внесение извести, особенно на почвы с высокой кислотностью, ведёт к

увеличению поглотительной способности стронция – 90 и к уменьшению его

миграции. Калий схож по своим химическим свойствам с цезием – 137. Калий,

как неизотопный аналог цезия находится в почве в макроколичествах, в то

время как цезий – в ультромикроконцентрациях. Вследствие этого в почвенном

растворе происходит сильное разбавление микроколичеств цезия – 137 ионами

калия, и при поглощении их корневыми системами растений отмечается

конкуренция за место сорбции на поверхности корней. Поэтому при поступлении

этих элементов из почвы в растениях наблюдается антагонизм ионов цезия и

калия.

Кроме того эффект миграции радионуклидов зависит от метеорологических

условий (количество осадков).

Установлено, что стронций – 90 попавший на поверхность почвы,

вымывается дождём в самые нижние слои. Следует заметить, что миграция

радионуклидов в почвах протекает медленно и их основная часть находится в

слое

0 – 5 см.

Накопление (вынос) радионуклидов сельскохозяйственными растениями во

многом зависит от свойства почвы и биологической особенности растений. На

кислых почвах радионуклиды поступают в растения в значительно больших

количествах, чем из почв слабокислых. Снижение кислотности почвы, как

правило, способствует уменьшению размеров перехода радионуклидов в

растения. Так, в зависимости от свойства почвы содержание стронция – 90 и

цезия – 137 в растениях может изменяться в среднем в 10 – 15 раз.

А межвидовые различия сельскохозяйственных культур в накопление этих

радионуклидов наблюдается зернобобовыми культурами. Например,

стронций – 90 и цезий – 137, в 2 – 6 раз поглощается интенсивное зернобобо-

выми культурами, чем злаковыми.

Поступление стронция – 90 и цезия – 137 в травистой на лугах и

пастбищах определяется характером распределения в почвенном профиле.

В загрязнённой зоне, луга Рязанской области загрязнены на площади

73491 га, в том числе с плотностью загрязнения 1,5 Ки/км2 - 67886 (36 % от

общей площади), с плотностью загрязнения 5,15 Ки/км2 - 5605 га (3%).

На целинных участка, естественных лугах, цезий находится в слое 0-5

см, за прошедшие годы после аварии не отмечена значительная вертикальная

миграция его по профилю почвы. На перепаханных землях цезий – 137 находится

в пахотном слое.

Хотя уровень загрязнения лугов в Рязанской области не очень высокий,

но требует проведения определённых агротехнических мероприятий,

направленных на ослабление влияния радионуклидов на сельскохозяйственную

продукцию.

Пойменная растительность в большей степени накапливает цезий – 137,

чем суходольная. Так при загрязнении поймы 2,4 Ки/км2 в траве было

обнаружено [pic]Ки/кг сухой массы, а на суходольной при загрязнении 3,8

Ки/км2

в траве содержалось [pic]Ки /кг.

Накопление радионуклидов травянистыми растениями зависит от

особенностей строения дернины. На злаковом лугу с мощной плотной дерниной

содержание цезия – 137 в фитомассе в 3 – 4 раза выше,

чем на разнотравном с рыхлой маломощной дерниной.

Культуры с низким содержанием калия меньше накапливают цезия.

Злаковые травы накапливают меньше цезия по сравнению с бобовыми. Растения

сравнительно устойчивы к радиоактивному воздействию, но они могут

накапливать такое количество радионуклидов, что становятся не пригодными к

употреблению в пищу человека и на корм скоту.

Поступление цезия – 137 в растения зависит от типа почвы. По степени

уменьшения накопления цезия в урожае растения почвы можно расположить в

такой последовательности: дерново-подзолистые супесчаные, дерново-подзо-

листые суглинистые, серая лесная, чернозёмы и т.д. Накопление радионуклидов

в урожае зависит не только от типа почвы, но и от биологической особенности

растений.

Отмечается, что кальциелюбивые растения обычно поглощают больше

стронция – 90,чем растения бедные кальцием. Больше всего накапливают

стронций – 90 бобовые культуры, меньше корнеплоды и клубнеплоды, и ещё

меньше злаковые.

Накопление радионуклидов в растении зависит от содержания в почве

элементов питания. Так установлено, что минеральное удобрение, внесённое в

дозах N 90, Р 90, увеличивает концентрацию цезия – 137 в овощных культурах

в 3 – 4 раза, а аналогичные внесения калия в 2 – 3 раза снижает его

содержание. Положительный эффект на уменьшение поступления стронция – 90 в

урожай зернобобовых культур оказывает содержание кальций содержащих

веществ. Так например внесение в выщелочный чернозём извести в дозах,

эквивалентных гидролитической кислотности, уменьшает поступление стронция –

90 в зерновые культуры в 1,5 – 3,5 раза.

Наибольший эффект на снижение поступления стронция – 90 в урожай

растений достигает внесением полного минерального удобрения на фоне

доломита. На эффективность накопления радионуклидов в урожае растений

оказывают влияние органические удобрения и метеорологические условия, а

также и время их пребывание в почве. Установлено, что накопление стронция –

90, цезия – 137 через пять лет после их попадания в почву снижается в 3 – 4

раза.

Таким образом миграция радионуклидов во многом зависит от типа почвы,

её механического состава, водно-физических и агрохимических свойств. Так на

сорбцию радиоизотопов влияют многие факторы, и одним из основных являются

механический и минералогический сосав почвы. Тяжёлыми по механическому

составу почвами поглощённые радионуклиды, особенно цезий – 137,

закрепляются сильнее, чем лёгкими. Кроме того эффект миграции радионуклидов

зависит от метеорологических условий (количества осадков).

Накопление (вынос) радионуклидов сельскохозяйственными растениями во

многом зависит от свойства почвы и биологической способности растений.

1.4. Пути миграции радионуклидов в окружающей среде

Страницы: 1, 2