Основные контрмеры, примененные в СССР, а затем в трех независимых странах, кратко описаны ниже. Приоритетным направлением являлось применение химических добавок для улучшения плодородия почв и сокращения степени поглощения радиоактивного цезия сельскохозяйственными культурами и растениями, которые использовались для фуражных кормов. Степень использования каждой меры в этих трех странах различалась. Рекомендации по контрмерам неоднократно пересматривались и обновлялись [4.35–4.37].
4.3.3.1. Обработка почвы
Обработка почвы сокращает поглощение радиоактивного цезия (и радиоактивного стронция). Эта процедура может включать вспашку, пересев и/или применение азотных, фосфорных, калийных (АФК) удобрений и извести. В результате вспашки радиоактивное загрязнение сначала разбавляется в верхних слоях почвы, откуда корни большинства растений впитывают питательные вещества. Широко использовались как глубокая, так и поверхностная вспашка, а также использовалась вспашка с переворотом пласта. Использование удобрений при-
водит к повышению урожайности растениеводческой продукции, и таким образом разбавляет радиоактивность в растениях. Кроме того, использование удобрений сокращает степень поглощения корнями и перехода в растения путем уменьшения отношения Cs:K в почвенном растворе [4.30].
Когда обработка почвы включает все вышеупомянутые меры, это обычно называют коренным улучшением; это оказалось наиболее эффективной и практичной контрмерой в отношении лугов, загрязненных чернобыльскими выпадениями. В течение первых несколько лет после аварии внимание было сосредоточено на коренном улучшении, включая значительно увеличенные объемы применения удобрений. Обычно на обработанной земле выращивались высокоценные бобовые растения и зерновые травы. Характер обработки и эффективность коренного улучшения лугов и пастбищ сильно зависят от типа лугов и свойств почвы.
Традиционные способы улучшения поверхности, включая дискование почвы, внесение удобрений и известкование поверхности почвы, оказались менее эффективными. Некоторые болотистые участки были высушены, глубоко вспаханы, обработаны и стали использоваться в качестве лугопастбищных угодий. В 1990-х годах большое внимание уделялось конкретным
характеристикам участков для обеспечения того, чтобы используемые методы обработки почвы были наиболее подходящими и эффективными для преобладающих на них условий. Со временем оказалось необходимым произвести повторное внесение удобрений на уже обработанных почвах, но после тщательной оценки соответствующих норм применения. Однако фактические дозы внесения удобрений иногда были ограничены нехваткой финансовых средств [4.30, 4.38].
Территории, на которых были внесены дополнительные удобрения в каждой из трех наиболее пострадавших стран, показаны на рис. 4.4; площади коренного улучшения показаны на рис. 4.5. Среднее количество дополнительно внесенных калийных удобрений составляло около 60 кг/га K2O ежегодно в период между 1986 и 1994 годами. В середине 1990-х годов производительность на пахотных землях упала, поскольку ухудшающиеся экономические условия не позволили осуществлять контрмеры в предыдущих масштабах; это привело к возрастанию доли загрязненной продукции. В некоторых областях Российской Федерации это остановило наблюдавшееся ранее снижение объемов молока и мяса, превышающих нормы радиационной безопасности (см. рис. 4.2). Например, на наиболее загрязненных территориях, таких, как Новозыбковский район (Брянская область), из-за недостаточного использования калийных удобрений концентрации 137Cs в сельскохозяйственной продукции в 1995-1996 годах
увеличились более чем на 50% по сравнению с периодом оптимального применения контрмер (1991–1992 годы).
Эффективность обработки почвы определяется влиянием типа почвы, наличия питательных
веществ и показателя степени кислотности почвы, а также видами растений, отобранными для пересева. Кроме того, на степень достигнутого сокращения влияют нормы внесения АФК-удобрений и извести.
Некоторые исследования показали, что коэффициенты снижения, достигнутые в отношении перехода радиоактивного цезия из почвы в растения после коренного улучшения, известкования и внесения удобрений, составляли от 2 до 4 раз для обедненных песчаных почв и от 3 до 6 раз для почв с большим содержанием органических веществ. Дополнительной пользой являлось уменьшение мощности дозы внешнего облучения в 2-3 раза из-за разбавления слоя поверхностного загрязнения после вспашки. Хотя связанные с 90Sr радиологические проблемы являются менее острыми, чем проблемы с 137Cs, были разработаны некоторые контрмеры и
концентрации радиоактивного стронция в переходе из почвы в растения после дискования, вспашки земли и повторного посева снизились в 2-4 раза.
Несмотря на применение этих контрмер в 1997-2000 годах на самых загрязненных территориях Брянской области загрязнение радиоактивным цезием еще на 20% превышало уровни действий в отношении подножных кормов и используемого на фермах сена. Диапазон концентрации 137Cs в сене составлял от 650 до 66 000 Бк/кг сухого веса.
4.3.3.2. Изменения в выращиваемых на загрязненных территориях кормовых культурах
Некоторые виды растений поглощают меньше радиоактивного цезия, чем другие, что подтверждается экспериментальными данными, собранными в Беларуси в период 1997-2002 годов (рис. 4.6). Степень различия весьма значительна, и такие кормовые культуры, как люпин, горох, гречиха и клевер, которые аккумулируют большие количества радиоактивного цезия, были полностью или частично исключены из севооборота.
В Беларуси семена рапса выращиваются на загрязненных территориях с целью получения двух продуктов: пищевого масла и жмыха в качестве корма для животных. Выращиваются те сорта рапса, которые в 2–3 раза поглощают меньше 137Cs и 90Sr, чем другие сорта. При выращивании рапса производится дополнительное внесение удобрений (известкование по 6 т/га и удобрение N90P90K180) для сокращения поступления радиоактивного цезия и радиоактивного стронция в растения примерно в два раза. Это уменьшает загрязнение семян, используемых для производства жмыха. Во время обработки семян рапса радиоактивный цезий и радиоактивный стронций успешно удаляются, и в результате остается лишь незначительное количество. Такой способ производства рапсового масла доказал свою эффективность, экономическую рентабельность и оказался весьма жизнеспособным методом использования загрязненных земель с целью получения выгоды и для фермеров, и для обрабатывающих отраслей промышленности. В течение прошлого десятилетия территории, на которых выращивался рапс, увеличились в четыре раза и составляют 22 000 гектаров [4.40].
4.3.3.3 Чистое кормление
Кормление ранее подвергшихся загрязнению животных незагрязненными кормами или подножными кормами в течение соответствующего периода времени перед забоем или доением (“чистое” кормление) эффективно снижает загрязнение радионуклидами мяса и молока, темпы которого зависят от биологического периода полувыведения каждого радионуклида из организма животных. Концентрация радиоактивного цезия в молоке быстро реагирует на изменения в рационе питания, поскольку биологическое полувыведение длится несколько дней. В отношении мяса время реакции является более продолжительным вследствие длительного биологического периода полувыведения из мышечной ткани [4.28].
Чистое кормление сокращает поглощение загрязняющих радионуклидов; оно было одной из
наиболее важных и часто используемых контрмер после аварии на Чернобыльской АЭС в отношении мяса сельскохозяйственных животных как в странах бывшего СССР, так и Западной Европы. Число прошедшего обработку крупного рогатого скота составляло от 5000 до 20 000 в год в Российской Федерации и 20 000 в Украине (эти мероприятия поддерживались правительством до 1996 года) [4.3].
Чистое кормление на регулярной основе используется во всех трех странах для производства мяса и сочетается с оперативным мониторингом животных для того, чтобы в случае, если загрязнение этих животных превышает уровни действий, они могли быть возвращены на фермы для дальнейшего чистого кормления.
4.3.3.4. Введение связывающих цезий сорбентов
Соединения гексаферроцианидов калия (обычно называемые берлинской лазурью) являются весьма эффективными сорбентами, связывающими радиоактивный цезий. Они могут добавляться в рацион питания молочных коров, овец и коз, а также мясных животных для сокращения перехода радиоактивного цезия в молоко и мясо путем уменьшения степени их поглощения в желудочно-кишечном тракте. В разных странах было разработано много различных составов, частично для определения наиболее эффективных соединений, частично для их дешевого производства на местах. Применение соединений гексаферроцианидов может снизить загрязнение животноводческой продукции до 10 раз [4.41].
Берлинская лазурь может добавляться в рацион питания животных в качестве порошка, включенного в гранулированный корм во время его производства, или смешиваться с древесными опилками. Изготовляемый на местах гексаферроцианид калия, называемый ферроцин (смесь 5%-ного KFe[Fe(CN)6] и 95%-ного Fe4[Fe(CN)6]) был разработан в Российской Федерации. Он применялся в качестве 98%-ного чистого порошка в соляных блоках лизунцов (10% ферроцина) и в опилках с10%-ным абсорбированным ферроцином (так называемый бифеж) [4.42].
Число крупного рогатого скота, ежегодно подвергающегося обработке берлинской лазурью в каждой из трех стран, показано на рис. 4.7. Кроме того, были разработаны медленнодействующие пищевые добавки, содержащие гексаферроцианид, которые в виде капсул вводились в рубец животных и постепенно в течение нескольких месяцев выделяли связывающие цезий сорбенты. Эти капсулированные пищевые добавки, первоначально разработанные в Норвегии, представляют собой спрессованную смесь 15% гексаферроцианида калия, 10% пчелиного воска и 75% барита [4.43].
Берлинская лазурь использовалась для сокращения загрязнения животноводческой продукции 137Cs с начала 1990-х годов. Применение берлинской лазури оказалось особенно полезным и эффективным в населенных пунктах, в которых не имелось разнотравных лугов, подходящих для коренного улучшения. В ходе начальных испытаний берлинская лазурь сокращала переход 137Cs из подножных кормов в молоко и мясо в 1,5–6 раз [4.44]. В Беларуси специальный концентрат с берлинской лазурью распределялся по 0,5 кг на каждую корову ежедневно, и в среднем было достигнуто 3-кратное сокращение загрязнения молока.
ТАБЛИЦА 4.5. СВОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ДОСТИГНУТЫМ КОЭФФИЦИЕНТАМ СНИЖЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ КОНТРМЕР В ТРЕХ СТРАНАХ БЫВШЕГО СОВЕТСКОГО СОЮЗА [3.29, 3.33, 3.38, 3.43]
| 137Cs | 90Sr | |
| Нормальная вспашка (первый год) | 2,5 – 4,0 | - |
| Вспашка с переворотом пласта | 8 - 16 | - |
| Известкование | 1,5 – 3,0 | 1,5 – 2,6 |
| Внесение минеральных удобрений | 1,5 – 3,0 | 0,8 – 2,0 |
| Внесение органических удобрений | 1,5 – 2,0 | 1,2 – 1,5 |
| Коренное улучшение: Первое применение Дальнейшие применения | 1,3 – 9,0 2,0 – 3,0 | 1,5–3,5 1,5–2,0 |
| Поверхностное улучшение: Первое применение Дальнейшие применения | 2,0 – 3,0 1,5 – 2,0 | 2,0 – 2,5 1,5 – 2,0 |
| Замена кормовых культур | 3 - 9 | - |
| Чистое кормление | 2 – 5 | 2 - 5 |
| Введение сорбентов цезия | 2 - 5 | - |
| Переработка молока в масло | 4 - 6 | 5 - 10 |
| Переработка семян рапса в масло |