Разработка защитных мероприятий по снижению загрязнения продукции и нового прогноза дозовой нагрузки на население фермы после их проведения.
1. Краткая характеристика хозяйства
Территория совхоза «Альшань» принадлежит Хвастовичскому району, расположенному на юге Калужской области.
Климат хозяйства умеренно-континентальный, характеризующийся холодным летом и умеренно влажной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами. Продолжительность вегетационного периода составляет 138 - 141 день. Поздние весенние заморозки отмечаются в последней декаде мая, а ранние - в последней декаде сентября. Преобладают северо-западные и западные ветры в тёплый период и юго-западные - в холодный период.
На территории хозяйства господствующими являются дерново- слабо- и среднеподзолистые супесчаные и легкосуглинистые, так же выделяют почвы пойменного типа почвообразования.
Хозяйство расположено на равнине, больших контрастов в рельефе не наблюдается. В настоящее время в формировании рельефа определённое место имеет деятельность дождевых и талых вод, а также деятельность человека.
. Характеристика радиационной обстановке, сложившейся на территории хозяйства после аварии на Чернобыльской АЭС
Выброс радионуклидов произошёл в начале апреля - конце мая, когда основные полевые работы были завершены, а скот переведён на пастбищное содержание. Это обусловило высокий уровень аэрозольного загрязнения, пастбищной растительности, сеяных трав и, в несколько меньшей степени, озимых культур.
Начиная с июля 1986 года, основное значение в загрязнении продуктов питания начали играть радиоактивнее изотопы Сs-17 и Sr-90.
В течение первого года после аварии на загрязнённых территориях были выполнены специальные мероприятия, включающие известкование кислых почв, внесение повышенных доз минеральных удобрений, в первую очередь калийных, добавление в почву цеолитов, улучшение естественных лугов и расширение площадей, занятых сеяными многолетними травами, перепрофилирование агропромышленного производства на ограниченной территории с целью получения продукции, пригодной для потребления в соответствии с нормативами по предельно допустимому содержанию радионуклидов.
В настоящее время в загрязнённых регионах выполняется комплексная программа по реабилитации территорий и населения, пострадавших в результата Чернобыльской катастрофы, обеспечивающая минимизацию последствий радиационного воздействия.
фермерский облечение загрязнение продукция
3. Выбор с.-х. угодья для ведения фермерского хозяйства
Для полной характеристики почвенного покрова выбирают 6 участков. У нас это участки № 12, 25,26, 27, 31, 23.
) Участок № 12;
площадь - 33 га;
тип почвы - дерново-среднеподзолистая;
механический состав - супесчаная;
Р2О5 - 16,0 мг/100 г почвы;
К2О - 9,0 мг/100 г почвы;
рН - 5,43;
гумус - 1,02%;
плотность р/а загрязнения (Аn) - 4,8 Кu/км2.
) Участок № 25;
площадь - 54 га;
тип почвы - дерново-среднеподзолистая;
механический состав - легкосуглинистая;
Р2О5 - 3,9 мг/100 г почвы;
К2О - 10,3 мг/100 г почвы;
рН - 6,1;
гумус - 1,43%;
плотность р/а загрязнения (Аn) - 3,56 Кu/км2.
) Участок № 26;
площадь - 44 га;
тип почвы - дерново-среднеподзолистая;
механический состав - легкосуглинистая;
Р2О5 - 11,3 мг/100 г почвы;
К2О - 5,9 мг/100 г почвы;
рН - 5,75;
гумус - 1,13%;
плотность р/а загрязнения (Аn) - 3,51 Кu/км2.
) Участок № 27;
площадь - 71 га;
тип почвы - дерново-среднеподзолистая;
механический состав - легкосуглинистая;
Р2О5 - 4,9 мг/100 г почвы;
К2О - 10,1 мг/100 г почвы;
рН - 6,08;
гумус - 1,7%;
плотность р/а загрязнения (Аn) - 3,88 Кu/км2.
) Участок № 31;
тип почвы - дерново-среднеподзолистая;
механический состав - легкосуглинистая;
Р2О5 - 2,8 мг/100 г почвы;
К2О - 6,3 мг/100 г почвы;
рН - 4,77;
гумус - 1,45%;
плотность р/а загрязнения (Аn) - 4,18Кu/км2.
) Участок № 23 -пашня;
площадь - 110 га;
тип почвы - дерново-среднеподзолистая;
механический состав - легкосуглинистая;
Р2О5 - 3,9 мг/100 г почвы;
К2О - 4,4 мг/100 г почвы;
рН - 5,98;
гумус - 1,3%;
плотность р/а загрязнения (Аn) - 5,05 Кu/км2.
. Прогноз дозы внешнего облучения населения совхоза 137Сs
Внешнее облучение происходит за счёт проникновения радиоактивных веществ через кожный покров человека.
Доза внешнего облучения (эквивалентная доза) измеряется в бэр и рассчитывается по формуле:
Н = 0,03 * Аn,
где Аn - плотность загрязнения радиоцезием Кu/км2.
Рассчитываем эквивалентную дозу для каждого участка:
Н16 = 0,03 * 4,8 = 0,14 бэр,
Н21 = 0,03 * 3,56 = 0,11 бэр,
Н9 = 0,03 * 3,51 = 0,10 бэр,
Н10 = 0,03 * 3,88 = 0,12 бэр,
Н14 = 0,03 * 4,18 = 0,13 бэр,
Н76 = 0,03 * 5,05 = 0,15 бэр.
Для определения средней дозы внешнего облучения находим среднее арифметическое полученных чисел:
Нср = 0,14 + 0,11 + 0,10 + 0,12 + 0,13 + 0,15 = 0,13 бэр.
Доза внешнего облучения населения фермы 137Сs составляет 0,13 бэр. Такая доза превышает допустимые пределы. Для людей, проживающих на данной территории, государство предусматривает выдачу специальных пособий, т.к. данная доза облучения вредит здоровью людей.
. Возможные уровни загрязнения продукции растениеводства и сена радиоцезием без защитных мероприятий
На выбранных участках выращивают следующие культуры:
- свёкла столовая;
- картофель (столовые сорта);
- яровой ячмень на фураж;
- озимая пшеница на зерно;
-кукуруза;
- многолетние травы на сено.
Из них озимая пшеница, картофель, свёкла столовая возделываются на продовольственные цели.
Для расчета уровня загрязнения продукции растениеводства используют формулу:
Аp = Кn * Аn где,
Кn - коэффициент перехода радионуклида из окружающей среды в урожай с/х культуры при плотности р/а загрязнения 1 Кu/км2.
Аn - плотность р/а загрязнения почвы, Кu/км2.
озимая пшеница Аp27 = 0,06*10-9 * 3,88 = 0,2 нКu/кг,
картофель Аp25 = 0,15*10-9 * 3,56 = 0,5 нКu/кг,
свёкла столовая Аp12 = 0,5*10-9 * 4,8 = 2,4 нКu/кг,
яровой ячмень Аp26 = 0,1*10-9 * 3,51 = 0,3 нКu/кг,
кукуруза Аp31 = 0,2*10-9 * 4,18 = 0,8 нКu/кг,
многолетние травы Аp23 = 3,0*10-9 * 5,05 = 15,15 нКu/кг.
Для того, чтобы определить на сколько сильно загрязнена продукция растениеводства радиоцезием, необходимо полученные данные сравнить с ВДУ (временно допустимым уровнем) содержания 137Сs в продовольственной продукции и с КУ (контрольным уровнем) культур кормового назначения.
.Сравнение уровня загрязнения продукции растениеводства 137Сs с ВДУ и КУ
КультураАр, нКu/кг2ВДУ, нКu/кг2КУ, нКu/кг2Оз. пшеница Картофель Овощи (свекла) Ячмень Кукуруза Мн. травы на сено0,2 0,5 2,4 0,3 0,8 15,1510 16 16 - - -- - - 10 16 16
Как видно из таблицы 1, уровень загрязнения урожая продовольственных культур находится в допустимых пределах, то же можно сказать и о фуражных культурах и многолетних травах.
. Возможные уровни загрязнения продукции животноводства без защитных мероприятий
Размеры загрязнения продукции животноводства в условиях радиационного загрязнения зависит от состава рациона кормления и способа содержания животных. Наиболее высокий уровень загрязнения наблюдается при кормлении с естественных лугов и пастбищ без защитных мероприятий. при содержании КРС выделяют 2 периода: пастбищный (май - сентябрь) и стойловый (октябрь - апрель). Для того чтобы определить уровень загрязнения продукции животноводства для начала определяют уровень загрязнения всего рациона (пастбищного и стойлового периода).
При суточном удое 10л в дневной рацион коровы должно 10 к. ед.
. Корма, используемые в хозяйстве при составлении рациона кормления молочному стаду с удоем 10 л
Вид кормаСодержание 137Сs в корме, нКu/кгМасса, кгКормовые единицыСено посевное (мн. травы)15,1544Силос (кукуруза)0,2153Зерно ярового ячменя0,37,53Всего (Арац)126,526,510
Рацион составления по питательности, пересчитывается для определения содержания в нём радионуклидов по следующей формуле:
Арац = m1 * Аm1 + m2 * Аm2 +… mn * Аmn,
где m1, m2, …mn - количество корма, например сена, в рационе (кг);
Аm1, Аm2, …Аmn - удельная активность (концентрация радиоактивного 137Сs в единице массы корма (нКu/кг).
Арац = 4 * 0,3 + 15 * 0,8 + 7,5 * 15,1 = 126,5 нКu/рацион.
Сравним полученные данные с ВДУ:
,5 * 10-9 =0,13* 10-6 Кu/рацион > 1,0*10-6 Кu/рацион (ВДУ).
Превышения нет, такой рацион можно применять для кормления молочного стада.
Рассчитаем переход р/а в продукцию животноводства.
3. Уровни содержания 137Сs в продукции животноводства и сравнение их с допустимыми
ПродуктСодержание137Сs% перехода из суточного рациона в кг продукцииДопустимый уровень содержания 137Сs в рационе животногов продукте, Кu/кг, Кu/лв рационе животного, Кu/рационМолоко коровье0,6*10-860,4*10-811,0*10-8Мясо коровье2,4*10-860,4*10-848*10-8
. Прогноз дозовой нагрузки населения фермы за счёт внутреннего облучения 137Сs при использовании продуктов питания местного производства
Рассчитываем дозу от внутреннего облучения.
. Поступление 137Сs в организм с продукцией растениеводства
Рацион питанияКn, нКuАp, нКu/кг (Аn*Кn)Кп.п.Апр, нКu/кг (Ар*Кп.п)% от ВДУГодовое потребле-ние ГП, кгАгод. нКu (Апр*ГП)% от ПГПОзимая пшеница0,062,40,51,2121001205Свекла столовая0,50,20,60,120,75708,40,35Картофель0,150,50,80,42,5120482
Кn, Аp - глава 5.
Кп.п. - коэффициент потери при переработке.
Апр - активность загрязнения продукта.
ПГП (предел годового поступления 137Сs через органы пищеварения) = 2400нКu (соответствует дозе 0,1 бэр).
ВДУ: хлеб (озимая пшеница) - 10 нКu/кг, овощи (свекла столовая) -16 нКu/кг, картофель - 16 нКu/кг.
. Поступление 137Сs в организм с продукцией животноводства, если удой молока составляет 3000 л, при стойловом периоде
Суточный рацион животногокгКn, нКuАp, нКu/кг (Аn*Кn)Асут, нКu (Ар*m)Арац Апр, нКu/л (1%)% от ВДУГП, лАгод. нКu (Апр*300)% от ПГПСено (7,5)630,3227 241,8 2,4 24 300 720 30Силос (15)0,20,812Концент-рат (4)0,20,72,8
Арац - глава 6.
m - масса, кг (глава 6).
ГП - годовое потребление.
Апр - % перехода из суточного рациона в кг продукции.
. Поступление 137Сs в организм с мясной продукцией (бычки массой 500 кг, сут. привес 1кг)
Суточный рацион животногокгКn, нКuАp, нКu/кг (Аn*Кn)Асут, нКu (Ар*m) Арац Апр, нКu/л (4%)% от ВДУГП, кгАгод. нКu (Апр*60)% от ПГПСено (7,5)630,3227 241,8 9,7 48,5 60 582 24,3Силос (15)0,20,812Концент-рат (4)0,20,72,8
7. Доза внутреннего и внешнего облучения
Поступление в организм, нКu/год% от ППГОбщая доза от внутрен-него облу-чения, бэрДоза от внутреннего и внешнего облучения, бэрхлебовощикартофельмясомолоковсего61,60,620,751208,4485827201478,4
Для перевода нКu в бэр пользуются следующим соотношением: 2400 нКu - 0,1 бэр, а поступление в организм нКu/год по расчёту - общая доза внутреннего облучения.
Вывод: общая доза от внутреннего облучения не превышает норму: 0,62 > 0,1 бэр. Продукты питания, произведённые в этом районе нельзя употреблять в пищу. Радиоактивность есть, и она на высоком уровне. Доза от внешнего облучения выше допустимого предела: 0,75 > 0,1 бэр. Проживание в данной местности вредит здоровью людей.
. Разработка защитных мероприятий по снижению радиоактивной загрязнённости продукции растениеводства и животноводства
Для разработки мероприятий по снижению содержания 137Сs в продукции растениеводства выбираем участок пашни с наиболее высокой плотностью загрязнения (№ 23 - 15,15 Кu/км2). Почва участка дерново-среднеподзолистая легкосуглинистая.
. Содержание элементов питания в почве
Параметры почвенного плодородияФактическое содержаниеОптимальное содержаниеГумус, %1,32,0 - 2,5Р2О5, мг/кг39,5250 - 300К2О, мг,кг75,5200 - 250рН5,986,0 - 6,5Уровень загрязнения 137Сs продукции многолетних трав:
Аp23 = 15,15 нКu/кг, (глава 5).
Устанавливаем планируемую урожайность и рекомендованные дозы минеральных удобрений и навоза.
При планируемой урожайности 40-45 ц/га на дерново-среднеподзолистой легкосуглинистой почве рекомендуется вносить 80 ц/га фосфора и калия по действующему веществу. Навоз и азот не вносится.
Для уменьшения усвояемости растениями радионуклидов необходимо повысить дозу фосфора и калия. Чтобы определит новые дозы внесения удобрений, необходимо использовать повышающий коэффициент с учетом плотности загрязнения почвы участка.
Повышающий коэффициент для извести - 1,28, фосфора - 1,44, калия - 1,44.
Рассчитываем новые дозы внесения удобрений по формуле:
Д = Дрек * Кпопр, где
Дрек - рекомендуемые дозы внесения удобрений;
Кпопр - поправочный коэффициент;
Д - новые дозы удобрений с учетом поправочного коэффициента.
Д(Р2О5) = 80 * 1,44 = 115,2ц/га;
Д(К2О) = 80 * 1,44 = 115,2 ц/га;
Рассчитаем Ар после проведения агрохимических приёмов, если каждый приём снижает эту величину в 1,5 - 2 раза.
Ар2 = Ар1/(1,5-2 * n),
где n - число агрохимических приёмов.
Ар2 = 151,15 / (2*2) = 3,8 нКu/кг
Рассчитываем Ар после проведения агротехнического приёма - глубокой вспашки с оборотом пласта:
Ар3 = Ар2 : 10 = 3,8 : 10 = 0,4 нКu/кг.
Рассчитываем, во сколько раз снизится загрязнение зерна после проведения агрохимических и агротехнических приёмов:
Кс = Ар1 : Ар3 = 15,15 : 0,4 = 38
Рассчитываем, во сколько раз загрязнение зерна меньше ВДУ:
Кч = ВДУ : Ар3 = 1,6 : 0,4 = 40
Из расчётов можно сделать вывод, что благодаря проведению агрохимических и агротехнических мероприятий, внесению повышенных доз фосфора, калия, глубокой перепашки, радиоактивное загрязнение зерна снизилось в 38 раз, а по сравнению с ВДУ - в 40 раз.
Заключение
В ходе работы мы выявили возможные уровни загрязнения продукции растениеводства и животноводства, дали прогноз внешнего облучения населения фермы и прогноз нагрузки населения 137Сs при использовании продукции местного производства, разработали защитные мероприятия по снижению загрязнённости и новый прогноз после их проведения.
Средняя доза внешнего облучения населения фермы составила 0,13 бэр. Доза от внутреннего облучения 0,62 бэр. Общая доза от внутреннего и внешнего облучения составила 0, 75 бэр в год. Она превышает предельную допустимую нагрузку за счёт внешнего облучения. После проведения нескольких агрохимических и агротехнических приёмов, удалось снизить содержание 137Сs в почве наиболее загрязнённого участка в 38 раз.