Курсовая работа: Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції в умовах радіоактивного забруднення

Курсовая работа: Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції в умовах радіоактивного забруднення

КУРСОВА РОБОТА

з курсу

„Методи біоіндикації навколишнього середовища”

на тему:

„Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції в умовах радіоактивного забруднення”

Одеса - 2010

ЗМІСТ

ВСТУП

1. СТУПІНЬ ВИВЧЕННЯ ОЗНАЧЕНОЇ ПРОБЛЕМИ

1.1 Едафічні фактори клімату та середовища

1.2 Екоклімат та мікроклімат

1.3 Біоіндикатори клімату та едафону

1.4 Шляхи надходження радіонуклідів в організм і кормові культури

1.4.1 Основні періоди формуванні радіаційної ситуації після радіоактивного забруднення середовища

1.4.2 Особливості нагромадження радіонуклідів в вегетативної та кореневої системах кормових культур

1.4.3 Шляхи надходження радіонуклідів в організм

1.4.4 Організація технологічних процесів в умовах забруднення території продуктами радіоактивного розпаду

2. Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції

2.1 Шляхи зменшення надходження радіонуклідів

2.2 Етапи організації виробництва доброякісної продукції

2.3 Особливості використання кормів при різної щільності забруднення території

2.4 Захисна роль деяких елементів

2.5 Особливості використання ентеросорбентів

2.6 Утилізація сировинних ресурсів

2.6.1 Особливості переробки відходів

2.6.2 Обробка вторинної сировини

2.6.3 Біоконверсія відходів рослинництва

3. МОДЕЛЮВАННЯ ПОВЕДІНКИ ЕКОСИСТЕМ ПРИ РІЗНИХ ФОНАХ РАДІАЦІЙНОЇ СИТУАЦІЇ

3.1 Проведення розподілу, трансформації окремих радіоактивних забруднень в екосистемі

3.2 Визначення біологічно-харчового ланцюга міграції радіонуклідів в організмі

3.3 Побудова і аналіз постачання і трансформації радіонуклідів у продукцію

ВИСНОВКИ І ПРОПОЗИЦІЇ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ДОДАТКИ

ВСТУП

В сучасний час більшість захворювань (до 80%) людини мають природне походження внаслідок змін навколишнього середовища. Відставання адаптаційних можливостей людського організму від стрімко змінюючихся умов середовища виявляється в збільшенні захворювань, смертності, зменшенні тривалості життя та ін.

На думку експертів ВОЗ, глобальна проблема людства у третьому тисячолітті – проблема збереження життя та здоров'я людини в умовах погіршення середовища мешкання.

Рішення цього фундаментального завдання сучасності покладено на екологію – науку, яка базується на комплексі природно-технічних, медичних наук і вивчає вплив змін умов навколишнього середовища на живий організм. Виділяють три основних групи природних факторів: 1) атмосферні або метеорологічні; 2) космічні або радіаційні; 3) телургічні або земні.

На отримання доброякісної продукції в умовах радіоактивного забруднення важливе значення має погода – це фізичний стан атмосфери, який виникає під впливом сонячної радіації та циркуляційних процесів в атмосфері, а також підстилаючій поверхні. Погоду розглядають як цілісне утворення природи, яке характеризується комплексом взаємопов'язаних і взаємообумовлених метеорологічних явищ, а також деяких технологічних процесів.

До хімічних факторів атмосфери належать гази та різні суміші; до фізичних метеорологічних факторів відносяться температура повітря, атмосферний тиск, вологість повітря, хмарність, опади, вітер. Космічні фактори включають космічні лучи, радіаційне поле, імпульсивне електромагнітне поле атмосфери. Електромагнітні імпульси є однією з ознак розвитку процесів в атмосфері, можуть викликати різного роду метеопатічні реакції до баченої зміни погоди. До групі телургічних факторів відносяться особливості підстилаючий поверхні Землі: геоглогічний характер грунту, покриваюча його рослинність, водоймища, рельєф (долини, гори). Ці особливості земної поверхні оказують вплив на хід метеорологічних та радіаційних факторів, змінюючи чи послабляючи їх вплив. Крім того, ландшафти є джерелом позитивних емоцій.

Для біоіндикації природного середовища основний інтерес представляють ніжні шари атмосфери -тропосфера, де найбільш інтенсивно здійснюється теплообмін між атмосферою і земною поверхнею, утворення хмар та опадів. Цей шар атмосфери має висоту 10-12 км у середніх широтах.

Всі перелічені фактори зовнішнього середовища оказують вплив на організм людини. Однак ці фактори впливають не ізольовано, а комплексно. В залежності від характеру поєднання цих факторів вплив їх на організм буде різним, тому потрібна комплексна оцінка зовнішнього середовища.

Метою курсової роботи є вивчення особливостей формування технологічних процесів виробництва доброякісної продукції в умовах різного радіоактивного забруднення на території України.

Завданням курсової роботи є проведення формування та аналіз головних періодів радіаційного забруднення середовища, дернинного резервуару радіонуклідів на луках та пасовищах, а також особливості радіоактивного забруднення кормів, самих тварин та їх продукції; запропонувати дієві методи ведення сільського господарства на радіоактивно уражених територіях. Розрахувати можливу кількість стронцію та цезію в урожаї у різних с/г культур.

1. СТУПІНЬ ВИВЧЕННЯ ОЗНАЧЕНОЇ ПРОБЛЕМИ

1.1 Едафічні фактори клімату та середовища

Кожен організм вимагає для свого існування визначені констеляції кліматичних, едафічних і біотичних факторів середовища. Володіючи деякою пластичністю, організми можуть переносити коливання факторів, що відбуваються в певних межах. Ця здатність у різних видів різна, має більший або менший діапазон. Цим визначається значною мірою розподіл тварин і рослин їх угруповання в так звані біоценози.

Як щільність населення, так і склад і характер біоценозів, що населяють ті або інші частини земної поверхні, далеко не однакові. Відмінності видового складу часто визначаються причинами історичними, відмінності ж у щільності населення та екологічному характер біоценозів виникає завдяки відмінностям у комбінаціях факторів. Комбінації ці незліченні, бо навіть кількісні відмінності одного і того ж чинника викликають вже якісно різні явища.

Серед усіх факторів середовища домінуючу роль відіграють кліматичні чинники вже тому, що вони надають глибоке вплив на всі інші чинники. Під кліматичними факторами розуміються: температурні умови, вологість і опади, світло, вітер, тиск. Всі ці фактори діють не ізольовано; клімат діє як єдине ціле.

Ми будемо говорити надалі про клімат, який характеризується середніми з довгострокових спостережень. Звичайно, такий клімат в деякому розумінні умовний, є певною мірою узагальненням і відволіканням. На організм діє перш за все конкретний стан атмосфери, тобто погода. Але все ж таки середній клімат, клімат метеорологічної будки певною мірою відображає характер стану погоди, який в даному місці поверхні землі піддається організм. Він певною мірою і реальний. І так як по такому клімату ми маємо великі дані, то про нього і буде йти мова попереду. Про так званий мікроклімат буде сказано окремо.

1.2 Екоклімат та мікроклімат

Кліматичні фактори грають у житті особин величезну роль. На жаль даних, які дають метеорологи, далеко не достатньо для вирішення багатьох еколого - біологічних питань. Приведення отриманих даних до рівня моря, що практикується метеорологами для екологів значною мірою неприйнятні, тому що останньому потрібно знання реального клімату.

Для живого організму часто важливіше так званий екоклімат, тобто клімат невеликих жилих ним районів, ніж середній клімат великих районів. Поняття екоклімата в екології відіграє велику роль. Клімат обмежених місцеперебувань виду, тобто той реальний клімат, в якому живе кожен організм повинен користуватися особливою увагою еколога [55,62].

Іноді й знання екоклімата не пояснює нам факторів розподілу виду. У багатьох випадках кліматичне вивчення має поповнюватися не тільки вивченням екоклімата, але і мікроклімату - тієї дійсної середовища, в якому живе організм. Важко сказати, де кінчається екоклімат і починається екоклімат. Як правило, можна вважати, що екокліматом слід називати клімат так званих біотопів. Клімати ярусів лісу можуть бути віднесені і до мікроклімату.

Для еколога звичайні кліматичні дані далеко не достатні, що отримати дані про реальний для кожного виду кліматі важче, і що повинна розвиватися біокліматологія, яка враховувала б усі моменти, важливі в житті живого організму, навчала би про дійсному кліматі місце проживання, в якому живе даний вид. Відсіваються роль екоклімата і навіть мікроклімату ясна сама собою.

1.3 Біоіндикатори клімату та едафону

Зміна та зміна спільнот йдуть не безладно в будь-якому напрямку, а направляються кліматом даної області, приводячи до такого стану, до такого 'спільноті' (біоценозу), яке знаходиться в найбільшому відповідно з кліматом, а тому насіт назва кліматичного завершального 'співтовариства' (climatic climax).

Різні місцеві умови біотопів (місцепроживань - habitat, minor enviroments): екоклімат, едафічні умови, фізікогеографія - не завжди дозволяють розвинутися завершального 'спільноті'. Тому на ряду з останнім, домінуючим у даній області (або в даній вертикальної зоні), будуть мати місце інші, які є стадіями його розвитку. У міру зміни фізичних умов біотопів, їх едафона, 'співтовариства' будуть все більш наближатися до завершального кліматичному в кожен даний відрізок часу рослинність і пов'язана з нею тварину населення являються показниками (індикаторами) клімату та едафона.

1.4 Шляхи надходження радіонуклідів в організм і кормові культури

1.4.1 Основні періоди формуванні радіаційної ситуації після радіоактивного забруднення середовища

Наслідки Чорнобильської катастрофи зумовлюють необхідність детальнішого вивчення виробництва продукції в умовах радіоактивного забруднення. Отже, забруднення землі у таких випадках ставить перед спеціалістами-екологами складне завдання - забезпечити виробництво доброякісної продукції в необхідних обсягах і асортименті.

Кількість радіоактивних опадів, які осідають на поверхні землі, залежить від пори року. Максимальні випадання спостерігаються у весняно-літній період і значно менше - восени і взимку. За чотири - п’ять весняно-літніх місяців в середніх широтах випадає близько 60 % річного надходження радіонуклідів. Найбільш небезпечними є радіонукліди біогенних елементів, які характеризуються високим коефіцієнтом резорбції у шлунково-кишковому тракті тварин та людини і вираженою здатністю концентруватися у життєво важливих органах і тканинах.

У формуванні радіаційної ситуації після радіоактивного забруднення середовища можна виділити три періоди:

а) перший - від 1 до 1,5-2 місяців (йодної небезпеки);

б) другий - від 2 місяців до 2 років, коли основну небезпеку становлять барій-140, стронцій-89 і 90, цезій-134 та 137;

в) третій - від двох років і пізніше, коли головними факторами забруднення раціону людини залишається стронцій-90 і цезій-137.

Ці періоди характеризуються різними шляхами включення радіонуклідів у кормові і харчові ланцюги: у рік випадання радіоактивних продуктів розпаду, якщо це відбувається протягом вегетаційного періоду рослин, переважає аеральний (позакореневий) шлях, а в наступні роки, у міру проникнення радіонуклідів у горизонти ґрунту, де знаходиться коріння, основним стає ґрунтовий (кореневий) спосіб включення.1)

Від поведінки радіонуклідів у ґрунті залежать розміри вимивання їх опадами, міграція по ґрунтовому профілю, ступінь переходу у фіксований стан і, як наслідок цих процесів, інтенсивність надходження у рослину, а отже, у корми. Чим повніше радіонукліди поглинаються ґрунтовим поглинальним комплексом, чим міцніше вони закріплюються у фіксованому стані, тим менше будуть вимиватися опадами, переміщуватися по профілю ґрунту і у порівняно менших кількостях будуть надходити у рослини.

Природні і сіяні сінокоси та пасовища - важливі ланки біологічного ланцюга, по якому радіоактивні речовини переходять в організм тварин і далі через продукцію до людини. Радіонукліди, що випадають на поверхню луків і пасовищ, доступніші для рослин і включаються в продукцію, яку одержують з луків у більших обсягах, ніж у продукцію, одержану з орних земель. Тому луки можуть бути одним із основних джерел надходження радіонуклідів в організм тварин на територіях, які забруднені радіоактивними викидами. Якщо радіоактивні аерозолі випадають на лучну і пасовищну рослинність, значна частина радіонуклідів до потрапляння в ґрунт затримується в нижній частині рослин і у верхньому шарі біля кореневої дернини, звідки через основу стебла і поверхневі корені надходить в рослину. Цей механізм поглинання радіонуклідів відіграє важливу роль при добре розвиненому дернинному шарі деяких типів пасовищ. Отже, при випаданні радіонуклідів на луки і пасовища рослинність інтенсивно забруднюється всіма їх видами і особливо стронцієм-90 та цезієм-137 за рахунок надходження із так званого дернинного резервуару.

1.4.2 Особливості нагромадження радіонуклідів в вегетативної та кореневої системах кормових культур

Радіоактивні речовини, які потрапили в ґрунт, можуть із нього частково вимиватися і потрапляти в ґрунтові води. Проте ґрунт досить міцно утримує радіоактивні речовини, що в нього потрапили і вони будуть дуже довго (протягом десятиріч) надходити в рослинну продукцію, а отже, у корми. При цьому слід пам'ятати, що різні ґрунти утримують радіонукліди неоднаково, найбільш міцно вони закріплюються в чорноземах. Різні радіонукліди по-різному нагромаджуються в кормових культурах. Так, якщо стронція-90 тільки 19,3 % нагромаджуються в кореневій системі, а решта - у вегетативній, то у цезія-137 цей показник становить 40,9 %, а у рутенію -99,9%. Як правило, радіонукліди, які надходять у вегетативну частину рослин, концентруються в основному у соломі (листі, стеблах), менше - в полові і в невеликих кількостях - у зерні. Деякий виняток становить цезій, відносний вміст якого у зерні може досягати 10 %. При цьому у міру збільшення врожайності, як правило, зменшується вміст радіонуклідів в одиниці маси. 2)

Розміри нагромадження радіонуклідів в урожаї будь-якої культури залежать від її видових і сортових особливостей. Спостерігається певна подібність у надходженні до рослин стронцію та цезію з їх хімічними аналогами кальцієм та калієм. Рослини, які мають підвищений вміст кальцію, більше нагромаджують і стронцію, а ті, що мають більше калію, у більшості випадків більше накопичують і цезію.

Крім того, надходження радіонуклідів залежить від розміщення кореневої системи у грунті, продуктивності рослин, тривалості вегетаційного періоду і деяких інших біологічних особливостей. Так, озимі зернові, як правило, нагромаджують стронцію і цезію в 2-2,5 рази менше, ніж ярі. Для відносної оцінки вмісту радіонуклідів у кормах необхідно знати розміри порівняльного їх нагромадження в господарсько-цінній частині врожаю. Визначивши вміст радіонуклідів в урожаї ярої пшениці на тому чи іншому грунті, можна орієнтовно, використовуючи коефіцієнти, розрахувати можливу кількість стронцію чи цезію в інших культурах, вирощених на тих же ґрунтах.3)

1.4.3 Шляхи надходження радіонуклідів в організм

Радіонукліди можуть надходити в організм різними шляхами: через органи дихання, шлунково-кишковий тракт та поверхню шкіри. Проте значення шкірного із зазначених шляхів далеко не ідентичне. Так, якщо тварини під час випадання радіоактивних залишків знаходяться на пасовищі, то надходження радіонуклідів може становити (у відносних одиницях): через шлунково-кишковий тракт - 1000, органи дихання - 1, шкіру - 0,0001. Отже, за умов випадання радіоактивних залишків особливу увагу слід звертати на максимально можливе зниження їх надходження через шлунково-кишковий тракт, бо в пасовищний період тварина протягом доби з'їдає траву на площі 100 - 300 м2. При цьому разом з травою (частково з дерниною) вона споживає велику кількість радіонуклідів, що випали на пасовище, виконуючи роль акумулятора і передавача їх людині по харчовому ланцюгу. Особливо велика небезпека споживання радіоактивних часток із поверхні землі тоді, коли вони випали на початку пасовищного періоду, а також при випасанні тварин на низькопродуктивних пасовищах.

З практичної точки зору важливо знати, що корми, вирощені на території з однаковою щільністю забруднення, з розрахунку на 1 кормову одиницю нагромаджують різну кількість радіонуклідів. Радіонукліди, які надійшли в шлунково-кишковий тракт, всмоктуються з різною швидкістю, що залежить від їх фізико-хімічних властивостей. Незважаючи на те, що слизова оболонка всіх відділів шлунково-кишкового тракту здатна всмоктувати радіонукліди, роль їх у цьому процесі різна. Так, у ротовій порожнині і стравоході в результаті короткочасного перебування корму радіонукліди практично не засвоюються. Досить слабо вони всмоктуються і в передшлунках (в основному йод, натрій і молібден). Головним місцем всмоктування радіонуклідів є кишечник. Доведено, що в передшлунках всмоктується близько 18 % стронцію-89, у товстому відділі кишечнику 17 % і у тонкому – 4,7%. На інтенсивність всмоктування впливає вік, характер годівлі і склад раціону тварин.

У реальній ситуації можливі різні варіанти надходження радіонуклідів в організм: одноразово та постійно. Важливо знати, як поводяться при цьому найбільш поширені із них. Радіоактивні ізотопи йоду спочатку найбільше концентруються (до 30 %) у щитовидній залозі. З часом відбувається його перерозподіл в організмі і 60 - 70 % йоду зосереджується в м'яких тканинах, а частина переходить в щитовидну залозу і виводиться. В кінцевому результаті на 14-й день у щитовидній залозі залишається приблизно 18 % від кількості, що надійшла, а в решті органів - близько 14% радіойоду. З практичного боку важливо знати розподілення в організмі радіостронцію та радіоцезію. Звідси за умов неконтрольованого надходження радіонуклідів в організм (випасання на пасовищах, забруднених радіонуклідами) до визначення всіх обставин виключають забій тварин.

В умовах тривалого (хронічного) надходження радіонуклідів в організм (що спостерігається після Чорнобильської аварії) їх нагромадження коливається у досить широких межах. Найбільш інтенсивно радіонукліди нагромаджуються в тих випадках, коли вони починають надходити в молодому віці. Так, якщо стан рівноваги у дорослої тварини відмічають вже через 3-4 міс. після початку надходження нукліду в організм, то у молодняку він настає приблизно через рік після початку надходження стронцію.

Відкладання радіостронцію в організмі залежить також від рівня забезпечення тварин кальцієм. Насичення раціону кальцієм дає можливість зменшити нагромадження радіостронцію у кістяку приблизно в 2-4 рази. Закономірності нагромадження цезію-137 мають багато спільного із закономірностями відкладання стронцію-90, але для нього характерне більш швидке (1-2 міс) встановлення стану рівноваги. Виводяться радіоактивні продукти розпаду в основному через шлунково-кишковий тракт. Винятком є лише радіоактивні ізотопи йоду, які виводяться із організму, в основному, через нирки. Це пояснюється насамперед досить низьким їх засвоєнням у шлунково-кишковому тракті, або великими обсягами виділення нукліду цезію-137 у порожнину шлунково-кишкового тракту після всмоктування.4)

При споживанні радіонуклідів певна частина їх у результаті метаболізму переходить в продукцію - молоко та м'ясо. У перші дні після випадання радіоактивних речовин у молоці знаходять переважно радіонукліди з малим періодом розпаду (йод, молібден, барій та ін.). Найбільшу частку серед зазначених речовин становить радіоактивний йод. При хронічному надходженні радіонуклідів в організм тварин вже через кілька днів встановлюється постійний рівень їх концентрації в молоці. Проте слід пам'ятати, що концентрація радіонуклідів у молоці може змінюватися в дуже широких межах. Це зумовлено індивідуальними особливостями тварин, рівнем мінерального живлення, типом годівлі тощо.

1.4.4 Організація технологічних процесів в умовах забруднення території продуктами радіоактивного розпаду

Ці процеси мають базуватися на дотриманні норм гранично допустимих рівнів вмісту радіонуклідів у раціонах худоби і продукції, яку від неї одержують. Згідно з тимчасово допустимими рівнями (ТДР) вмісту стронцію-90 і цезію-137 для молока - 370 Бк/кг і для яловичини -740 Бк/кг, допустимий вміст радіоізотопів у раціоні тварин, яка дає молоко не повинен перевищувати 37000 Бк/кг і тварину, яку вирощують і відгодовують на м'ясо -18500 Бк/кг.

Витримати вказані рівні радіонуклідів у продукції можливо кількома шляхами: зменшенням надходження радіонуклідів в організм із кормами; використання сорбентів, які сприяють виведенню нуклідів та організацією годівлі «чистими» кормами. При цьому значення шкірного із зазначених шляхів при виробництві молока та яловичини нерівноцінне. Проте за будь-яких варіантів виробництво продукції повинно проводитися при умові повної радіаційної безпеки для людей, які працюють і проживають на такій території.

2. Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції

2.1 Шляхи зменшення надходження радіонуклідів

Основний внесок у рівень радіоактивного забруднення у перші дні і тижні після випадання радіоактивних залишків (у зв'язку з високою міграційною здатністю) мають радіоізотопи йоду з коротким періодом розпаду. При цьому важливе значення для обсягів його переходу в організм має пора року і стан сільськогосподарських угідь. Особливо це небезпечно, коли радіоактивні залишки випадають у період вегетації рослин, а тварини знаходяться на пасовищах.

За цих умов необхідно організувати раціональну годівлю особин і вилучити можливості надходження радіонуклідів з коротким періодом розпаду в організм. Якщо рівні радіації дозволяють людям знаходитися на такій території, тварин терміново переводять на стійлове утримання і перестають випасати. Годують кормами із минулорічних запасів, які не забруднені радіонуклідами, завезеними із території, що не постраждала від радіоактивного забруднення, або навіть тимчасово переводять на підтримуючу годівлю концентрованими кормами при забезпеченні чистою водою. Як варіант можна використати пасовища, що мають рівень забруднення більш низький. Це забезпечує одержання продукції, яка відповідає вимогам ТДР. У випадках, коли неможливо припинити випасання, тварин слід перевести на більш високоврожайні пасовища з дуже розвиненим травостоєм. У цьому випадку вміст йоду-131 у молоці буде на 50 % меншим порівняно із випасанням на неудобрених, низьковрожайних угіддях.

Зменшити надходження йоду-131 у молоко можна і шляхом введення в мінеральну підгодівлю йодовмісних солей. Щоденна добавка від 2,5 до 10 г йодистого калію до раціону сприяє зниженню надходження радіойоду у молоко на 50%. Сприятливо впливає на зниження переходу йоду-131 із кормів раціону у молоко згодовування капусти, ріпаку та інших кормових культур із родини капустяних, які характеризуються підвищеним вмістом тіоурацилу.

Важливим завданням у цей період є забезпечення виробництва доброякісного молока, придатного в натуральному вигляді для харчування людей, особливо дітей. Для одержання молока із низьким вмістом радіонуклідів слід групу високопродуктивних особин годувати чистими кормами (наприклад, силос і концентровані корми), а при їх відсутності організувати зелений конвеєр із посівів озимих, багаторічних чи однорічних культур із угідь, які характеризуються найменшими рівнями забруднення. У районах, де дозволено проживання людей, допускається молоко, при рівнях радіонуклідів у ньому, вищих ТДР, переробляють на олію. Відвійки можна використовувати для виробництва кормового білка, а сироватку, у якій зосереджується основна кількість радіонуклідів, слід знищувати. Особливо добре переробляти молоко в перетоплене вершкове масло, у якому практично повністю відсутні радіонукліди.

Якщо випадання радіоактивних продуктів розпаду відбулося у зимовий період, то можливість забруднення радіонуклідами раніше заготовлених кормів (грубих, соковитих та концентрованих) малоймовірна, оскільки вони надійно захищені. І навіть якщо їх зберігають не в сховищах, а під відкритим небом, то забрудниться тільки верхній (5-10 см) шар, який легко видалити перед початком використання корму. У цьому випадку проблеми радіоактивного забруднення молока і яловичини не виникне.

Траву сінокосів і пасовищ, забруднених йодом-131 та іншими речовинами з коротким періодом розпаду, необхідно використовувати для заготівлі кормів на зимовий період (на сіно, сінаж, силос, брикети тощо). Після зберігання протягом 1-2 міс, коли основна маса нуклідів з коротким періодом розпаду розпадеться, цей корм можна використовувати без обмежень у суміші з іншими кормами, які не мають радіонуклідів. Після збирання трав отава, що відросте, буде мати значно менший рівень забруднення, оскільки перехід радіонуклідів із ґрунту в рослину у багато разів менший, ніж поверхневе забруднення. Крім того, за 2-3 тижні, доки буде відростати отава, відбудеться значне (у 4-8 разів) зниження активності за рахунок фізичного розпаду радіонуклідів з коротким періодом розпаду. Тривалість утримання ссавців визначається конкретною радіаційною ситуацією.

Організовуючи виробництво молока та яловичини в таких умовах, слід пам'ятати, що радіоактивне забруднення має, як правило, нерівномірний, „плямистий” характер. Це зумовлено великою різноманітністю при їх випадінні метеорологічних умов, рельєфом тощо. Такий нерівномірний характер забруднення території з господарської точки зору має важливе значення, оскільки дає можливість маневрувати розміщенням сівозмін і окремих культур.

2.2 Етапи організації виробництва доброякісної продукції

Враховуючи це, на першому етапі організації виробництва доцільно умовно територію району поділити, залежно від щільності радіоактивного забруднення, на окремі (наприклад, три) зони. До першої зони відносять ту частину угідь, де можна одержувати продукцію, яка відповідає рівням вмісту нуклідів без проведення будь-яких додаткових заходів і зміни технології. Підвищення врожайності луків і пасовищ, використання травостоїв лише після досягнення пасовищної зрілості є факторами, які дозволяють «розбавити» радіонукліди в кормах, тобто зменшити їх вміст в одиниці рослинної маси. У цій зоні роботи проводяться без обмеження відповідно до існуючих технологій, і одержувана продукція використовується за прямим призначенням.

До другої зони відносять угіддя, розміщені на території із середніми рівнями радіоактивного забруднення (орієнтовно щільність забруднення радіонуклідами в 3-4 рази вища, ніж у першій зоні). В зоні проводять весь комплекс агротехнічних і агроекологічних заходів щодо зменшення вмісту радіонуклідів в продукції. Землю використовують в основному під кормові і технічні культури або для насіннєвих ділянок. Можна вирощувати й зернові культури, але лише для згодовування худобі і птиці, або на технічні і насіннєві потреби. При цьому проводять обов'язковий радіологічний контроль продукції.

До третьої зони відносять сільськогосподарські угіддя з порівняно високими рівнями радіоактивного забруднення (щільність його в 8-10 разів вища, ніж у першій зоні). Тут обов'язкове проведення всього комплексу агротехнічних заходів, хоча і вони не завжди гарантують одержання продукції, яка відповідає вимогам ТДР. Як правило, землю тут треба використовувати для вирощування кормових та технічних культур, галузь - краще всього м'ясна, а якщо виробляти молоко, то лише для переробки на масло. При цьому слід пам'ятати, що при однаковій щільності забруднення грунтів радіаційна небезпека від стронцію-90 приблизно в 6 разів більша, ніж від цезію-137. 5)

2.3 Особливості використання кормів при різної щільності забруднення території

Оскільки відомо, що концентрація радіонуклідів у різних кормах залежить від виду корму чи кормової рослини та рівня забрудненості угідь, то це дає змогу регулювати склад раціону таким чином, щоб дотримувати вимог ТДР. При щільності забруднення грунтів до 5 Кu/км2, можна складати раціони, які дають змогу одержувати умовно чисте молоко, а тім більше м'ясо. Проте при використанні кормів з більш забруднених ділянок у раціонах слід обмежувати вміст стронцій- та цезійфільних кормів. Так, заміна пасовищної трави на зелену масу вівса при забрудненні полів 5-10 Кu/км2 зменшує вміст у раціоні радіоцезію майже в 10 разів, а на злаково-бобові рослини - лише у 3-5 разів. Солома містить його в сотні разів більше, ніж зерно, а сіно бобових - у 3-5 разів більше, ніж сіно злакових.

У зв'язку із цим можна скласти перелік кормів у міру підвищення їх забруднення цезієм з розрахунку на 1 кормову одиницю: зерно кукурудзи, пшениці, жита, ячменю, вівса, гороху; хвойне борошно; зелена маса вівса; буряки цукрові і кормові; морква; силос кукурудзяний; зелена маса кукурудзи; гичка цукрових буряків; сінаж з конюшини; сіно злаково-бобове; зелена маса з буркуну, гороху, озимої свиріпи; турнепс, трав'яне борошно, сіно і сінаж люцерни, зелена маса люпину; солома озимої пшениці, жита, ячменю; сіно, сінаж і трав'яне борошно з конюшини; солома вівса; зелена маса ріпаку та олійної редьки; гичка кормових буряків; гарбузи, кабачки. Такі дані допоможуть при плануванні кормовиробництва і варіюванні набору кормів у раціонах з метою одержання продукції, яка б відповідала вимогам ТДР.6)

В організмі менше нагромаджуються стронцій і цезій через корми при підвищенні загального рівня їх годівлі і збалансованості раціонів за деталізованими нормами, особливо при насиченні раціонів кальцієм і калієм. При цьому особливе значення має кальцій і калій кормів, а також вуглекислі та фосфорнокислі солі кальцію. Проте слід пам'ятати, що зменшення нагромадження радіостронцію в організмі при збагаченні раціонів кальцієм спостерігається тільки тоді, коли його вміст відповідає нормі або дещо менший. Однак, при тривалому надходженні радіостронцію в організм включення в раціон компонентів із підвищеним вмістом кальцію не знижує нагромадження радіонуклідів у кістяку. Підвищення концентрації кальцію в раціоні на фоні його дефіциту суттєво зменшує нагромадження стронцію в кістяку, при цьому дія кальцію корму значно ефективніша, ніж кальцію мінеральних добавок.

2.4 Захисна роль деяких елементів

Захисна роль кальцію, яка полягає в обмеженні надходження із кормів раціону в молоко стронцію-90, різко зменшується з наближенням до нормальної фізіологічної норми у ньому організму. Нормальним рівнем вважається добове надходження в кількості 40-80г, оскільки при нормі менше 40г спостерігається збільшення переходу стронцію-90 із кормів раціону в молоко. Щодо вмісту від 40 до 80 г на голову за добу, то його слід вважати нормальною концентрацією, при якій із раціону в 1 кг молока переходить 0,11-0,23% стронцію-90, що надходить щоденно в організм. Рівні кальцію в раціоні, що знаходяться в межах 80- 240 г за добу, оцінюються як високі і супроводжуються мінімальним переходом стронцію-90 із кормів раціону в 1 кг молока, що становить 0,08-0,11% від щоденного його надходження.

Максимальні коефіцієнти переходу стронцію-90 із раціону в молоко в зв'язку із рівнем кальцієвого живлення відрізняються від мінімальних у 8-11 разів. Отже, для мінімального його надходження в молоко найбільш сприятливими є раціони з нормальним і підвищеним вмістом кальцію. На рівень радіостронцію впливає не лише рівень, а й джерело кальцію в раціоні. Так, збільшення кальцію в дефіцитному за цим елементом раціоні до 2-2,5 норми за рахунок трикальційфосфату в 4 рази зменшує виведення стронцію-90 з молоком, проте величина цього виведення залишається в 1,7 рази більшою, ніж у особин, що одержували раціон з нормальним вмістом кальцію в кормі. Найбільш чітко роль кальцію в зниженні переходу стронцію в молоко спостерігають при використанні кормів з високим вмістом кальцію (120 г), синтезованим за рахунок сіна бобових культур порівняно з його дефіцитом. При цьому в 1 л молока переходить в 3-4 рази менше стронцію-90, ніж у особин, яких утримують на раціонах із нормальним його вмістом. Отже, збагачення раціонів кормами з високим вмістом кальцію (але не за рахунок мінеральних добавок) на фоні нормального і дефіцитного його вмісту дає змогу відповідно від 3 до 23 разів зменшити надходження стронцію-90 у молоко.

2.5 Особливості використання ентеросорбентів

Іншим важливим напрямом зменшення забрудненості молока і м'яса є використання ентеросорбентів, тобто зв'язування радіонуклідів у шлунково-кишковому тракті. Так, доведено, що одним із препаратів, який зменшує резорбцію радіоактивного цезію, є фероціанід, хоча тривале його використання небажане. Особливе місце серед ентеросорбентів належить природним цеолітам і препаратам, виготовленим на їх основі (хумоліт). Так, за даними Українського науково-дослідного інституту радіології, забрудненість молока у особин, які одержували цеоліти, зменшувалася в 1,7 рази порівняно з контролем. Застосування хумоліту було ще ефективнішим. Через 11 діб після початку його згодовування концентрація цезію в молоці зменшувалася в 3,2 рази. Після того, як хумоліт перестали згодовувати, вміст радіоцезію наблизився до вихідних показників.7)

Також встановлено, що на заливних піщано-болотних пасовищах із щільністю забруднення ґрунту 10 Кu/км2 і пасовищного корму 425-525 Бк/кг, застосування цеоліту і хумоліту з розрахунку 0,5 кг на добу зменшувало вміст радіоцезію в молоці в 1,4 рази. На луках із більш високим рівнем забруднення (близько 1000 Бк/кг маси раціону), згодовування хумоліту з розрахунку 0,5 кг на добу зменшувало вміст Сs -137 у молоці в середньому в 1,2 рази і поряд з тім на вміст Sr-90 практично не впливало.

Важливим заходом по зниженню радіонуклідів у молоці, і особливо у м'ясі, є використання „чистих кормів” (жом, барда, силос, сінаж), які завезені із незабруднених районів України. Завдяки цьому із організму може бути виведена значна частина радіонуклідів, що нагромадилися. Такий захід дає ефект для виведення нуклідів із м'яких тканин, але не із кістяка. У зв'язку з тим, що стронцій-90 не може бути виведений із кістяка за короткий час, при використанні яловичини для харчових потреб кістки видаляють, а м'ясо використовують для виготовлення фаршу і ковбасних виробів.

Особливу увагу при виробництві молока і яловичини в умовах радіоактивного забруднення слід приділяти гігієні. При порушенні правил гігієни можливе різке підвищення у приміщеннях радіаційного фону. Він підвищується також і в місцях зберігання грубих кормів, якщо вони зібрані із забруднених угідь. Усе це слід обов'язково враховувати при організації виробництва молока та яловичини на територіях, забруднених радіонуклідами.

2.6 Утилізація сировинних ресурсів

Адаптація сільського господарства до нових кліматичних умов не вичерпуються перерозподілом посівних площ. У регіонах з низькою гумусірованністю ґрунтів основні зусилля повинні бути спрямовані на максимальне використання додаткових теплових ресурсів в результаті потепління клімату [103].

Це може бути досягнуто шляхом впровадження більш теплолюбних культур (сортів), а також в результаті вирощування других (пожнивних) культур для утилізації теплових ресурсів, що залишаються після збирання основних культур.

2.6.1 Особливості переробки відходів

Існуючі технології переробки вторинної рослинної сировини включають, принаймні, два найважливіших аспекти сучасної переробної промисловості. Перший: екологічний - комплексна, безвідходна переробка сировини; енергозберігаючі прийоми переробки, малореагентні, що забезпечують максимальне очищення стічних вод, токсілогічну безпеку отримуваної продукції. Другий: соціальний - забезпечення населення України більш широким асортиментом харчової продукції, поліпшення кормової бази, підвищення якості, поживної цінності продукції (одержання лікувально-профілактичної продукції та препаратів), створення нових виробництв і робочих місць [57,112]. Напрямок досліджень включає розробку наукового обґрунтування раціонального управління біоенергією сільськогосподарських рослин.

Згадані спеціальні екологічні напрямки передбачають збільшення виробництва кормів тільки в тому випадку, якщо виявити додаткові сировинні ресурси. Що ми маємо на увазі, говорячи про можливі сировинні ресурси?

2.6.2 Обробка вторинної сировини

Обробка відходів включає наступні способи: механо-фізичні, хімічні та біологічні. Всі вони спрямовані на ослаблення зв'язків лігноцелюлозного комплексу та руйнування кристалічної структури целюлозних волокон. Проте кожен з них має свої особливості [70].

До механо-фізичних способів обробки відноситься подрібнення, гранулювання, обробка водяною парою і тиском, різні види опромінення. При всіх способах обробки спочатку проводять подрібнення. При механічному розмелі відбуваються руйнування елементів деревини та збільшення загальної площі поверхні сировини.

Попереднє розмелювання корму не сприяє підвищенню перетравлюваності поживних речовин, проте попередня деструкція вихідної рослинної сировини дозволяє істотно підвищити вихід редуцируючих речовин при наступних видах обробки, а також зменшити їх можливі втрати. Для успішного згодовування подрібнених грубих кормів жуйним необхідно їх подальше гранулювання або брикетування з добавками. Вплив механічної обробки на низькоякісну сировину помітніше, ніж на високоякісні корми.

При обробці водяною парою сировина набухає, рвуться водневі зв'язки і утворюються нові, йде зниження кристалічності целюлози за рахунок проникнення молекул води всередину целюлозних волокон. При запарюванні відбувається зміна хімічного складу. Більш ефективному відпарюванню дозволяє поєднання пропарювання з підвищенням температури і тиску, що носить назву гідробаротермічної обробки.

Хімічна обробка кислотами і лугами, як і механо-фізична, проводиться для ослаблення зв'язків лігноцелюлозного комплексу, але є більш дієвим. Найбільший ефект досягається при їх поєднанні і залежить від ступеня помелу сировини, дози хімікату, кількості води, ретельності перемішування, тривалості обробки, температури, тиску і т.д.

Існують різні способи обробки грубих кормів NH3: у стогах або скиртах під поліетиленовою плівкою; в установках закритого типу при високій температурі і високому тиску, введення парів аміаку в попередньо вкриту брезентом скирту соломи у кількості 3-4% по відношенню до маси соломи за допомогою пластику шланга або метод закритого сосуду. У деяких випадках корма обробляють водним, а в інших безводними розчинами NH3. Встановлено, що більш ефективним є використання рідкого аміаку. Обробка грубих кормів аміаком збільшує їх перетравлюваність на 8-15% і підвищує споживання корму на 15-20%, в 2 рази підвищує вміст сирого протеїну в кормах і попереджає псування кормів з вмістом сирого протеїну понад 25-30%. Аміак має гарний фунгіцидну дію. У середньому по всіх видах соломи обробка аміаком знижує вміст геміцелюлози, легніна, але не впливає на утримання целюлози в складі компонентів клітинних стінок [8].

Для підвищення кормової цінності грубих кормів крім NH3, їх обробляють NaOH. Після обробки соломи їдким натром її вологість знижується від 1,6 до 0,8%, вміст сирого протеїну зростає по відношенню до сухої маси з 2,23 до 2,38%, зольність знижується з 11,67 до 11,37%. У результаті обробки перетравлюваність соломи підвищується в 1,7 рази, а живильна цінність зростає на 35%. При обробці деревини NH3 відбувається збагачення корму азотом і не створюється надлишку натрію в шлунково-кишковому тракті тварин.

2.6.3 Біоконверсія відходів рослинництва

Даний спосіб передбачає трансформацію одеревенілих рослинних матеріалів за допомогою мікроорганізмів в білок. Цей процес протікає в 2 стадії. Спочатку відбувається біодеградація целюлози в водорозчинні цукри, засвоюються живими клітинами мікроорганізмів, а потім - синтез білків речовин. Для мікробної конверсії в білок використовують різні види вторинної рослинної сировини. Виявлено, що одревенілі рослинні відходи, що мають низькі кормові якості, можуть бути перетворені на високоякісний кормовий продукт, збагачений легкорозчинними, в основному цукрами і органічними кислотами, а також білком.

Отже, рішення згаданих вище завдань дозволить розробити екологічні, природоохоронні аспекти формування відходів рослинництва та переробки рослинної сировини (Зернових, соняшнику, бобових, злакових і т. д.); провести об'єктивну оцінку енергетичного потенціалу вторинних рослинних ресурсів у системі екологічного чинника - біоенергонакопичення сільськогосподарськими рослинами (біоенергопродукціі сільськогосподарських рослин); проаналізувати сучасне екологічно обґрунтоване направлення утилізації вторинної рослинної сировини в Причорноморському регіоні.

3. Особливості ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територіях лісостепу

3.1 Ведення кормовиробництва

Нагромадження радіонуклідів кормовими рослинами, як й іншими, у першу чергу визначається їх біологічними особливостями і типом ґрунту, на якому вони вирощуються, про що зазначалося вище. Але у значній мірі воно залежить і від характеру розподілу радіонуклідів у ґрунті. На угіддях, що оброблюються, радіонукліди рівномірно розосереджуються в орному горизонті, а на цілинних землях природних луків, пасовищ і сіножатей—в основному (до 90 %) у верхньому 4–6 см шарі дернини. Внаслідок цього питома радіоактивність його при однаковій загальній щільності радіонуклідного забруднення території може у багато разів перевищувати радіоактивність ґрунту ораних угідь. Така акумуляція радіонуклідів у зоні активного коренезаселення створює умови для підвищеного їх переходу, особливо радіоцезію, в рослини (таблиця 4).

Таблиця 4. Коефіцієнти накопичення Цезію-137(Кн) у кормах, одержаних в умовах природного лугу і ораних угідь

Великий вплив на забруднення продукції тваринництва радіонуклідами має стан пасовищ і луків. При випасанні великої і дрібної рогатої худоби на бідних природних пасовищах при слаборозвиненому чи вибитому травостої рівень радіонуклідного забруднення молока і м’яса може бути у декілька разів вищим, ніж на луках з добрим травостоєм. Це пов’язане із вже згадуваним мимовільним захватом і поїданням тваринами радіоактивних частинок ґрунту і дернини. Встановлено, що корова на таких луках протягом пасовищного періоду заковтує до 200 кг ґрунту, а вівця—до 50 кг. Це, безперечно, може стати суттєвим джерелом надходження радіонуклідів до організму тварин, особливо навесні та восени, коли у періоди дощів частка надходження їх із ґрунтом може зростати.

Велике значення у формуванні сівозмін на забруднених радіонуклідами угіддях можуть мати сортові особливості рослин. Так, окремі сорти гороху та інших бобових, у тому числі і кормових трав, за здатністю накопичувати 90Sr відрізняються в 2–2,5 рази, а сорти пшениці, кукурудзи, картоплі за здатністю нагромаджувати 137Сs—в 2–4 рази. Тому на природних пасовищах і луках рекомендується проведення заходів, які б, з одного боку, сприяли покращенню травостою, а з другого—зменшували надходження в нього радіонуклідів. Насамперед це поверхневе та докорінне поліпшення кормових угідь, що передбачає вапнування кислих ґрунтів, яке створює кращі умови для росту і розвитку трав і знижує перехід радіонуклідів у травостій. Внесення в таких умовах азотних добрив з підвищеними кількостями фосфорно–калійних добрив разом зі зростанням продуктивності луків і пасовищ у 2–4 рази зменшує перехід в рослини радіонуклідів. Добрива при цьому бажано використовувати у легкорозчинних формах, вносити за допомогою спеціальних машин, що не порушують дернини [7].

Поверхневе поліпшення застосовують, як правило, на піщаних ґрунтах, у випадках, коли угіддя не можна переорювати через загрозу ерозії, або коли у травостої збереглось до 50% цінних бобових та злакових трав. В інших випадах належить проводити докорінне поліпшення природних кормових угідь. Воно дає змогу зменшити перехід радіонуклідів у трави в 2–10 разів в залежності від умов і повноти здійснення заходів по поліпшенню.

Докорінне поліпшення кормових угідь включає їх оранку або глибоку культивацію дисковими боронами з руйнуванням і перегортанням старої дернини. Воно обов’язково передбачає проведення вапнування кислих ґрунтів, внесення повного мінерального добрива з підвищеними відповідно у 1,5 і 2 рази дозами фосфорних і калійних добрив. Важливе значення при докорінному поліпшенні кормових угідь надається формуванню травостою. Ранні злакові суміші характеризуються відносно меншими рівнями накопичення радіонуклідів, ніж пізні. Але за високої інтенсивності випасання худоби використання пізніх злакових трав виявляється ефективнішим, особливо в сумішці з бобовими. Для підвищення вмісту кормового білку бажано здійснювати підсіви конюшини червоної у сумішці з ранніми злаковими травами і конюшини білої—з пізніми. Щодо вирощування кормових рослин у сівозмінах, то для одержання продукції високої якості треба дотримуватися вищезазначених заходів.

Проведення меліоративних робіт та здійснення протиерозійних заходів на територіях, забруднених радіоактивними речовинами. Надзвичайно велику роль у міграції радіоактивних речовин у навколишньому середовищі і, відповідно, надходженні їх в сільськогосподарські рослини, відіграє рельєф місцевості та окремі ландшафтно–географічні особливості території. Вони можуть посилювати рух радіонуклідів як в горизонтальному, так і у вертикальному напрямах і, відповідно, впливати на їх перехід в рослини. У цьому відношенні умови більшості території Лісостепу є досить несприятливими. Висока еродованість ґрунтів вказує на необхідність проведення на територіях з підвищеними рівнями забруднення радіоактивними речовинами системи протиерозійних заходів. Вона повинна включати низку взаємопов’язаних та взаємодоповнюючих гідромеліоративних, агромеліоративних та лісомеліоративних прийомів. Основні з них такі:

1.         Проведення осушувально–обводнювальної меліорації, яка забезпечує зниження рівня ґрунтових вод і зменшує вертикальну та горизонтальну міграцію радіонуклідів з водою. Проте проведення таких робіт не повинно призводити до переосушення ґрунтів, так як це значно посилює вітрову ерозію. З цією ж метою необхідне проведення снігозатримання та регулювання сніготанення.

2.         Проведення заорювання поверхневого шару ґрунту на максимально можливу глибину з наступним обробітком безвідвальними знаряддями на схильних до ерозії дуже забруднених радіонуклідами ділянках.

3.         Задерновування і залісення виведених із землекористування внаслідок високого вмісту радіоактивних речовин відкритих територій з метою послаблення вітрового перенесення частинок ґрунту та їх міграції з водними стоками.

4.         Застосування для боротьби з виникненням ярів та балок водозатримуючих споруд для скиду води, закріплення дна ярів, терасування схилів, використання на схилах від 4 до 12о ґрунтозахисних сівозмін, головними компонентами яких повинні бути багаторічні трави на зелений корм з підсівом багаторічних трав, озима пшениця, кукурудза. В цілому ж зведення до мінімуму механічного обробітку ґрунту, який руйнує його структуру і посилює ерозійні процеси, особливо на водозборах.

5.         Внесення на сільськогосподарських угіддях підвищених норм мінеральних та органічних добрив, проведення інших заходів, що сприяють збереженню і збагаченню гумусового шару ґрунту, котрі в свою чергу відіграють важливу роль у фіксації та утриманні радіоактивних речовин.

6.         Посилення протипожежних заходів, оскільки зола і попіл, що містять кількості радіонуклідів, на декілька порядків вищі, ніж ґрунти, на яких вони утворюються, можуть переноситись вітром на значно більші відстані, ніж ґрунтові частинки.

3.2 Особливості ведення скотарства

Після аварії на Чорнобильській АЕС тваринництво виявилось найбільш критичною галуззю сільськогосподарського виробництва. Саме проблеми у тваринництві й донині є предметом ретельної уваги з точки зору радіаційної небезпеки. Ці проблеми поділяються на дві групи:

1. Вплив радіаційного фактору на фізіологічний стан сільськогосподарських тварин (радіаційне ураження);

2. Отримання продукції тваринництва з вмістом радіонуклідів відповідно до існуючих вимог гігієнічних нормативів допустимих рівнів (ДР–97).

При визначенні негативного впливу радіації на організм сільськогосподарських тварин не встановлено достовірних результатів щодо прояву будь–яких радіобіологічних ефектів на більшій частині забрудненої радіонуклідами території. Окремі порушення фізіологічного стану тварин були відмічені у ближній зоні ЧАЕС (в радіусі до 40 км від аварійного реактора). У тварин відмічали порушення функції щитовидної залози, відхилення від норми у показниках гемопоетичної системи. Тільки в окремих випадках ці порушення призводили до зниження показників відтворення і продуктивності [8].

Друга проблема — отримання доброякісної продукції тваринництва—гостро постала з перших днів після аварії і залишається актуальною й донині. З 2,2 тис. забруднених радіонуклідами населених пунктів України у більш ніж 400 виробляється молоко з перевищенням існуючих нормативів за вмістом радіоцезію.

Найактуальніша ця проблема для лісостепу, що зумовлено не тільки високими рівнями радіоактивного забруднення території, але й особливостями екологічних умов. Для Лісостепу притаманні відміни сірих лісових ґрунтів і чорноземів. Відміни у типах ґрунтів обумовлюють не тільки різницю в їх родючості, але й велику різницю в поведінці радіонуклідів як у ґрунті, так і під час їх міграції по трофічних ланцюгах від ґрунту в рослини і рослинницьку продукцію, в організм тварин та тваринницьку продукцію.

Для кількісної характеристики параметрів міграції радіонуклідів в окремих ланках трофічних ланцюгів виявлені деякі співвідношення у вигляді коефіцієнтів. Для оцінки параметрів надходження радіонуклідів у ланку грунт—рослина найбільш визнаним є вже згадуваний коефіцієнт переходу КП. На основі визначення закономірностей надходження радіонуклідів розраховані граничні рівні радіонуклідного забруднення ґрунтів, на яких можливе вирощування кормових культур з наступним отриманням тваринницької продукції з вмістом радіонуклідів відповідно до вимог існуючих нормативів (таблиця 5).

Таблиця 5. Гранична щільність забруднення ґрунтів цезієм-137 при вирощуванні кормових культур, кБк/м2

Наведені дані очно демонструють вплив ґрунтів на формування радіаційної обстановки в різних грунтово–кліматичних умовах України. Видно, що продукцію з однаковим рівнем радіонуклідного забруднення можна отримати на чорноземах з рівнем радіонуклідного забруднення, в 10–100 разів і більше вищим, ніж на дерново–підзолистих і торфових ґрунтах, тому проблема отримання доброякісної тваринницької продукції в Лісостепу не була в такої мірі актуальною, як у регіоні Полісся. Оцінюючи властивості ґрунтів щодо їхньої здатності впливати на міграційні процеси у трофічній ланці ґрунт–рослина, можна говорити, що за наявної радіологічної ситуації в регіонах Лісостепу України продукція тваринництва може вироблятися без будь яких обмежень у технології виробництва.

Проте, незважаючи на благополучну радіаційну обстановку в регіоні Лісостепу, слід відзначити, що рівні радіонуклідного забруднення сільськогосподарської продукції в окремих районах у десятки разів перевищують доаварійний рівень, хоча і залишаються нижчими за існуючі нормативи. Тобто для даного регіону існує певна можливість значно покращити радіологічну якість продукції за рахунок впровадження протирадіаційних заходів, що відпрацьовані за післяаварійний період.

При цьому слід зважувати на те, що практично на всій території, що забруднена радіонуклідами, основним джерелом надходження радіоцезію в організм людей є молоко великої і дрібної рогатої худоби. Надходження 137Сs з молоком при його виробництві у приватних господарствах у декілька разів більше, ніж у громадських. Це пов’язане з особливостями поведінки радіонуклідів у природних угіддях, де найчастіше випасається приватна худоба і заготовлюється сіно. Тому для виробництва чистої тваринницької продукції особливу увагу слід приділяти організації годівлі тварин кормами з окультурених угідь.

Ще довгий час 137Cs і 90Sr будуть вносити основний вклад у забруднення продукції тваринництва. Системи заходів щодо зниження у ній кількості цих радіонуклідів в основному збігаються і серед них можна виділити такі:

1) виробництво кормів з контрольованим вмістом радіонуклідів;

2) раціональне використання кормів із різним ступенем радіонуклідного забруднення з урахуванням особливостей метаболізму радіонуклідів у організмі тварин та їх господарського призначення;

3) зміна умов утримання і раціонів годівлі на заключній стадії відгодівлі худоби;

4) введення до раціонів спеціальних добавок, що зменшують перехід радіонуклідів у продукцію тваринництва;

5) технологічна переробка продукції тваринництва;

6) перепрофілювання галузей тваринництва (заміна молочного скотарства на м`ясне чи скотарства на свинарство, птахівництво тощо).

Перехід радіонуклідів з кормів у продукцію тваринництва залежить від рівня і повноцінності годівлі тварин, їх віку, фізіологічного стану, продуктивності та інших факторів. Для прогнозування початкової концентрації радіонуклідів в організмі тварин використовують такі параметри: коефіцієнт концентрації (КК), коефіцієнт накопичення (КН) та кратність накопичення (F). КК являє собою концентрацію в органі в процентах від надходження радіонукліду з добовим раціоном; КН—відношення концентрації нукліда в органі і раціоні; F—відношення вмісту нукліда в органі, тканині чи організмі в цілому до вмісту у добовому раціоні. Кратність накопичення радіонуклідів можна визначити за формулою: F=C/M:Q, де С—концентрація нукліда, Бк/кг, М—маса органу, кг; Q—активність радіонукліда, що надходить за добу, Бк. У високопродуктивних тварин КК радіоцезію в молоці, як правило, нижчий, ніж у низькопродуктивних. Істотний вплив на величину КП має збалансування раціонів годівлі тварин за основними і особливо мінеральними елементами. Інтенсивність переходу 137Cs із кормів в молоко на порядок вища, ніж 90Sr(табл.3) [7].

Табл.3 Усереднені дані про перехід радіонуклідів із добового раціону в продукцію тваринництва (% від вмісту в раціоні на 1 кг продукту)

Встановлено певний зв’язок між вмістом клітковини у забрудненому раціоні корів при стійловому утриманні і переходом 137Cs у молоко. Так, із збільшенням вмісту клітковини в раціоні з 1,3–1,8 до 3,1 кг/добу відмічається зменшення КК 137Cs від 0,9 до 0,7. Його значення в молоці корів при стійловому утриманні і випасанні на культурному пасовищі з різними рівнями забруднення трав мало відрізнялись (від 0,48 до 0,74). Проте за утримання корів на малопродуктивному природному пасовищі з рідким травостоєм можливе багаторазове підвищення концентрації 137Cs у молоці. Це пояснюється низькою якістю трави на природному пасовищі і поїданням тваринами верхнього шару дернини з високою концентрацією радіоцезію. У середньому для стійлового періоду прийнятий КК 137Cs з раціону в молоко 0,7, а для пасовищногоצ,9 %.

При радіаційному контролі надходження радіонуклідів в організм худоби з раціоном враховується наявність їх в окремих кормах, що входять до складу раціону, і КК в продукції.

Для забезпечення виробництва молока і м`яса згідно з діючими нормативами встановлюють межі допустимого вмісту 137Cs і 90Sr в раціонах тварин (табл. 4).

Табл.4 Гранично допустимий вміст цезію та стронцію в раціонах с/г тварин, що забезпечує дотримання вмісту радіонуклідів у продукції згідно з діючими нормами

Границя допустимого вмісту радіонукліду в раціоні визначається за співвідношенням: ГДВ = ДР/100/КК, де

·           ГДВ—гранично допустимий вміст радіонукліду в раціоні, Бк;

·           ДР—допустимий рівень вмісту радіонукліду в харчовому продукті (молоко, м`ясо), Бк/л (кг).

При цьому слід мати на увазі, що параметри надходження радіонуклідів в організм тварин і птиці змінюються залежно від віку. Це очно продемонстровано на прикладі виробництва яловичини (табл. 5).

Табл.5 Коефіцієнт концентрації радіоцезію (Кк) у м’язах худоби різного віку і гранично допустимий вміст радіоцезію (ГДВ) у раціоні мясної худоби

Згідно з вимогами ДР–97 вміст 137Cs у молоці і молочній продукції для харчових потреб не повинен перевищувати 100 Бк/л і 90Sr 150 Бк/л. Для одержання такого молока при низькій якості кормів (коли перехід радіоцезію може досягти 1 % від добового вживання з кормами) і відповідній продуктивності стада з надоєм 7–8 кг молока за добу в раціоні дійної корови повинно бути не більше 10 кБк 137Cs. ГДВ 90Sr в добовому раціоні дійних корів складає 20 кБк. Для зручності при практичному використанні рекомендацій розраховано нормативи ГДВ радіонуклідів у конкретних кормах на основі типових раціонів. Якщо забрудненість кормів радіонуклідами не перевищує ГДВ, добовий раціон для дійних корів складають за існуючими нормами згодовування окремих видів кормів і поживних речовин. Приблизний склад раціону для корови з надоєм 10 кг і ГДВ радіонуклідів в кормах наведені в таблиці 6. При забрудненні окремих видів кормів, що перевищує ГДВ, зменшують вміст радіонуклідів у раціоні за рахунок збільшення частки чистіших, насамперед концентрованих, кормів. З таблиці 6 видно, що біля половини 137Cs надходить у організм ВРХ з травами (сіно та сінаж), і тому для одержання молока і м’яса, що відповідатимуть нормативним вимогам, зелену масу для сіна і сінажу для молочної худоби і молодняку на заключному етапі відгодівлі слід вирощувати на поліпшених угіддях [8].

Табл. 6 Приблизний раціон для корови з надоєм 10 кг і гранично допустимий вміст радіонуклідів в стійловий період

При прогнозуванні вмісту 137Cs в молоці на основі радіометрії проб трави у пасовищний період необхідно враховувати можливе його надходження в організм корів з частинками ґрунту при випасанні. Тому важливо запобігти випасанню корів на зріджених посівах озимого жита або пасовищах із слабкою дерниною і низьким (менше 10 см) травостоєм, коли кількість радіонуклідів, що потрапляє в організм із ґрунтом, може зростати в декілька разів.

Основними умовами гарантованого одержання молока в межах вимог ДР–97 є використання кормів з поліпшених сінокосів і орних земель, а також випасання дійного стада на культурних пасовищах. Важливе значення має якісний склад раціону, вміст у ньому необхідних мінеральних речовин і вітамінів.

Ефективним способом зниження забруднення радіоцезієм продукції тваринництва є використання в раціонах кормових добавок, що вибірково зв’язують його в шлунково–кишковому тракті тварин, зокрема фероцинових препаратів. Використання їх в складі болюсів, солі–лизунця і комбікормів для лактуючих корів і великої рогатої худоби на заключній стадії відгодівлі дає змогу знизити концентрацію 137Cs у молоці від 3 до 10 разів, в м’ясі—від 2 до 5 разів залежно від рівня радіоактивного забруднення раціонів та умов утримання.

Сучасні технології утримання м’ясної худоби з урахуванням закономірностей метаболізму радіоцезію в організмі тварин дають змогу використовувати забруднені землі Лісостепу практично без обмежень. Вже у перші роки після аварії була запропонована триетапна технологія відгодівлі великої рогатої худоби на м`ясо, що дозволяє на першому етапі відгодівлі (від 6 місяців до 12–16 міс.) використовувати корми з будь-яким рівнем радіонуклідного забруднення. На другому етапі, який триває 1–2 міс. залежно від строків реалізації тварин, застосовують корми з рівнем забруднення до 40 кБк/кг. Третій етап відгодівлі, залежно від рівня забруднення тварин, може тривати 30–60 діб з використанням кормів, на порядок “чистіших”, ніж на першому етапі, і дає змогу за цей строк практично у 5–8 разів знизити рівень 137Cs в організмі тварин за рахунок його виведення. У жуйних тварин залежно від віку і продуктивності період напіввиведення 137Cs складає 20–40 діб. При цьому прижиттєвий вміст 137Cs у м’язовій тканині легко визначають за загально відомою методикою прижиттєвого визначення концентрації радіоцезію в організмі тварин.

Такий маневр з кормовою базою неможливо реалізувати при веденні молочного скотарства. Водночас за рахунок м’ясного скотарства можна економити “чисті” площі сінокосів і пасовищ для одержання молока. Нерівномірність радіоактивного забруднення території дає змогу практично в кожному господарстві зони Лісостепу знайти можливість організувати кормову базу для м`ясної худоби з одержанням кінцевої продукції згідно з вимогами ДР–97.

Якщо радіоактивне забруднення кормів перевищує допустимі рівні і не дає змоги нормувати вміст 137Cs у добовому раціоні на рівні до 5 кБк, то вирощують і відгодовують тварин у два етапи. На першому етапі утримують тварин за прийнятою в господарстві технологією без обмежень, що дає змогу повністю використати весь ресурс кормів у господарстві, включаючи найзабрудненіші. Але на останні два місяці відгодівлі складають раціони, у котрих вміст 137Cs не перевищує 5 кБк/добу. Від тварин на заключному етапі відгодівлі бажано одержувати максимально можливі прирости живої маси. При відгодівлі рекомендується використовувати кукурудзяний силос, сінаж з однорічних трав, коренеплоди, концентрати.

Контролювати раціони за вмістом 90Sr при вирощуванні ВРХ на м’ясо в зоні Лісостепу не обов`язково, оскільки перехід його в м`язову тканину не перевищує 0,04 %. Важлива роль у зменшенні надходження радіонуклідів в організм тварин належить використанню сорбентів. Найефективнішим з усіх препаратів, здатних вибірково утворювати у шлунково–кишковому тракті тварин нерозчинні сполуки з цезієм, на теперішній час вважається фероцин. Фероцин та його похідні не проникають крізь стінки кишково–шлункового тракту і виводяться з організму з продуктами обміну. Токсиколого–гігієнічні дослідження переконливо підтвердили нешкідливість препарату як для тварин, яким вводять препарат, так і для людей, які споживають продукцію від цих тварин. Препарат дозволено використовувати і для вживання людям.

Від корів, що протягом 18 місяців споживали фероцин у дозі 6 г/добу на голову, за два отелення не відмічено будь–яких відхилень клініко–фізіологічних показників у корів–матерів та їх нащадків. Препарат дається тваринам один раз на добу за ретельним перемішуванням його з концентрованими кормами. При згодовуванні фероцину лактуючим коровам суттєве зниження надходження 137Сs в молоко відмічається вже на третю добу, а максимальний ефект досягається через 15 діб (табл. 7).

Табл.7 Ефективність використання фероцетину для зниження вмісту Цезію-137 у продукції тваринництва

Висока ефективність у зниженні надходження радіоактивного цезію в молоко та м'ясо великої рогатої худоби досягається введенням тваринам спеціальних пілюль (болюсів), що містять фероцин та інші сорбуючі компоненти. Болюси вводять коровам у рубець на початку пасовищного сезону через рот у кількості 2–3 шт. на голову за допомогою спеціальних інструментів—болюсоін’єкторів. Помітне зниження концентрації 137Сs у молоці відмічається вже на третю добу. Максимальне зниження (до 5–7 разів) досягається на 10–15 добу. Ефект зберігається протягом 2–2,5 місяців, після чого слід повторити введення болюсів.

Кормосуміші та соляні брикети, що містять фероцин, виявились досить ефективним та перспективним засобом зниження забруднення продукції тваринництва, особливо в приватних господарствах. Під їх впливом забруднення молока знижується у 2–5 разів.

Україна має значні запаси цеолітів—кліноптилоліти Сокирнянського родовища (Закарпаття), палигорскитів, сапонітів та інших. Введення цеолітів в раціон в дозі 300–500 г на добу знижує концентрацію 137Cs в 1,5–2 рази. Ефективніші модифіковані цеоліти, які використовуються разом з концентрованими кормами (до 10 % сорбенту в суміші).

3.3 Особливості ведення свинарства та птахівництва

У м`язи свиней переходить значно більше 137Cs порівняно з ВРХ – 20% його вмісту в раціоні, а виводиться він значно повільніше, ніж у ВРХ. Концентрація 137Cs на “чистих” кормах за 3 місяці знижується лише у 3–5 разів. При годівлі тварин зеленими кормами і немитими коренеплодами (40–60% раціону) забрудненість свинини різко підвищується, особливо за літньо–табірного утримання. Спостерігається значне підвищення забруднення свинини при випоюванні тваринам сироватки або молока. Враховуючи те, що заключна відгодівля свиней не є ефективним методом очищення організму, при їх розведенні слід обмежувати, а наприкінці вирощування—повністю виключати з раціонів забруднені радіонуклідами корми [9].

Під час вирощування і відгодівлі свиней широко застосовують раціони з переважанням концентратів, картоплі й коренеплодів. Картопля та коренеплоди за весь період відгодівлі можуть забезпечити 50% поживності раціону. В зв'язку з тим, що ці види кормів характеризуються більш низьким вмістом радіонуклідів, ніж грубі, можна одержувати свинину в 5–10 разів менш забруднену, ніж м'ясо ВРХ і овець.

Особливості ведення птахівництва. Для зменшення радіонуклідного забруднення м'яса курей та яєць у літній час птицю необхідно утримувати на закритих майданчиках, а до раціону включати зелень, вирощену на ріллі. В зимовий період концентрація радіонуклідів у продукції птахівництва знижується. В цей період слід лише забезпечити птицю повноцінними за мінеральними речовинами та вітамінами кормами. При виробництві яєць та м’яса бройлерів кількість 137Cs у добовому раціоні птиці не повинна перевищувати 130 Бк.

Помічене значне надходження 137Cs в організм людини за споживання гусятини. При розведенні гусей слід мати на увазі їхню високу здатність накопичувати та виводити радіоцезій. Рекомендується вольєрно–вигульне утримання птиці, що виключить надходження радіонуклідів з частками ґрунту. Гусей, які виросли на забрудненій території, слід перевести на "чисті" корми за один місяць до забою при вольєрному утриманні з переважно комбікормовими раціонами [9].

ВИСНОВКИ І ПРОПОЗИЦІЇ

Надзвичайно велику роль у міграції радіоактивних речовин у навколишньому середовищі і, відповідно, надходженні їх в сільськогосподарські рослини, відіграє рельєф місцевості та окремі ландшафтно-географічні особливості території. Ми розглянули організації технологічних процесів виробництва доброякісної продукції в умовах різного радіоактивного забруднення на території України та з’ясували, що вся проблема в радіоактивно забруднених кормах.

Ми розглядали можливість зменшення надходження радіонуклідів та етапи організації виробництва доброякісної продукції. Організація технологічних процесів в умовах забруднення території продуктами радіоактивного розпаду має базуватися на дотриманні норм гранично допустимих рівнів вмісту радіонуклідів у раціонах худоби і продукції, яку від неї одержують. Згідно з тимчасово допустимими рівнями (ТДР) вмісту стронцію-90 і цезію-137 для молока - 370 Бк/кг і для яловичини -740 Бк/кг, допустимий вміст радіоізотопів у раціоні тварин, яка дає молоко не повинен перевищувати 37000 Бк/кг і тварину, яку вирощують і відгодовують на м'ясо -18500 Бк/кг. Витримати такі рівні радіонуклідів у продукції можливо кількома шляхами: зменшенням надходження радіонуклідів в організм із кормами та використання сорбентів, які сприяють виведенню нуклідів та організацією годівлі «чистими» кормами. Проте за будь-яких варіантів виробництво продукції повинно проводитися при умові повної радіаційної безпеки для людей, які працюють і проживають на такій території. В разі, якщо на території випасання худоби виявлено завищений радіаційний фон, необхідно організувати раціональну годівлю особин і вилучити можливості надходження радіонуклідів з коротким періодом розпаду в організм.

Якщо рівні радіації дозволяють людям знаходитися на такій території, тварин терміново переводять на стійлове утримання і перестають випасати. Годують кормами із минулорічних запасів, які не забруднені радіонуклідами, завезеними із території, що не постраждала від радіоактивного забруднення, або навіть тимчасово переводять на підтримуючу годівлю концентрованими кормами при забезпеченні чистою водою. Як варіант можна використати пасовища, що мають рівень забруднення більш низький.

Рекомендації щодо утримання тварин були приведені такі:

·           Для ВРХ - при забрудненні окремих видів кормів, що перевищує ГДВ, зменшують вміст радіонуклідів у раціоні за рахунок збільшення частки чистіших, насамперед концентрованих, кормів. Біля половини 137Cs надходить у організм ВРХ з травами (сіно та сінаж), і тому для одержання молока і м’яса, що відповідатимуть нормативним вимогам, зелену масу для сіна і сінажу для молочної худоби і молодняку на заключному етапі відгодівлі слід вирощувати на поліпшених угіддях;

·           Для свиней – зменшити у кілька разів об’єм годівлі тварин зеленими кормами і немитими коренеплодами, тому що забрудненість свинини різко підвищується, особливо за літньо–табірного утримання. Потрібно ввести в раціон корми, що характеризуються більш низьким вмістом радіонуклідів, такі як картопля та кормовий буряк;

·           Для птахів - для зменшення радіонуклідного забруднення м'яса курей та яєць у літній час птицю необхідно утримувати на закритих майданчиках, а до раціону включати зелень, вирощену на ріллі. Рекомендується вольєрно–вигульне утримання птиці, що виключить надходження радіонуклідів з частками ґрунту.

В крайньому разі, якщо не можливо виконати всі рекомендації, то іншим важливим напрямом зменшення забрудненості молока і м'яса є використання ентеросорбентів. Так, доведено, що одним із препаратів, який зменшує резорбцію радіоактивного цезію, є фероціанід, хоча тривале його використання небажане. Особливе місце серед ентеросорбентів належить природним цеолітам і препаратам, виготовленим на їх основі (хумоліт).

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.         Гродзинський Д.М. Радіобіологія. – К.: Либідь, 2001. – 448 с.

2.         Д. ГРОДЗИНСЬКИЙ, О. ДЕМБНОВЕЦЬКИЙ, О. ЛЕВЧУК – Преспективи використаня та утримання радіаційно уражених земель. Вісник. — 2003. — N 4

3.         Кашпаров В.О. Формування і динаміка радіоактивного забруднення навколишнього середовища під час аварії на Чорнобильській АЕС та в післяаварійний період // Зб. наук. праць «Чорнобиль. Зона відчуження», НАН України. — К.: Наук. думка, 2001. — С. 11—46.

4.         Кондратьев К.Я.,, Биненко В.И. Влияние облачности на радиацию и климат. – Л., 1984.

5.         Ведення сільського господарства в умовах радіоактивного забруднення території України внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС на період 1999-2002 рр.: Метод. рекомендації / Розроб. Б.С. Прістер та ін. — К.: Ярмарок, 1998. — 104 с

6.         Степаненко С.Н. Современные достижения науки в области экологии. //Сб. науч. тр. Университета экологических знаний ОГНБ им. М. Горького. – Одесса, 2002. – Вып. 1. – С. 76-84

7.         Царенко А.М. Экономические проблемы производства экологически чистой продукции (теория и практика). – К.: Аграрная наука. – 1998. – 256 с.

8.         Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде. Радиоэкология после Чернобыля: Пер. с англ./ Под ред. Ф. Уорнера и Р. Харрисона. —М.: Мир, 1999. —512 с.

9.         Коваленко Г.Д., Рудя К.Г. Радіоекологія України. —К.: "Київський Університет", 2001. —167 с.

Додатки

1.         Коефіціенти для визначення кількості радіонуклідів в урожаї деяких культур ( за одиницю прийнято вміст 90 Sr і 137 Cs в 1 кг зерна ярої пшениці)

2. Орієнтовані дані забруднення деяких кормів при щільності забруднення 1 Ки/км2 (з розрахунку на 1 корм. од., Ки)