Динамика и современное состояние радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных земель

• Загрязнение сельскохозяйственных земель цезием‑137 (¹³⁷Cs)
• Загрязнение земель стронцием‑90 (⁹⁰Sr)
• Процессы миграции радионуклидов в системе почва—растения

Загрязнение сельскохозяйственных земель цезием‑137 (¹³⁷Cs)

На территории Беларуси в результате Чернобыльской катастрофы первоначально было загрязнено ¹³⁷Cs с плотностью выше 37 кБк/м² (выше 1 Ки/км²) 1 866 тыс. га сельскохозяйственных земель (около 20 % их общей площади) в 59 административных районах, в т. ч. 1 725 тыс. га с плотностью загрязнения до 555 кБк/м² (до 15 Ки/км²) и 141 тыс. га — от 555 до 1 480 кБк/м² (от 15 до 40 Ки/км²). В результате из оборота было выведено 265,4 тыс. га земель, в т. ч. 84,1 тыс. га пахотных.

Наблюдается существенное уменьшение площади используемых земель с контролируемой минимальной плотностью загрязнения ¹³⁷Cs более 1 Ки/км² и ⁹⁰Sr более 0,15 Ки/км², вследствие естественного распада радионуклидов и перехода части земель в категорию незагрязнённых. В категорию незагрязнённых перешло также 590 тыс. га земель, ранее загрязнённых ¹³⁷Cs.

На 1.1.2023 г. сельскохозяйственное производство ведётся на 825,8 тыс. га земель, загрязнённых ¹³⁷Cs с плотностью 1–40 Ки/км², в т. ч. 564,1 тыс. га пахотных и 261,7 тыс. га луговых земель. По уровню загрязнения преобладают земли с плотностью 37–185 кБк/м² (1–5 Ки/км²), которые занимают 677,3 тыс. га (82 % от общей площади), в т. ч. 463,9 тыс. га — пахотные и 213,4 тыс. га — луговые земли. Площади сельскохозяйственных земель с плотностью загрязнения от 185 (5) до 555 кБк/м² (15 Ки/км²) составляют 136,4 тыс. га, или 16,5 % от общего их количества. Они сосредоточены в основном на пашне — 92,2 тыс. га. Также в республике ведётся сельскохозяйственное производство на 12,1 тыс. га земель с высокой плотностью загрязнения ¹³⁷Cs — от 555 до 1 480 кБк/м² (15–40 Ки/км²); таблица 1.

Основные массивы сельскохозяйственных земель, загрязнённых ¹³⁷Cs, сосредоточены в Гомельской (40,6 % общей площади) и Могилёвской (22,2 %) областях. В Брестской, Гродненской и Минской областях их доля невелика и составляет соответственно 2,6, 1,2 и 2,1 %.

Из 118 административных районов Беларуси в 55 районах имеются сельскохозяйственные земли, загрязнённые ¹³⁷Cs с плотностью от 1 до 40 Ки/км². По районам площади загрязнённых ¹³⁷Cs земель колеблются в очень широких пределах — удельный вес их изменяется от 0,1 до 100 % от общей площади сельскохозяйственного землепользования района (рис. 6).

В зависимости от удельного веса земель, загрязнённых ¹³⁷Cs с плотностью 1–40 Ки/км², все районы разделены на 4 группы, где доля таких земель: не более 5 %; 6–25 %; 26–50 %; более 50 %.

Из 55 районов в 9 (Берёзовском, Дрогичинском, Толочинском, Кореличском, Сморгонском, Минском, Бобруйском, Кировском и Мстиславском) удельный вес загрязнённых ¹³⁷Cs сельскохозяйственных земель не превышает 1 %, а площади таких земель не более 300–350 га.

Доля загрязнённых ¹³⁷Cs земель в составе землепользования:

• от 1 до 5 % в 15 районах (Пинский район Брестской области; Житковичский, Петриковский и Светлогорский районы Гомельской области; Дятловский район Гродненской области; Борисовский, Вилейский, Крупский, Логойский, Молодечненский, Слуцкий и Столбцовский районы Минской области; Кировский, Климовичский и Кличевский районы Могилёвской области);

• от 6 до 25 % в 15 районах (Лунинецкий и Столинский районы Брестской области; Жлобинский, Калинковичский, Лоевский, Мозырский и Речицкий районы Гомельской области; Новогрудский и Ивьевский районы Гродненской области; Березинский, Воложинский и Солигорский районы Минской области; Белыничский, Кричевский и Могилёвский районы Могилёвской области);

• от 26 до 50 % в 5 районах (Гомельский, Добрушский и Лельчицкий районы Гомельской области; Костюковичский и Чаусский районы Могилёвской области);

• более 50 % в 13 районах (Брагинский, Буда-Кошелёвский, Ветковский, Ельский, Кормянский, Наровлянский, Рогачёвский, Хойникский и Чечерский районы Гомельской области; Быховский, Краснопольский, Славгородский и Чериковский районы Могилёвской области).

Загрязнение земель стронцием‑90 (⁹⁰Sr)

Загрязнение земель ⁹⁰Sr носит более локальный, по сравнению с ¹³⁷Cs, характер. За период с 1996 по 2023 г. общая площадь таких земель сократилась с 555,1 до 270,9 тыс. га, или на 284,2 тыс. га. Уменьшение их происходит в основном благодаря процессам естественного распада ⁹⁰Sr в почве. Ежегодно площадь сельскохозяйственных земель с плотностью загрязнения 5,55 кБк/м² и выше сокращается в среднем на 15–16 тыс. га.

На 1.1.2023 г. сельскохозяйственное производство велось на 270,9 тыс. га с плотностью более 0,15 Ки/км², в т. ч. 177,9 тыс. га пахотных и 93 тыс. га луговых земель. По уровню загрязнения преобладают земли с плотностью 5,55–11,1 кБк/м² (0,15–0,3 Ки/км²), занимающие 167,9 тыс. га (62 % от общей площади); таблица 2.

В Беларуси, прежде всего в Гомельской области, имеются значительные массивы земель (102,9 тыс. га), загрязнённых ⁹⁰Sr с плотностью от 11,47 до 111 кБк/м² (0,31–3 Ки/км²), где наблюдаются превышения допустимых уровней загрязнения сельскохозяйственной продукции, в первую очередь зерна на продовольственные цели.

Из общей площади сельскохозяйственных земель, загрязнённых ⁹⁰Sr, 96,4 % сосредоточено в Гомельской области. Здесь доля загрязнённых пахотных и луговых земель составляет 21,3 % от общей площади используемых сельскохозяйственных земель. В Могилёвской области доля загрязнённых ⁹⁰Sr почв незначительна — 0,9 %.

По административным районам площади сельскохозяйственных земель, загрязнённых ⁹⁰Sr, колеблются в очень широких пределах, а их удельный вес в составе землепользований изменяется от 0,1 до 96,3 %. Из 24 районов, загрязнённых ⁹⁰Sr, в 5 районах (Жлобинском, Лельчицком, Рогачёвском, Быховском, Климовичском) удельный вес загрязнённых земель менее 1 %. В 5 районах (Лунинецком, Кормянском, Мозырском, Краснопольском и Славгородском) такие земли занимают 1–5 %, в 7 (Буда-Кошелёвском, Добрушском, Ельском, Калинковичском, Чечерском, Костюковичском и Чериковском) — от 6 до 25 %, в 4 (Ветковском, Гомельском, Лоевском и Речицком) — 26–50 % и в 3 (Брагинском, Наровлянском и Хойникском) более 50 % (рис. 7).

Процессы миграции радионуклидов в системе почва—растения

Преобладающая часть радионуклидов, выпавших на почву, находится в её верхних слоях. Миграция ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr вглубь происходит очень медленно. Средняя скорость такой миграции составляет 0,3–0,5 см/год, поэтому угрозы водоносным горизонтам практически нет. Скорость миграции ⁹⁰Sr несколько выше, чем ¹³⁷Cs. Темпы миграции увеличиваются с возрастанием степени увлажнения и утяжеления гранулометрического состава почв. На необрабатываемых землях основное количество ¹³⁷Cs (89–97 % от его валового содержания) и ⁹⁰Sr (64–92 %) сконцентрировано в верхнем корнеобитаемом слое (0–15 см). В обрабатываемых дерново-подзолистых супесчаных почвах 84–97 % валового запаса ¹³⁷Cs и 73–82 % ⁹⁰Sr находится в пахотном слое (0–25 см). Наибольший переход радионуклидов из почвы в растения отмечается на минеральных песчаных и торфяно-болотных почвах в естественных условиях, наименьший — на окультуренных землях. В целом основное количество ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr расположено в корнеобитаемом слое и интенсивно включается в биологический круговорот.

На поступление радионуклидов в растения существенно влияют формы их соединений в почве. Различают 4 такие формы: водорастворимая, обменная (растворимая в лабораторных условиях ацетатом аммония), подвижная (растворимая слабым раствором соляной кислоты), неподвижная (связанная или фиксированная). Если радионуклиды находятся в одной из первых трёх указанных форм, то возможен их переход в растения.

За послеаварийный период в дерново-подзолистых суглинистых почвах с высоким содержанием глинистых частиц доля доступных для растений форм ¹³⁷Cs значительно уменьшилась по сравнению с 1986 г. и не превышает 5 %. Основная доля радионуклидов находится в связанной форме, в т. ч. внедрённой в кристаллическую решётку глинистых минералов. В дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах доля доступных растениям форм находится в пределах 10–20 %. Примерно столько же содержится доступных форм в торфяно-болотных почвах. Удельный вес доступного ⁹⁰Sr, наоборот, возрастает и достигает 70 % в дерново-подзолистых почвах и 50 % — в торфяных.

Поступление радионуклидов в растения существенно зависит от гранулометрического состава почв. На песчаных почвах оно в 2 раза выше, чем на суглинистых. Значительное влияние на накопление радионуклидов в сельскохозяйственных культурах оказывает режим увлажнения почв. На переувлажнённых почвах лёгкого гранулометрического состава, преобладающих в Полесье, высокая степень загрязнения травяных кормов наблюдается даже при относительно низких плотностях радиоактивного загрязнения. Особенно высокими переходами радионуклидов в растения характеризуются торфяные почвы — до 4–10 раз выше, чем на минеральных почвах.