Массовое загрязнение сельскохозяйственных угодий радионуклидами происходит, как правило, вследствие крупных аварий на предприятиях атомной промышленности или атомных электростанциях. Такие аварии произошли в Уиндскейле (Англия) и на Южном Урале (Россия). Самая крупная авария произошла в апреле 1986 года на Чернобыльской АЭС. Последнее повлекло за собой интенсивное загрязнение почв на площади в несколько тысяч квадратных километров.
Основными факторами, способствующими радиационному воздействию в сельскохозяйственных районах, являются:
- является ли излучение от однократного или длительного воздействия
- общее количество радиоактивных веществ, поступивших в окружающую среду
- соотношение радионуклидов в выпадении
- расстояние от источника излучения до сельскохозяйственных угодий и населенных пунктов
- гидрогеологическая и почвенная характеристика земель сельскохозяйственного назначения и цели их использования
- особенности труда сельского населения; диета, водоснабжение
- время с момента радиационной аварии.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС в окружающую среду поступило более 50 млн Кюри (Ки) преимущественно летучих радионуклидов. На первом этапе, длившемся 2.5 месяца («йодный период»), наибольшую биологическую опасность представлял йод-131 со значительными дозами высокоэнергетического гамма-излучения.
Работа на сельскохозяйственных угодьях в йодный период должна быть строго регламентирована. Йод-131 накапливается в щитовидной железе и повреждает ее. После аварии на Чернобыльской АЭС в радиусе 30 км вокруг станции была определена зона очень высокой интенсивности радиации, где никому не разрешалось жить и работать.
За пределами этой запретной зоны были выделены четыре зоны с различной интенсивностью гамма-излучения на почвах, в зависимости от того, какие виды сельскохозяйственных работ могли выполняться; в течение йодного периода в четырех зонах были следующие уровни радиации, измеренные в рентгенах (R):
- зона 1 — менее 0.1 мР/ч
- зона 2 — от 0.1 до 1 мР/ч
- зона 3 — от 1.0 до 5 мР/ч
- зона 4—5 мР/ч и более.
Фактически из-за «точечного» загрязнения радионуклидами за йодный период сельскохозяйственные работы в этих зонах проводились при уровнях гамма-облучения от 0.2 до 25 мР/ч. Помимо неравномерного загрязнения, колебания уровней гамма-излучения были вызваны различной концентрацией радионуклидов в разных культурах. В частности, кормовые культуры подвергаются высокому уровню гамма-излучения во время сбора урожая, транспортировки, силосования и использования в качестве корма.
После распада йода-131 основную опасность для сельскохозяйственных рабочих представляют долгоживущие нуклиды цезий-137 и стронций-90. Цезий-137, гамма-излучатель, является химическим аналогом калия; его поступление в организм человека или животных приводит к равномерному распределению по всему телу и относительно быстрому выведению с мочой и фекалиями. Таким образом, навоз на загрязненных территориях является дополнительным источником радиации и его необходимо как можно быстрее вывозить с животноводческих ферм и складировать на специальных площадках.
Стронций-90, бета-излучатель, является химическим аналогом кальция; он откладывается в костном мозге человека и животных. Стронций-90 и цезий-137 могут попасть в организм человека через загрязненное молоко, мясо или овощи.
Разделение сельскохозяйственных угодий на зоны после распада короткоживущих радионуклидов осуществляется по другому принципу. Здесь учитывается не уровень гамма-излучения, а степень загрязнения почв цезием-137, стронцием-90 и плутонием-239.
В случае особо сильного загрязнения с таких территорий эвакуируют население и ведут сельскохозяйственные работы по двухнедельному вахтовому графику. Критерии разграничения зон на загрязненных территориях приведены в таблице 2.
Таблица 1. Критерии зон загрязнения
|
Зоны загрязнения |
Пределы загрязнения почвы |
Пределы дозировки |
Тип действия |
|
1. 30 км зона |
– |
– |
Проживание |
|
2. Безусловный |
15 (Ки)/км2 |
0.5 сЗв/год |
Сельскохозяйственные работы выполняются с двухнедельным графиком вахты под строгим радиологическим контролем. |
|
3. Добровольный |
5–15 Ки/км2 |
0.01-0.5 |
Принимаются меры по снижению |
|
4. Радиоэкологический |
1–5 Ки/км2 |
0.01 сЗв/год |
Сельскохозяйственные работы |
При работе людей на сельскохозяйственных угодьях, загрязненных радионуклидами, возможно поступление радионуклидов в организм через дыхание и контакт с почвенной и растительной пылью. Здесь крайне опасны как бета-излучатели (стронций-90), так и альфа-излучатели.
В результате аварий на атомных электростанциях часть радиоактивных материалов, попадающих в окружающую среду, представляют собой малодисперсные высокоактивные частицы реакторного топлива — «горячие частицы».
Значительное количество пыли, содержащей горячие частицы, образуется при сельскохозяйственных работах и в ветреные периоды. Это подтвердили результаты исследований воздушных фильтров тракторов, снятых с машин, эксплуатировавшихся на загрязненных землях.
Оценка дозовых нагрузок на легкие сельскохозяйственных рабочих, подвергшихся воздействию горячих частиц, показала, что за пределами 30-километровой зоны дозы составляют несколько миллизивертов (Лощилов и др., 1993).
По данным Брука и соавт. (1989) суммарная активность цезия-137 и цезия-134 во вдыхаемой пыли у механизаторов составила от 0.005 до 1.5 нКи/м3. По их расчетам, за весь период полевых работ эффективная доза на легкие составила от 2 до
70 сЗв.
Установлена связь между степенью загрязнения почвы цезием-137 и радиоактивностью воздуха рабочей зоны. По данным Киевского института гигиены труда установлено, что при загрязнении почвы цезием-137 от 7.0 до 30.0 Ки/км2 радиоактивность воздуха зоны дыхания достигла 13.0 Бк/м3. В контрольной зоне, где плотность загрязнения составила от 0.23 до 0.61 Ки/км3, радиоактивность воздуха рабочей зоны колебалась от 0.1 до 1.0 Бк/м3 (Краснюк, Чернюк и Стежка, 1993).
Медицинские осмотры механизаторов в «чистой» и загрязненной зонах выявили рост сердечно-сосудистых заболеваний у работающих в загрязненных зонах в виде ишемической болезни сердца и нейроциркуляторной дистонии. Среди других нарушений чаще регистрировали дисплазию щитовидной железы и повышенный уровень моноцитов в крови.
Гигиенические требования
Графики работы
После крупных аварий на АЭС обычно принимаются временные правила для населения. После аварии на Чернобыльской АЭС были приняты временные нормы сроком на один год с ПДК 10 сЗв. Предполагается, что рабочие получают 50% своей дозы за счет внешнего облучения во время работы. При этом порог интенсивности дозы облучения за восьмичасовой рабочий день не должен превышать 2.1 мР/ч.
При сельскохозяйственных работах уровни радиации на рабочих местах могут значительно колебаться в зависимости от концентрации радиоактивных веществ в почвах и растениях; они также колеблются при технологической обработке (силосование, приготовление сухих кормов и т. д.). В целях снижения дозировок работникам вводятся регламенты сроков сельскохозяйственных работ. На рис. 1 показаны правила, которые были введены после аварии на Чернобыльской АЭС.
Рис. 1. Сроки выполнения сельскохозяйственных работ в зависимости от интенсивности гамма-излучения на рабочих местах.
Агротехнологии
При проведении сельскохозяйственных работ в условиях сильного загрязнения почв и растений необходимо строго соблюдать мероприятия, направленные на предотвращение запыления. Погрузку и разгрузку сухих и пылевидных веществ следует механизировать; горловина конвейерной трубы должна быть покрыта тканью. Меры, направленные на уменьшение пылевыделения, должны быть предприняты для всех видов полевых работ.
Работу с использованием сельскохозяйственных машин следует производить с учетом наддува кабины и выбора правильного направления работы, предпочтительнее боковой ветер. По возможности желательно сначала полить обрабатываемые участки. Рекомендуется широкое использование промышленных технологий, чтобы максимально исключить ручной труд на полях.
В почву целесообразно вносить вещества, которые могут способствовать поглощению и фиксации радионуклидов, переводя их в нерастворимые соединения и таким образом препятствуя переходу радионуклидов в растения.
Сельскохозяйственная техника
Одной из основных опасностей для работающих является сельскохозяйственная техника, загрязненная радионуклидами. Допустимое время работы на машинах зависит от интенсивности гамма-излучения, исходящего от поверхностей кабины. Требуется не только тщательная герметизация кабин, но и должный контроль за системами вентиляции и кондиционирования. После работы следует проводить влажную уборку кабин и замену фильтров.
При обслуживании и ремонте машин после дезактивации интенсивность гамма-излучения на наружных поверхностях не должна превышать 0.3 мР/ч.
Здания
Следует проводить плановую влажную уборку внутри и снаружи зданий. Здания должны быть оборудованы душевыми. При приготовлении кормов, содержащих пылевидные компоненты, необходимо соблюдать меры, направленные на предотвращение поступления пыли в организм работающих, а также не допускать попадания пыли на пол, оборудование и т.д.
Герметизация оборудования должна находиться под контролем. Рабочие места должны быть оборудованы эффективной общеобменной вентиляцией.
Использование пестицидов и минеральных удобрений
Следует ограничить применение пылевидных и гранулированных пестицидов и минеральных удобрений, а также распыление с самолетов. Предпочтительны машинное опрыскивание и внесение гранулированных химикатов, а также жидких смешанных удобрений. Пылевидные минеральные удобрения следует хранить и транспортировать только в плотно закрытой таре.
Погрузочно-разгрузочные работы, приготовление растворов пестицидов и другие мероприятия должны производиться с использованием максимально средств индивидуальной защиты (комбинезоны, каски, защитные очки, респираторы, резиновые рукавицы и сапоги).
Водоснабжение и диета
Должны быть специальные закрытые помещения или автофургоны без сквозняков, где рабочие могут принимать пищу. Перед приемом пищи рабочие должны очистить свою одежду и тщательно вымыть руки и лицо проточной водой с мылом. В летний период полевые работники должны быть обеспечены питьевой водой. Вода должна храниться в закрытых емкостях. Пыль не должна попадать в емкости при заполнении их водой.
Профилактические медицинские осмотры работников
Периодические медицинские осмотры должен проводить врач; обязательны лабораторный анализ крови, ЭКГ и исследование функции внешнего дыхания. При уровнях радиации, не превышающих допустимые нормы, периодичность медицинских осмотров должна быть не реже одного раза в 12 месяцев. При повышенных уровнях ионизирующего излучения осмотры следует проводить чаще (после посева, уборки урожая и т. д.) с учетом интенсивности облучения на рабочих местах и суммарной поглощенной дозы.
Организация радиологического контроля сельскохозяйственных угодий
Основными показателями, характеризующими радиационную обстановку после выпадения осадков, являются интенсивность гамма-излучения в районе, загрязнение сельскохозяйственных угодий отдельными радионуклидами и содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции.
Определение уровней гамма-излучения на участках позволяет провести границы сильнозагрязненных территорий, оценить дозы внешнего облучения людей, занятых сельскохозяйственными работами, и установить соответствующие графики, обеспечивающие радиационную безопасность.
Функции радиологического контроля в сельском хозяйстве обычно возложены на радиологические лаборатории санитарной службы, а также ветеринарные и агрохимические радиологические лаборатории. В этих лабораториях осуществляется подготовка и обучение персонала, осуществляющего дозиметрический контроль и консультирование сельского населения.