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