Хоботова Е.Б., Уханьова М.І.

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Радіаційно-екологічні аспекти застосування калійних добрив

Основними причинами техногенно - зміненого радіаційного фону є викиди теплових електростанцій; використання природного газу і вугілля; використання в будівництві матеріалів з підвищеним вмістом природних радіонуклідів; фосфорні та калійні добрива, що містять природні радіонукліди, такі як ²³⁸U , ²²⁶Ra, ²³²Th і ⁴⁰К. У літературі практично відсутні дані про рівні радіоактивності калійних добрив. Відомо, що на 1 г калію приходиться 29,6 Бк ⁴⁰К, так як у природному калії 0,0118 % ⁴⁰К з питомою активністю 250 кБк/кг.

Експериментальне визначення питомих активностей радіонуклідів в зразках калійних добрив проводилося за допомогою гама-спектрометричного методу з напівпровідниковим детектором. У зразках калійних добрив була виявлена наявність природних радіонуклідів (ПРН) (таблиця 1).

Таблиця 1 - Результати γ - спектрометричного аналізу калійних добрив

№ п/п	Добрива	Питома радіоактивність, Бк/кг (вклад, %)		Сума питомих активностей, Бк/кг
		^226Ra	^40K
1	Мастер 18.18.18	-	2470,0 (100 %)	2470,0
2	Мастер 3.11.38	-	4890,0 (100 %)	4890,0
3	Гідрокомплекс (Польща)	10,1 (0,4 %)	2760,0 (99,6 %)	2770,1
4	Hortipray MKP05234	-	6190,0 (100 %)	6190,0

Розрахунок рівнів забруднення грунтів радіонуклідами було здійснено з урахуванням норми внесення калійних добрив у грунт 90 кг/га. При внесенні добрива на поверхню грунту радіонукліди добрива також концентруються у його поверхневому шарі. При оранні землі добрива та радіонукліди рухаються по профілю грунту. Іншими словами надана активність ПРН С_{поверхн.} розподіляється у певному об’ємі. Результати розрахунків зведені у табл. 2.

Таблиця 2 – Результати розрахунків поверхневої та питомої активностей при забрудненні ґрунтів радіонуклідами калійних добрив

№ п/п	Добрива	Поверхнева активність ґрунту, Бк/га	Питома активність ґрунту, Бк/кг
1	Мастер 18.18.18	2,22·10^5	5,69·10^-^2
2	Мастер 3.11.38	4,4·10^5	1,128·10^-^1
3	Гідрокомплекс (Польща)	2,49·10^5	6,38·10^-2
4	Hortipray MKP05234	5,57·10^5	1,428·10^-^1

За 50 років внесення добрива Hortipray MKP05234 (максимальне значення) питома активність грунту буде дорівнювати 7,14 Бк/кг. Дане значення нижче, чим природний вміст ⁴⁰K 34-620 Бк/кг.

Справжня небезпека, пов’язана із забрудненням грунту ПРН може бути з’ясована порівнянням питомої активності грунту із залишкової допустимої концентрацією ПРН у грунті (ЗДК), яка розраховується на основі допустимих рівнів забруднення продуктів харчування. Розрахунок ЗДК_добр. може проводитися за формулою

ЗДК_добр.=1,23+0,48·lgДЗК,

де ДЗК – допустима залишкова кількість забруднюючих речовин (для продуктів харчування), мг/кг.

Оскільки дані по ДЗК для калійних добрив відсутні, то можна скористатися розрахунковим методом, згідно якому ДЗК визначають по величині максимально недіючої дози (МНД_{люд. .}=1,54^.10^-1 мг/кг). Значення ДЗК складає 0,137 мг/кг. Звідси, значення ЗДК_{добрив.} дорівнює

ЗДК _добр=1,23+0,48·lg0,137= 0,816 мг/кг грунту.

Знаючи питому активність ПРН в калійних добривах (таблиця 1), можна розрахувати ЗДК кожного радіонукліда в ґрунті. Залишкова активність ПРН в ґрунті визначається по формулі

С_{ПРН грунт=ЗДКдобр.·СПРН},

де С_ПРН – питома активність ПРН у калійних добривах, Бк/кг.

ЗДК кожного радіонукліда у грунті визначаємо через періоди напіврозпаду ПРН. Результати розрахунків С_ПРН і ЗДК_ПРН у ґрунтах зведені у таблицю 3.

Таблиця 3 – Результати розрахунків залишкової С_ПРН и ЗДК_ПРН у ґрунтах для зразків калійних добрив

№ п/п	Добрива	Залишкова СПРН у ґрунті, Бк/кг		ЗДКПРН у ґрунті, мг/кг
		^226Ra	^40K	^226Ra	^40K
1	Мастер 18.18.18	-	2,016·10^-3	-	7,98·10^-^6
2	Мастер 3.11.38	-	3,99·10^-3	-	1,58·10^-^5
3	Гідрокомплекс (Польща)	8,24·10^-6	2,25·10^-3	2,28·10^-1^3	8,91·10^-^6
4	Hortipray MKP05234	-	5,05·10^-3	-	1,99·10^-^5

Виходячи з результатів розрахунків видно, що залишкова активність радіонуклідів в ґрунті повинна бути менше ніж їхня питома активність при внесенні у 28 разів. Таким чином досліджені калійні добрива дають достатньо високий рівень забруднення грунту радіонуклідами у порівнянні з можливим залишковим рівнем. Для зниження питомої активності необхідно зниження норм внесення у порівнянні з літературними даними.