Токсикология молодых продуктов деления

К молодым продуктам деления относятся короткоживущие с быстро падающей активностью радионуклиды: йод-131, йод-132, йод-133, йод-135, стронций-89 и стронций-91, молибден-99, теллур-132, барий-140, церий-143 и др.

Их физический период полураспада (Т-физическое) короткий и примерно каждые семь периодов их активность уменьшается в 10 раз.

Эти радионуклиды быстро выводятся из организмов животных с калом, мочой, а у лактирующих самок с молоком, и, следовательно, их период полувыведения короткий, а в итоге короткое Т-эффективное, что быстро и значительно снижает их радиотоксичность.

Короткоживущие изотопы в основном являются β-излучателями и в сравнении с γ-излучением дают относительно большую плотность ионизации, т.е. оказывают более выраженное биологическое действие.

Их поступление в организмы животных в виде растворимых и нерастворимых, крупно- и мелкодисперсных фракций происходит с воздухом, водой и кормами через кожу, органы дыхания и в основном через систему пищеварения. В первые 3-4 дня с начала поступления общее количество радионуклидов в организмах животных, поступившее преимущественно перорально с кормами в виде нерастворимых фракций, составляет 70-80%.

Нерастворимые мелкие и крупные фракции в основном сосредоточиваются в пищеварительной трубке, а также на коже и покрывающих её волосах и шерсти. Мелкие же также при поступлении в лёгкие фиксируются макрофагами и затем в регионарных лимфоузлах.

Растворимые фракции распределяются либо диффузно по всему организму, либо поступают селективно в отдельные ткани, органы и системы.

Таким образом, в первую очередь и наиболее интенсивно облучаются желудочно-кишечный тракт, щитовидная железа и система кроветворения с развитием острой или хронической лучевой болезни с различной степенью тяжести течения в зависимости от поглощённой дозы и мощности поглощённой дозы.

5.2.2. Метаболизм и токсикология йода - ¹³¹I

Йод - химический элемент с порядковым номером 53, относящийся к группе галогенов. Естественный стабильный йод представлен . Известны радиоактивные нуклиды йода с массовыми числами 115-126, 128-141 и два изомера - и . Из них 12 ультракороткоживущие - от нескольких секунд и до нескольких минут и 8 – несколько часов, 3 – короткоживущие от нескольких суток до двух месяцев, - долгоживущий до нескольких десятков миллионов лет.

Радионуклиды йода образуются преимущественно в процессе распада урана и плутония в ядерных реакторах и при ядерных взрывах, а также при бомбардировке нейтронами ядер теллура. Основная масса среди них (около 90%) – короткоживущие и в основном представлена . Так, при аварии на ЧАЭС среди выброшенных в окружающую среду радионуклидов до 70% составили изотопы йода и более всего . Его физический период полураспада составляет 8,04 суток, он является β- и γ-излучателем с различной энергией и различным процентным соотношением: β-частичек с энергией в МэВ: 0,250 – 2,8%; 0,335 – 9,3 %; 0,608 -87,2 %; 0,815 - 0,7 % и γ-излучений с энергией фотонов в МэВ: 0,080 – 6,3 %; 0,163 – 0,7 %; 0,284 – 6,3 %; 0,364 – 80,9 %; 0,637 – 9,3 %; 0,722 – 2,8 %.

Йод является биологически активным элементом и при поступлении в организм полностью всасывается в кровь и в организмах животных в условиях обычного образа жизни и питания распределяется приблизительно так: щитовидная железа – 70-80%, мышцы – 10-12%, кожа – 3-4%, скелет – 3%, другие органы – 5-10%. Его роль связана с синтезом и обменом тиреоидных гормонов, которые осуществляют гуморальную регуляцию многочисленных физиологических функций. Гормоны щитовидной железы контролируют функционирование многих систем организма, состояние центральной и периферической нервной системы, рост и дифференциацию тканей, поглощение кислорода, оказывают влияние на интенсивность и скорость метаболических процессов, энергетический, белковый, углеводный и жировой обмен, обмен витаминов, воды и минеральных веществ. На клеточном и субклеточном уровнях йод непосредственно участвует в обмене энергии и веществ в митохондриях.

Радионуклиды йода в организмы животных и человека поступают через органы дыхания, кожу – 1-2% и в основном с продуктами питания через органы пищеварения – до 90%. Растворимые соединения поступают полностью, а резорбция плохо растворимых соединений определяется степенью их растворимости.

Основные пути миграции йода: растения – человек, растения – животные – молоко – человек, растения – гидробионты – человек.

Главным источником поступления йода в организм человека являются продукты растительной и животной пищи, особенно молоко и листовые овощи, яйца птиц, морские рыбы, водоросли и моллюски.

Величина и скорость всасывания, накопление в тканях и органах и скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, интенсивности обменных и репродуктивных процессов, содержания стабильного йода и многих других факторов, что при поступлении в организмы одинакового количества радиоактивного йода приводит к значительному расхождению поглощённых доз ионизирующих излучений. Так в щитовидной железе у детей она может быть в 2-10 раз большей, чем у взрослых. На протяжении первого часа с момента поступления в верхних отделах тонкой кишки его всасывается около 80-90%. При поступлении в организм его концентрация по кратности в различных тканях и органах относительно концентрации в крови, принятой за 1, распределяется следующим образом: кровь, мышцы, селезёнка, поджелудочная железа – 1, почки, печень, яичники – 2-3, моча и секрет слюнных желёз – 3-5, молоко 5-15, щитовидная железа – 10000.

Токсичность зависит от его количества (активности), скорости и путей поступления, массы облучённой ткани или органа, т.е. величины поглощённой и мощности поглощённой дозы единицей массы биосубстрата. В данном случае это щитовидная железа, как критический орган, содержащая в норме йод в концентрации в виде монойодтирозина – 17-28%, дийодтирозина – 24-25%, трийодтиронина (Т3) – 5-8% и тироксина (Т4) – 35%, и макроорганизм в целом, использующий гормоны щитовидной железы в окислительно-восстановительных процессах.

Регулирование функциональной активности щитовидной железы осуществляется тиреотропным гормоном передней доли гипофиза – тиреолиберином, которая, в свою очередь, регулируется тиреорилизинг-гормоном, продуцируемой гипоталамической областью.

5.2.3. Метаболизм и токсикология цезия - ¹³⁷Cs

Цезий относится к группе редкоземельных элементов и представлен одним стабильным нуклидом. Известно также 30 радиоактивных нуклидов цезия с массовыми числами от 116 до 146, из которых 5 имеют ядерные изомеры. Большинство из радионуклидов цезия короткоживущие ( = от 1 до 13 суток) и два долгоживущие - с = 2,062 года и с = 30,18 года.

В общем фоне Земли, создаваемом естественными источниками излучений, радиационная доза составляет не более 1%.

Наибольшую биологическую опасность представляют и , особенно , являющийся бэта- и гамма-излучателем с периодом физического полураспада 30 лет. Относится к группе средней токсичности – В. Он является продуктом деления тяжёлых ядер. Радионуклиды цезия образуются в ядерных реакторах при делении ядер тяжёлых элементов, а также с помощью ускорителей заряженных частиц.

Вследствие испытаний ядерного оружия и в соотношении их концентраций 1,6:1 загрязняют земную поверхность и способствуют повышению уровня γ-излучения.

По прогнозам к 2000 году все АЭС на Земле в атмосферу ежегодно выбрасывали около Бк .

распадается с испусканием двух β-частиц с энергиями 0,512 МэВ (94,8%) и 1,173 МэВ (5,2%) и средней энергией 179 кэВ, сопутствующего γ-излучения с энергией 1,18 МэВ и характеристического рентгеновского излучения с энергией от 32 до 36,5 кэВ (К-линии), которые принадлежат возникающему при этом короткоживущему радионуклиду (суммарная интенсивность – 7%). Согласно НРБУ-97 и по радиотоксичности относятся к группе В (среднетоксичные). Допустимое содержание их на рабочем месте 3,7 МБк, а допустимая концентрация должна быть в воде открытых водоёмов – 555 Бк/л, атмосферном воздухе – 0,02 Бк/л и воздухе рабочей зоны – 0,52 Бк/л.

Радионуклиды цезия и особенно , обладающие химическими свойствами, аналогичными калию, активно включаются в биологический круговорот и в конечном итоге в организм человека. В сравнении с калием в системе растения-животные даже более подвижен.

Они интенсивно накапливаются в сельскохозяйственных растениях, особенно в вегетативных органах, в семенах. Больше всего поступает в растения из водных сред (растворов), при этом более половины его перемещается в надземную часть. Из почвы поглощается растениями значительно хуже, т.к. находится в сорбированном состоянии и трудно вытесняется растворами нейтральных солей.

В организмы животных поступает в основном через пищеварительный канал с кормами. Около 80% его обнаруживается в мышцах и 8% - в костях.

Как и все щелочные элементы из пищеварительного канала быстро и полностью всасывается и поступает в кровь и достаточно равномерно распределяется в тканях и органах животных. Тип распределения его не зависит от путей поступления. Кратность накопления (в число раз от суточного поступления) имеет прямую зависимость от массы животных (табл. 5.1.)

Табл. 5.1. Суточная кратность накопления ¹³⁷Cs в зависимости от массы животных

Вид животного	Способ введения изотопа	Кратность накопления	Кинетика введения
Мышцы	Печень	Скелет	Организм	, дни	%
Кролики Овцы Свиньи Собаки Люди	С водой длит. С водой длит. С кормом В капсул. длит. С пищей	14,5 2,35 15-16 22,7 90,0	1,27 0,083 0,58-5,2 0,65 5,45	0,12 0,041 - 3,8 8,0	20,0 4,53 21,5 30,0 140,0	23-25 5,8 15-30 42,0 70-120	86,5

В период беременности легко проникает из организма матери в плод и при хроническом его поступлении концентрация в тканях и органах матери и плода постепенно уравновешивается.

Около 90% , поступившего с продуктами питания в организм, выводится почками с мочой. В скелете его задерживается около 3-4%. Скорость выведения из скелета приблизительно такая же, как и из паренхиматозных органов.

Величина секреции в молоко коров и овец составляет 7,5-15% за 15-30 суток, а в период установившегося равновесия соответственно 2,05 и 0,96-1,25% от суточного поступления его в организмы животных. Наиболее интенсивно переход в молоко происходит в первый месяц откорма приплода.

Высокое содержание калия в рационе животных увеличивает скорость выведения из организма с мочой и калом и уменьшает его накопление в органах и тканях.

Клиническое проявление лучевого синдрома при поражении во многом сходно с признаками лучевой болезни, развившейся при общем внешнем γ-облучении.

Лучевое поражение овец наблюдается уже при однократном его введении активностью в 74 МБк, а лучевая болезнь лёгкой степени возникает, когда удельная активность составляет 18,5 МБк/кг. наблюдается при поступлении в организм удельной активностью более 185 МБк/кг.

5.2.4. Метаболизм и токсикология стронция - ⁹⁰Sr

По химическим свойствамстронций относится к группе щелочноземельных металлов и представлен четырьмя стабильными нуклидами ( , , , ). Известно также 19 радиоактивных нуклидов стронция с массовыми числами 77-83, 85, 89-99, из них изомеры с массовыми числами 79, 83, 85 и 87.

Большинство из радионуклидов стронция ультракороткоживущие и короткоживущие (пять с - от 66 минут до 33 часов, четыре с - от 1 суток до 2 месяцев) и один долгоживущий - с = 28,6 года.

Из изотопов стронция наиболее опасным для живых организмов является .

Выпадая из стратосферы участвует в формировании радиационного фона в верхних слоях почвы Земли. Он также образуется при распаде , расположенного в коре Земли .

Являясь аналогом кальция, берёт активное участие в обмене веществ животных и растений. В растения он переходит непосредственно из загрязнённых листьев и из почвы через корневую систему. Более высокое поглощение наблюдается из водных растворов, примерно в 10-30 раз больше, чем из почвы, и его концентрация в надземных органах растений может превышать его концентрацию в растворе в 50-100 раз. 80-90% его накапливается преимущественно в зерне и соломе растений. Относительно большее количество накапливают плоды картофеля, корнеплоды и злаковые, особенно бобовые (в 3-7 раз больше, чем злаковые). Концентрация, т.е. удельная активность, у молодых растений в 2-3 раза выше, чем у зрелых.

В организмы животных поступает с пищей, водой и воздухом через органы пищеварения, дыхания и кожу. Из пищеварительного канала его поступает от 10 до 60% в виде растворимых соединений. Всасывание из пищеварительного канала у беременных и лактирующих животных увеличивается в 2 раза.

Около 1% поступает в организмы животных через неповреждённую кожу.

Биологическое действие обусловлено β-частицами, испускаемыми им самим и дочерним с периодом полураспада 64,3 часа. Их средняя энергия соответственно 0,21 и 0,87 Мэв. Средний пробег их в мягких тканях у до 0,5 мм и - до 0,4 мм. В костях он короче. Депонируясь в костях, в сравнении с другими органами и тканями, он в наибольшей мере поражает костный красный мозг, т.е. гемопоэз. удельной активностью в 74 кБк/кг, т.е. массой всего в 1∙10^-8 грамма приводит к ЛД_50/30, т.е. к гибели 50% животных в течение 30 суток.

В костях особенно молодых растущих животных страдают зоны роста, а у взрослых – выраженные изменения в спонгиозном веществе костей (тела позвонков, метаэпифизы трубчатых костей), развивается клеточно-волокнистая ткань и в последующем могут возникнуть злокачественные опухоли.

Инкорпорированный приводит к снижению защитных свойств организма, иммунной системы, торможению выработки антител, угнетается фагоцитарная активность клеток крови и тканей, часто развивается катаракта глаз и дистрофические изменения в органах и тканях.

При стронциевой интоксикации нарушаются все виды обменных процессов.

5.2.5. Метаболизм и токсикология плутония - ²³⁹Pu

Плутоний –трансурановый радиоактивный химический элемент из группы актиноидов с порядковым номером 94. Известно 15 радиоактивных изотопов от до , из которых имеет наибольшее практическое значение в связи с его применением в ядерной энергетике и при производстве ядерного оружия.

Почти все они являются α-излучателями. также излучает мягкие рентгеновские лучи и слабое γ-излучение.

образуется из урана под действием нейтронов, приходящих из космоса и возникающих при делении урана. Много его получается в атомных реакторах при делении урана.

В природе он существует в незначительном количестве и в окружающей среде находится в виде химических соединений. Менее 1% его находится в биологических элементах экосистем Земли. Его содержание в организмах животных и человека в 5-10000 раз меньше, чем в растениях.

В почве плутоний прочно фиксируется и примерно 10% его в почве находится в растворимой форме, доступной для усвоения растениями. Коэффициент усвоения его растениями в зависимости от типа почвы находится в пределах - , а при внешнем загрязнении среды - - , что приводит к незначительному накоплению плутония в сельскохозяйственных растениях и, следовательно, в очень небольших количествах переходит в организмы животных и человека.

Поступление плутония в организмы животных и человека происходит через кожу и с пищей (с кормами и продуктами питания), а основным источником является воздушный через органы дыхания. При поступлении в лёгкие распределение плутония определяется размерами вдыхаемых частичек и степенью растворимости его солей. Растворимые соли быстро поступают в кровь, а нерастворимые в основном оседают в регионарных лимфоузлах лёгких. В результате в лёгких развиваются лучевой пульмонит, фиброз и пневмосклероз, злокачественные образования (саркомы, карциномы, мезотелиомы).

При вдыхании воздуха, загрязнённого соединениями плутония, последний откладывается в ткани лёгких в виде частичек с диаметром 1 мкм и менее - около 25% и более крупные диаметром до 10 мкм - около 5% , а около 85 % - в носоглотке.

Из пищеварительной трубки его в кровь всасывается менее 1% и основное место депонирования – костные ткани. В желудочно-кишечном тракте изотопы плутония, поступающие с кормами, в 25 раз лучше всасываются, чем из неорганических солей.

В случаях потребления в пищу загрязнённых радионуклидами растений всасываемость плутония в пищевом канале составляет менее %. Дальнейшее уменьшение концентрации плутония происходит вследствие его перемещения из плазмы крови в молоко.

Из кожи растворимые фракции (соли) плутония быстро всасываются в кровь, а нерастворимые депонируются в эпидермисе и транспортируются в регионарные лимфоузлы.

В организме плутоний подавляет миэлоидное кроветворение, истощает лимфоидные фолликулы селезёнки, снижает продолжительность жизни эритроцитов, приводит к атрофии лимфоузлов, подавляет образование антителобразующих клеток в лимфоузлах и иммунитет.

Плутоний обладает выраженными гепатотропными свойствами – около 45% его из крови депонируется в печени с периодом полувыведения 20 лет, что приводит к быстрому развитию цирроза, а при высоких дозах и некроза, возможны гематомы.

Из организма он выводится преимущественно печенью с желчью.

Плутоний способен преодолевать плацентарный барьер, но в плод его поступает в 10 раз меньше от количества, которое концентрируется в плаценте.

Изотоп с периодом полураспада 87,7 года обладает высокой генетической эффективностью, индуцируя хромосомные аберрации, развитие злокачественных опухолей, локализация последних зависит от возраста животных: у молодых – в позвонках и костях головы, у взрослых – в основном в костях конечностей.

5.2.6. Метаболизм и токсикология трития - ³H

Тритий – изотоп водорода с массовым числом 3,017, его Т_физ = 12,34 года, является β-излучателем с Е_мах = 16,8 кэВ. Пробег β-частиц трития в биологических тканях – около 6 мкм.

Его соединения в виде тяжёлой воды, являющейся универсальным растворителем, в быстро и легко поступают в организм и все его структуры. Он выводится из организма с мочой, потом и в меньшей мере по другим путям. Т_эфф – 10 суток, но около 1% его плотно удерживается в организме и почти не выводится. Он избирательно накапливается в ядерных структурах клеток (включения тимидина) и в их цитоплазме (включение цитидина), а потому хронически и непрерывно их облучает.

Тритий угнетает кроветворение, поражает эндотелий и мышечные клетки стенок кровеносных сосудов и вызывает геморрагический синдром, поражает генетический аппарат, центральную и периферическую нервную систему, приводит к уменьшению массы головного мозга и содержания в нём ДНК и белка, стимулирует развитие лейкемии и злокачественных опухолей, особенно молочных желёз, свободно проникает через плацентарный барьер и поступает в плод, вызывая в последнем генетические и соматические изменения.

Таким образом, действие трития наблюдается при его поступлении внутрь организма, а как внешний излучатель он безопасен.

Следовательно, стимуляция водного обмена увеличивает выведение трития из организма и тем самым уменьшает его облучаемость.

5.2.7. Метаболизм и токсикология углерода - ¹⁴С

Известно два стабильных изотопа ¹²С и ¹³С, а также шесть радиоактивных и основной из них ¹⁴С. Его Т_физ – 5730 лет. Получается в атмосфере из атомов азота под воздействием нейтронов, прилетающих из космоса, а также при облучении нейтронами азота в реакторах.

¹⁴С является β-излучателем с Е_мах = 0,155 МэВ и по радиотоксичности относится к группе «Г».

В организм он поступает в виде соединений всеми известными путями, распределяется и включается во все структуры. Выводится в основном лёгкими в виде диоксида.

¹⁴С своим β-излучением оказывает прямое повреждающее действие на все структуры организма. А так как он интепнсивно используется в вентиляции лёгких, то преимущественно они и поражаются, а именно стенки альвеол. Во многом его действие подобно действию трития.

5.2.8. Метаболизм и токсикология радия- ²²⁶Ra

Изотопы ²²⁶Ra с Т_физ = 1622 года и ²²⁸Ra сТ_физ = 6,7 года относятся к семейству ²³⁸U. Другие изотопы радия относятся к актиниевому и ториевому семействам.

В сумме радиоизотопы радия и их производные при радиоактивном распаде являются α-, β- и γ-излучателями с широким спектром энергий от 0,18 до 7,68 МэВ.

В биологических системах животного и растительного миров они ведут себя во многом как кальций и стронций.

От 20 до 70% радиоизотопов радия, поступивших в пищеварительный тракт, всасываются в кровь и распределяются в основном в крови, мышцах, коже и более всего в костях.

В первые сутки после поступления из организма его выводится более половины с калом – 95 % и мочой – 5%.

Большие энергия и Т_эфф обусловливают высокую токсичность радия. В итоге развиваются анемия, лейкопения, лучевой пневмонит и дермит, декальцификация костей, а в отдалённом периоде – остосаркома, раки кожи и лёгких, пневмосклероз.

5.2.9. Метаболизм и токсикология рутения- ¹⁰⁶Ru

Рутений представлен 7 стабильными и 14 радиоактивными изотопами. Наиболее опасен ¹⁰⁶Ru с Т_физ = 1 году. Это Т_эфф β- излучатель с энергией 0,04 МэВ. Его дочерний продукт распада ¹⁰³Ru с Т_физ = 30 суток является β-излучателем с энергией 3,53 МэВ, максимальным пробегом в тканях – 0,02 мм, а также γ-излучателем с энергией 0,51 МэВ.

Рутений легко мигрирует в почве и растениях, но в последних концентрируется в основном в корнях. У животных и человека 1,7% его из пищевых масс поступает в кровь, а затем из этого количества накапливается в печени – 5-10%, мышцах, костях, яичках, селезёнке, лёгких. Выводится преимущественно почками – до 80%. У молочных животных с молоком рутения выводится около 0,1% от поступившего.

Производный ¹⁰⁰Ru, являющийся β-излучателем с пробегом в тканях до 1,7 см, тяжело поражает кишечник в виде язвенно-некротического колита. В организме приводит к развитию лейкемии, злокачественных опухолей молочных желёз и кишечника, печени, деструктивным изменением лимфоузлов и фолликулов селезёнки.

5.2.10. Метаболизм и токсикология циркония- ⁹⁰Zr

Известно 5 стабильных изотопов и 9 искусственных радионуклидов циркония. Из них ⁹⁰Zr является одним из основных компонентов продуктов ядерного деления урана на АЭС и при ядерных взрывах. Его Т_физ = 65 дней. Является β- и γ-излучателем с энергией излучений: β-частиц – 0,371-0,84 МэВ; γ – 0,721 МэВ. Относится к группе средней радиотоксичности.

Из почвы растениями усваивается слабо и в основном концентрируется в корнях. Его роль в растениях пока не выяснена.

В организмы животных и человека поступает с пищей и преимущественно ингаляционным путём с пылью. Большая его часть откладывается в костях – 30-40% и в печени – 5-10%. Из организма выводится в основном через желудочно-кишечный тракт и в меньшей мере через почки, которые в основном и поражает.

5.2.11. Метаболизм и токсикология цинка- ⁶⁵Zn

Известно 12 стабильных изотопов, а также получены искусственные радионуклиды цинка. Среди последних наиболее радиотоксичен ⁶⁵Zn с Т_физ = 246 суткам. Является β- и γ-излучателем с энергией излучений: β-частицы – 0,324 МэВ; γ-лучи – 1,19 МэВ.

Цинк относится к жизненно необходимым элементам растений и животных. Из желудочно-кишечного тракта и кожи легко поступает в кровь, интенсивнее у молодых, и концентрируется в печени, поджелудочной железе, гипофизе, половых железах и костях. Достаточно долго задерживается в костях и угнетает гемопоэз.

Относится к группе средней радиотоксичности - «Г».

5.2.12. Метаболизм и токсикология иттрия- ⁹⁰Y и ⁹¹Y

Иттрий образуется в ТВЭЛах из продуктов деления урана. Известно 1 стабильный и 20 радиоактивных изотопов иттрия. Практическое значение имеют ⁹⁰Y и ⁹¹Y с Т_физ = 64 часа и Т_физ = 58,8 суток. ⁹⁰Y – чистый β-излучатель с энергией излучений Е = 2,27 и 0,513 МэВ, а ⁹¹Y - β- и γ-излучатель с энергией излучений: β-частиц – 1,545 МэВ (99,78%) и 0,34 МэВ (0,22%), γ-лучей – 1,21 МэВ.

При поступлении в организм с продуктами питания только около 1% его всасывается в кровь, а 99% пробрасывается по пищеварительной трубке. Наиболее интенсивно откладывается в костях, печени и селезёнке, образуя стойкие соединения с белками и потому там длительно задерживается. Из организма выводится с калом и мочой. Относится к группе средней радиотоксичности.

5.2.13. Метаболизм и токсикология радона– ²²²Rn и ²²⁰Rn

Радон представ­ляет собой инертный благородный одноатомный газ, не имеющий вкуса и запаха (в 7,5 раза тяжелее воздуха). Он растворим в воде, но при кипяче­нии полностью из нее улетучивается.

В радиоактивных рядах ²³⁸U, ²³²Th образуются альфа-активные радиоизотопы инертного газа ра­дона: ²²²Rn (радон), ²²⁰Rn (торон).

Схема образования и распада ²²²Rn:

²²⁶Ra (1620 лет) – α → ²²²Rn (3,82 дня) – α → ²¹⁸Ро (3,05 дня) – α → ²¹⁴Рb (26,8 мин) – β → ^2l4Bi (19,7 мин) – β → ²¹⁴Ро (1,6 х 10^-4 с) – α → ²¹⁰РЬ (22 года) – β

Изотопы радона являются альфа-излучателями. Полагают, что радон-222 по вкладу в суммарную дозу облучения челове­ка и животных примерно в 20 раз превышает радон-220 (торон).

Характерная особенность изотопов родона – спо­собность создавать на соприкасающихся с ними те­лах радиоактивный осадок, состоящий из дочерних продуктов радиоактивного распада радона - короткоживущих и долгоживущих изотопов полония, свинца, висмута.

Изотопы радона и продукты их распада широ­ко распространены в природе. Они содержатся в гор­ных породах, воде, воздухе, природном газе, нефти и т.д., поэтому целесообразно выделить из этих объектов те источники радона, которые оказывают непосредственное или потенциальное воздействие на организм человека - это почва и горные породы, строительные материалы, воздух и вода.

Почва и горные породы являются как непос­редственным источником радона, так и природны­ми материалами, которые используются в строительстве (песок, глина, гранит, ил). Радионуклиды, воз­главляющие радиоактивные семейства, широко рас­пространены в породах и минералах природного происхождения, хотя и в малых концентрациях (сред­ние значения для ²³⁸U - 33 Бк/кг, для ²³²Th - 34 Бк/кг). Образующийся при их распаде радон через трещины и поры в породах земной поверхности и строи­тельных изделиях непрерывно поступает в атмосфер­ный воздух, в жилые и рабочие помещения.

Высокие концентрации радона в почвенном воздухе образуются:

· при неглубоком залегании гранитных пород и хорошо проницаемых осадочных отложений, пе­рекрывающих их;

· в зонах тектонических нарушений, проника­ющих в осадочный чехол и являющихся путями миг­рации радона;

· в зонах палеоврезов, заполненных хорошо проницаемыми песчано-гравийными отложениями, при неглубоко залегающих гранитных породах фун­дамента;

· в зонах развития моренных радоногенериру-ющих отложений.

По­ступая внутрь помещения тем или иным путем, ра­дон накапливается и в результате в помещении мо­гут возникнуть довольно высокие уровни его концент­рации радона, особенно если дом стоит на грунте с относительно высоким содержанием естественных радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной естественной радиоактивностью.

Концентрацию радона в воздухе определяют по его активности в кубическом метре - Бк/м³.

Человек большую часть своей жизни (около 80 % времени) проводит в помещениях (жилье, ра­бочие места). Полагают, что среднегодовая концен­трация радона в них в 20 Бк/м³ формирует индиви­дуальную дозовую нагрузку 1 мЗв/год.

В воздухе помещений большинства зданий среднегодовые концентрации радона и его дочерних продуктов не превышают 40 Бк/м³ и только в 1-1,5 % домов эти концентрации могут быть более 100 Бк/м³. Встречаются, однако, случаи исключительно высо­кого содержания радона в жилых помещениях - до 1000 Бк/м³ и даже больше.

Скорость проникновения исходящего из земли радона в помещение фактически определяется тол­щиной и целостностью (т.е. количеством трещин и микротрещин) межэтажных перекрытий.

Достаточно важным источ­ником поступления радона в жилые помещения пред­ставляют собой вода и природный газ. Концентра­ция радона в обычно используемой воде чрезвычай­но мала, но в некоторых источниках, особенно глубоких колодцах или артезианских скважинах она содержит много радона. Наибольшая зарегистри­рованная удельная радиоактивность воды в систе­мах водоснабжения составляет 100 млн. Бк/м³, наи­меньшая равна нулю.

Гораздо большую опасность представляет по­падание паров воды с высоким содержанием радо­на в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате. В сред­нем концентрация радона в ванной комнате пример­но в три раза выше, чем в кухне, и приблизительно в 40 раз выше, чем в жилых комнатах.

Радон проникает также в природный газ под землей. Поэтому концентрация радона в по­мещении может заметно возрасти, если кухонные плиты, отопительные и другие нагревательные ус­тройства, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой.

В 80-е годы в ряде стран были приняты норма­тивы, регламентирующие содержание радона в жи­лых помещениях. В большинстве стран установле­ны следующие контрольные уровни для среднегодо­вой эквивалентной равновесной концентрации ра­дона в жилищах: во вновь строящихся домах - не более 50-100 Бк/м³, для существующих жилищ - не более 100-400 Бк/м³.

Если не удается снизить концентрацию ниже, как правило, 400 Бк/м³, решается вопрос о переселе­нии жильцов, так как есть опасность после 25-30 лет жизни в таком доме накопить дозу, при которой риск пострадать составит 2,5 %.

Из соотношения риск-экспо­зиция следует, что, например, прожив в квартире с концентрацией радона 200 Бк/м³ всю жизнь, средне­статистический житель получит суммарную дозу около 80 бэр (800 мЗв).

Сле­дует постоянно иметь в виду, что концентрация ра­дона в помещениях также возрастает при недоста­точном их проветривании.

Специалисты по эпидемиологии и гиги­ене окружающей среды считают, что концентрация радона может быть причиной рака легких у людей, проживающих в районах повышенного естественно­го радиационного фона, даже в том случае, если они не подвергались другим вредным воздействиям.

Образующиеся в результате распада радона в воздухе его ДПР (дочерние продукты распада) фиксируются микродисперсной пылью, которые и вдыхаются. Ра­диоактивные аэрозоли осаждаются в лёгких, а ДПР радона альфа- и бета- частицами облучают их структуры и обус­ловливают свыше 97 % дозы, связанной с радоном. Таким образом, большая часть облучения исходит от дочерних продуктов распада радона. Основной медико-биологический эффект облучения от радо­на и его ДПР - рак легких.

Глава 6.