ИСТОЧНИКИ И ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ
В ОРГАНИЗМ
До середины XX в. природные источники ионизирующих излучений были единственными в облучении человека, создавая естественный радиационный фон (ЕРФ). Основным дозообразующим компонентом ЕРФ является земное излучение от естественных радионуклидов, существующих на протяжении всей истории Земли. Космическое излучение и излучение природных радионуклидов, содержащихся в почве, воде и воздухе, составляют естественный фон излучения, к которому адаптирована современная биота. Наименьший уровень природной радиоактивности у поверхности моря и в его верхних слоях, а наибольший — в горах с гранитными породами. Он колеблется от 8—12 до 20—50мкР/ч. Космическое излучение на большей части территории России составляет 28— О мрад/год с максимальными величинами в горах. В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего излучения составляет в год около 200 мР, хотя это значение может колебаться в разных регионах земного шара от 50 до 1000 мР/год и более.
Естественная радиоактивность определяется содержанием радионуклидов в почвах. За год суммарное количество естественных продуктов их деления на Земле эквивалентно количеству продуктов деления от взрыва одной атомной бомбы небольшой мощности. Естественная радиоактивность атмосферы определяется в основном содержанием радона, гидросферы — содержанием урана, радия, радона. От этих источников человек подвергается воздействию как внешнего (в результате излучения радионуклидов, находящихся в окружающей среде), так и внутреннего облучения (за счет радионуклидов, попадающих внутрь организма с воздухом, водой и продуктами питания). Большинство исследователей считают, что наибольшее значение имеют источники внутреннего облучения, которые обусловливают, по данным разных авторов, примерно от 50 до 68 % ЕРФ.
Основное значение во внутреннем облучении имеют поступающие с воздухом, водой и продуктами питания радионуклиды семейств урана-238 и тория-232, их многочисленные дочерние продукты, а также изотоп калия — калий-40. Средняя величина эффективной эквивалентной дозы внутреннего облучения при неизменном фоне составляет 0,72 мЗв/год, из которых основная часть приходится на долю семейства урана (56 %), калия-40 (25 %) и тория (16%).
Основным источником природных радиоактивных элементов, поступающих в организм человека, являются пищевые продукты. Удельная активность изотопов свинца 2|0РЬ и полония 210Ро в растительной пище составляет от 0,02 до 0,37 Бк/кг. Особенно высокая активность 210РЬ и 210Ро обнаружена в чае (до 30,5 Бк/кг). В продуктах животного происхождения (молоке) удельная активность 2*°РЬ колеблется в пределах от 0,013 до 0,18 Бк/кг, а 210Ро -от 0,13 до 3,3 Бк/кг. Таким образом, суммарная радиоактивность растений в 10 раз выше, чем тканей животных. Поверхностные водоисточники могут также содержать повышенное количество радионуклидов.
В настоящее время естественный радиационный фон в результате деятельности человека качественно и количественно изменился. Повышение ЕРФ под влиянием новых видов технологической деятельности человека получило название техногенно-усиленного фона. Примерами такой деятельности являются широкое применение минеральных удобрений, содержащих примеси урана (например, фосфорных); увеличение добычи урановых руд; массовое увеличение числа авиационных перевозок, при которых космическое облучение растет.
Среднегодовая эквивалентная доза облучения всего тела человека естественными источниками ионизирующих излучений примерно была равна 1 мЗв (100 мбэр). Однако с учетом техногенно-усиленного фона, поданным ООН, значение эффективной эквивалентной дозы облучения увеличилось в 2 раза—до 2 мЗв (200 мбэр) в год (1982). В наиболее развитых странах уровень фоновой радиации достигает 3—4 мЗв в год.
Радиоактивное загрязнение биосферы связано с антропогенным воздействием, к основным источникам которого относятся производство и испытание ядерного оружия, строительство атомных электростанций (АЭС) и ядерных научно-исследовательских учреждений, сжигание угля. За 15 лет (с 1971 по 1986 г.) в 14 странах мира на предприятиях атомной промышленности произошло 152 аварии разной степени сложности, с разными последствиями для населения и окружающей среды. Крупные аварии произошли в Великобритании, США и СССР. Серьезную опасность загрязнений представляют аварийные выбросы радиоактивных материалов на названных объектах. Крупнейшие аварийные выбросы радиоактивных материалов произошли в 1957 г. на Южном Урале (Челябинская обл., окрестности г. Кыштыма) и в апреле 1986 г. в Чернобыле. Общая загрязненная площадь в результате чернобыльской аварии составила в первые дни около 200 тыс. км2. Радиоактивные осадки достигли Западной Европы, Кольского полуострова, Кавказа. Выбросы в атмосферу при аварии на ЧАЭС имели специфический состав — в первые недели после взрыва основным был радиоактивный йод, затем — радиоизотопы цезия- 137, стронция-90.
При густом растительном покрове травянистой растительностью сорбируется около 80 % выпавших радионуклидов, при редком — 40%, остальная часть радионуклидов попадает в почву. Миграция значительной части выпавших радионуклидов происходит с водой по гидрологической сети.
По радиоэкологической значимости наибольший вклад в радиационную нагрузку вносят следующие элементы: 3Н, 14С, 137Cs, 238U, 234J, 226Ra, 222Rn, 2l0Po, 239Ru, 90Sr (Клюев, 1993).
Практика обезвреживания радиоактивных отходов заключается в их разбавлении, рассеянии и длительном хранении путем остекловывания, цементирования, захоронения в слабопроницаемые участки литосферы. Отходы, разбавленные и рассеянные человеком, накапливаются в элементах биосферы, передаются по пищевым цепям и в конечных их звеньях достигают величин, намного превышающих установленные нормативы. Радиоактивные выбросы и отходы становятся безопасными для окружающей среды в течение промежутка времени, равного 20 периодам полураспада входящих в их состав радиоактивных элементов, основу которых составляют l37Cs, 90Sr. Период полураспада стронция-90 равен 28,5 года, цезия- 1 37 — 30,2 года, и для их естественной дезактивации потребуется соответственно 570 и 604 года, что сопоставимо с продолжительностью исторических эпох. Техногенный пресс за счет 90Sr на порядок, a ^Cs в тысячу раз и более превышает их естественное содержание. Зона максимальной аккумуляции этих радионуклидов за счет их глобальных выпадений сформировалась в Северном полушарии между 20" и 60° с. ш., с наибольшей активностью в лесных заболоченных ландшафтах.
Для случаев возникновения радиационных аварий были разработаны временно допустимые уровни (ВДУ) и допустимые уровни (ДУ) поступления радионуклидов внутрь организма с учетом интегральных поглощенных доз за ряд последующих лет. ВДУ активности радиоактивных веществ в продуктах питания в этих условиях рассчитывают, исходя из того, что интегральные дозы облучения тела человека не должны превышать 0,1 3 в/год, а дозы облучения щитовидной железы — 0,3 Зв/грд.
Принятые комиссией Codex Alimentarius ФАО/ВОЗ допустимые уровни радиоактивных веществ в загрязненных пищевых продуктах, реализуемых на международном рынке и предназначенных для всеобщего потребления, составляют: для цезия и йода— 1000 Бк/кг, для стронция — 100, для плутония и америция — 1 Бк/кг.
Для молока и продуктов детского питания допустимые уровни активности составляют: для цезия — 1000 Бк/кг, для стронция и йода— 100, для плутония и америция — 1 Бк/кг. По мнению ВОЗ, предлагаемые уровни основаны на критериях, обеспечивающих охрану здоровья и безопасность населения.
У человека в процессе эволюции не выработались специальные защитные механизмы от ионизирующих излучений, и с целью предотвращения неблагоприятных последствий для населения по рекомендации Международной комиссии по радиационной защите ожидаемая эффективная эквивалентная доза не должна превышать 5 мЗв за любой год радиоактивного воздействия.
Различают поверхностное (воздушное, аэральное) и структурное (корневое, почвенное) загрязнение пищевых продуктов радионуклидами. При поверхностном загрязнении радиоактивные вещества, переносимые воздушной средой, оседают на поверхности продуктов, частично проникая внутрь растительной ткани. Более эффективно радиоактивные вещества удерживаются на растениях с опушенными листьями и стеблями, в складках листьев и соцветиях. При этом задерживаются не только растворимые формы радиоактивных соединений, но и нерастворимые. Аэральное радиоактивное загрязнение растений происходит в результате выпадения радиоактивных осадков из атмосферы при ядерных взрывах, авариях на АЭС. Выпадая на вегетирующие посевы, часть их оседает на поверхности почвы. Радионуклиды проникают в ткани наземных органов растений при мокрых выпадениях — с дождем, а при сухих — после дождя. При высокой влажности воздуха радионуклиды проникают в ткани растений эффективнее, чем при низкой. Поверхностное загрязнение радионуклидами относительно легко удаляется даже через несколько недель.
Структурное загрязнение радионуклидами обусловлено физико-химическими свойствами радиоактивных веществ, составом почвы, физиологическими особенностями растений. Попадающие в атмосферу радиоактивные вещества в конечном счете концентрируются в почве. Радионуклиды, выпавшие на поверхности почвы, на протяжении многих лет остаются в ее верхнем слое, постоянно мигрируя на несколько сантиметров в год в более глубокие слои. Это в дальнейшем приводит к их накоплению в большинстве растений с хорошо развитой и глубоко проникающей корневой системой. Через несколько лет после радиоактивных выпадений на земную поверхность поступление радионуклидов в растения из почвы становится основным путем попадания их в пищу человека и в корм животных. Радиоактивные вещества, попадающие в почву, могут частично вымываться из нее и попадать в грунтовые воды.
Наиболее высокие уровни перехода 90Sr и 137Cs из почвы в растения наблюдаются на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава, меньше — на серых лесных почвах и самые низкие — на черноземах. Из кислых почв радионуклиды
поступают в растения в значительно больших количествах, чем из слабокислых, нейтральных или слабощелочных почв. Отношение содержания радионуклидов в единице растительной массы к содержанию их в единице массы почвы или в единице объема раствора называется коэффициентом накопления. Радионуклиды, поступившие в надземную часть растений, в основном концентрируются в соломе (листья, стебли), меньше — в мякине (колосья, метелки без зерна) и в небольших количествах — в зерне. С возрастом растений увеличивается абсолютное количество радионуклидов в надземных органах и снижается их содержание на единицу массы сухого вещества.
Содержание радионуклидов в единице массы уменьшается по мере увеличения урожая. В товарной части растениеводческой продукции (зерно, корнеплоды, клубни) больше всего 90Sr и 137Cs на единицу массы урожая содержат корнеплоды (свекла, морковь) и бобовые (горох, соя, вика), за ними следуют картофель и зерновые злаки. Озимые зерновые культуры (пшеница, рожь) накапливают в 2—2,5 раза меньше 90Sr и 137Cs, чем яровые (пшеница, ячмень, овес). Больше всего 90Sr накапливается в корнеплодах столовой свеклы и меньше всего — в плодах томатов и клубнях картофеля.
По степени накопления радиоактивных веществ растения располагаются в следующем порядке: табак (листья) > свекла (корнеплоды) > бобовые > картофель (клубнеплоды) > пшеница (зерно) >, естественная травянистая растительность (листья и стебли). Быстрее всего из почвы в растения поступает стронций-90, строн-ций-89, йод-131 барий-140 и цезий-137. Уменьшению поступления в растения 90Sr способствует внесение известковых, a 137Cs — калийных удобрений. Внсение органических удобрений уменьшает поступление в растения цезия и стронция в 2—3 раза. Внесение минеральных азотных удобрений либо не оказывает существенного влияния на усвоение растениями радионуклидов, либо увеличивает его. Орошение резко увеличивает интенсивность перехода радионуклидов из почвы в растения, особенно при дождевании.
В Беларуси в результате аварии на Чернобыльской АЭС основным загрязнителем пахотного слоя почв и растениеводческой продукции является цезий-137. В большинстве обрабатываемых угодий он равномерно распределился в пределах пахотного слоя, а на необрабатываемых землях находится в пределах дернины. Стронций-90 более подвижен в почвенной среде и перемещается по почвенному профилю в пределах метрового слоя. К основным факторам, определяющим степень загрязнения продукции растениеводства радионуклидами, относятся:
« агрохимические и агрофизические свойства почвы;
в содержание в ней элементов минерального питания, особенно элементов — аналогов основных загрязнителей (Са, К);
» распределение радионуклидов по почвенному профилю и водный режим почвы.
Чем меньше доля радионуклида в общей концентрации радионуклид + элемент-аналог, тем меньше поступает его в растение. Чем больше влажность корнеобитаемого слоя и концентрация радионуклида, тем больше его поглощение. Для снижения поступления в растения радионуклидов необходимо:
• поддержание уровня грунтовых вод на глубине не менее 75—
100 см от поверхности;
• внесение повышенных доз Са и К;
• внесение минеральных удобрений в подпахотный слой по
чвы, запашка верхнего загрязненного слоя на глубину 60—80 см
с внесением в него Са и К (Афанасик и др., 2001).
При загрязнении радионуклидами содержание марганца в золе мать-и-мачехи, крапивы двудомной, хвоща лесного, щитовника мужского, мхов уменьшается на промплощадке до 0,03—0,05 %, в лесу до 0,12—0,19% при норме 0,25—0,60%. Марганец играет важную роль в процессах фотосинтеза и в азотном обмене. Поглощение растениями радионуклидов ведет к перестройке механизма фотосинтеза и азотного обмена, роль марганца начинают выполнять радионуклиды. При загрязнении радионуклидами частота хромосомных аберраций в мужских половых клетках в пыльниках растений возрастает в 2 раза.
Радиоактивность большинства источников пресной воды невелика и определяется присутствием в основном ^К и 226Ra. Радиоактивное загрязнение пресных вод носит локальный характер и связано с попаданием в них урана и отходов атомной промышленности. При эксплуатации АЭС в биосферный цикл поступают 3Н, 14С.
Пути поступления радионуклидов в организм человека с пищей достаточно сложны и разнообразны. Подавляющая часть радионуклидов поступает в организм человека по пищевым цепям. Основным каналом вовлечения радионуклидов в пищевые цепи является сельское хозяйство. Растения могут загрязняться в процессе выпадения радионуклидов из воздуха (аэральный путь загрязнения). В то же время выпавшие радионуклиды попадают в почву, из почвы — в корни растений и снова через растения — в организм животного и человека.
Значительная часть радионуклидов поступает в организм человека по пищевой цепи: почва — сельскохозяйственные животные — продукция животноводства — человек. Радионуклиды поступают в организм животных через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт с пищей и через поверхность кожи. Жвачные животные потребляют много грубых и сочных кормов. С травой в их организм попадает большое количество радионуклидов, выпавших на пастбище. Продукты животноводства (особенно молоко и молочные продукты) — основной источник радионуклидов для человека. В некоторых случаях с растительной пищей в организм человека может поступать до 40—60 % 137Cs и 90 Sr/
Наиболее интенсивно радионуклиды накапливаются у молодых животных. Отложение 90Sr в организме животных зависит от уровня кальциевого питания. Насыщение кальцием рациона, содержащего относительно мало этого элемента, позволяет снизить накопление радиостронция в скелете в 2—4 раза. Мягкие органы и ткани накапливают небольшое количество 90Sr. Более высокие концентрации радионуклида отмечаются у мелких животных (овцы, козы), а сравнительно низкие — у крупного рогатого скота, свиней, лошадей. Концентрация 90Sr в сале и внутреннем жире обычно в несколько раз ниже, чем в мышечной ткани. Закономерности накопления 137Cs в организме животных имеют много общего с особенностями отложения 90Sr. Цезий выводится из организма животных быстрее, чем 90Sr. Радиоактивные продукты деления выводятся в основном через желудочно-кишечный тракт. Исключение составляют радиоактивные изотопы йода, которые экскретируются из организма в основном через почки. Чем выше молочная продуктивность, тем большее количество радионуклидов выделяется с суточным удоем. В конце лактации концентрация 90Sr и 1311 в расчете на 1 л молока возрастает примерно в 1,5 раза. Поступление этих радионуклидов в молоко снижается при добавлении в рацион коров йодистого натрия и карбоната кальция. После выпадения продуктов ядерного деления на местности возможно интенсивное загрязнение куриных яиц радиоактивными веществами, особенно если куры значительную часть времени находятся вне помещения.
Можно выделить следующие пути поступления радионуклидов в организм человека: растение — человек; растение — животное — молоко — человек; растение — животное — мясо — человек; атмосфера — осадки — водоемы — рыба — человек; вода — человек; вода — гидробионты — рыба — человек.
Кроме пищевого радионуклиды поступают в организм воздушным и кожным путями. Воздушный путь наиболее опасен в период рассеивания радионуклидов после аварии или выброса в атмосферу из-за большого объема легочной вентиляции и высокого коэффициента захвата и усвоения организмом изотопов из воздуха.
В зависимости от природы и химических соединений радионуклида процент его всасывания в пищеварительном тракте колеблется от нескольких сотых (цирконий, ниобий, редкоземельные элементы, включая лантаниды) до нескольких единиц (висмут, барий, полоний), десятков (железо, кобальт, стронций, радий) и до сотен (тритий, натрий, калий) процентов. Всасывание через неповрежденную кожу, как правило, незначительно. Только тритий легко всасывается в кровь через кожу.
Радиоактивные изотопы (I) накапливаются в организме так же, как и нерадиоактивные формы. Некоторые радионуклиды обладают химическим сродством с биогенными элементами, необходимыми организму. Установлено, что 90Sr включается в круговорот подобно кальцию, 137Cs — подобно калию. Основные природные радионуклиды в наземной биоте— 14С, 40К, 210РЬ, 210Ро. Два последних радионуклида концентрируются в костных тканях.
В окружающей среде радионуклиды рассеиваются и могут концентрироваться живыми организмами при прохождении по пищевым цепям. Радионуклиды активно концентрируются микроорганизмами. Их концентрации в микроорганизмах могут в 300 раз превышать содержание радионуклидов в окружающей среде.
6.4.3. УСТОЙЧИВОСТЬ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИИ
Среди растений наиболее высокой радиационной устойчивостью обладают водоросли, лишайники, мхи. Их жизнедеятельность наблюдается при уровнях радиации 10—100 кР. Среди семенных растений наиболее радиочувствительные хвойные породы. Лиственные породы в 5—8 раз устойчивее хвойных. Уровень радиации, вызывающий гибель половины растений (LD50), составляет для хвойных пород 380—1200 Р, а для лиственных —2000—100000 Р. Травы примерно в 10 раз устойчивее древесных растений. Среди культурных растений люпин, эспарцет, люцерна, клевер при малых и более высоких дозах испытывают радиостимуляцию. Пшеница, ячмень, просо, лен, горох проявляют радиостимуляцию при малых и угнетение развития при более высоких концентрациях радионуклидов в почве.
Сравнительно высокие показатели радиоустойчивости характерны для почвенных простейших, бактерий. LD50/30(доза, после получения которой половина организмов гибнет за 30 дней) составляет у них 100—500 кР. Радиоустойчивость многоклеточных животных в среднем тем ниже, чем выше уровень их организации. В частности, ^Ао/зо составляет у круглых червей 10—400 кР, кольчатых червей 50—160, паукообразных 8—150, ракообразных (мокрицы) 8—100, многоножек 15—180, имаго насекомых 80—200, личинок младших возрастов и куколок насекомых 2—25, млекопитающих 0,2—1,3, человека 0,5кР (Криволуцкий, 1983). У всех организмов особенно чувствительны к воздействию излучений клетки, находящиеся в состоянии быстрого роста и размножения. Повышенные уровни излучения легче переносят партеногенетические формы и гермафродиты, чем обоеполые.
Через 2,5 мес после аварии в Чернобыле в 3 км от АЭС почвенная мезофауна в верхнем 3-сантиметровом слое почвы в сосняках на песчаных почвах была представлена лишь небольшим количеством личинок двукрылых. В результате аварийного выброса радиоактивных элементов она была практически уничтожена. Численность панцирных клещей снизилась в 30—40 раз, ногохвосток — в 9—10 раз. В пахотных почвах влияние радиации было менее губительным, численность почвенных насекомых в них снизилась в 2 раза. Через 2,5 года после аварии общая численность почвенной мезофауны практически полностью восстановилась. Наиболее уязвимым для радиации оказались яйца и ранние стадии постэмбрионального развития беспозвоночных. Наибольшую роль в перераспределении радиоактивных элементов по почвенному профилю играли дождевые черви.
В полевых экспериментах при внесении в черноземную почву плутония-239 через три года численность дождевых червей и личинок насекомых сократилась в 2 раза, клещей — в 5—6, ногохвосток — в 7—8 раз; количество видов панцирных клещей уменьшилось почти вдвое. Восстановление общей численности и видового разнообразия почвенной фауны произошло лишь через 18 лет (Биоиндикаторы и биомониторинг. — Загорск, 1991).
6.4.4. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
В зависимости от распределения в тканях организма различают остеотропные радионуклиды, накапливающиеся преимущественно в костях, — радиоизотопы стронция, кальция, бария, радия, иттрия, циркония, плутония; концентрирующиеся в печени (до 60 %) и частично в костях (до 25 %) — церий, лантан, прометий; равномерно распределяющиеся в тканях организма — тритий, углерод, железо, полоний; накапливающиеся в мышцах — калий, рубидий, цезий; в селезенке и лимфатических узлах — ниобий, рутений. Радиоизотопы йода избирательно накапливаются в щитовидной железе, где их концентрация может быть в 100—200 раз выше, чем в других органах и тканях.
Механизм воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты, в том числе и на человека, подразделяют на три этапа.
Первый этап.На этом физико-химическом этапе, который продолжается тысячные и миллионные доли секунды, в результате поглощения большого количества энергии излучения образуются ионизированные, активные в химическом отношении атомы и молекулы. Происходит множество радиационно-химических реакций, приводящих к разрыву химических связей. Вследствие первичной ионизации в воде образуются свободные радикалы (Н+, ОН- НО2- и др.). Обладая высокой химической активностью, они реагируют с ферментами и тканевыми белками, окисляя или восстанавливая их, что приводит к разрушению молекул белка, изменению ферментных систем, расстройству тканевого дыхания, т. е. к глубокому нарушению биохимических и обменных процессов в органах и тканях и накоплению токсичных для организма соединений.
Второй этап.Он связан с воздействием ионизирующего излучения на клетки организма и продолжается от нескольких секунд до нескольких часов. Поражаются различные структурные элементы ядер клеток, в первую очередь ДНК. Происходит повреждение хромосом, которые являются ответственными за передачу наследственной информации. При этом возникают хромосомные аберрации — поломки, перестройка и фрагментация хромосом, обусловливающие отдаленные онкогенные и генетические последствия.
Третий этап.Этот этап характеризуется воздействием излучения на организм в целом. Его первые проявления могут возникать уже через несколько минут (в зависимости от полученной дозы), усиливаться в течение нескольких месяцев и реализовываться через многие годы.
Чувствительность различных органов и тканей человека к ионизирующему излучению неодинакова. Для одних тканей и клеток характерна большая радиочувствительность, для других — наоборот, большая радиоустойчивость. Наиболее чувствительны к облучению кроветворная ткань, незрелые форменные элементы крови, лимфоциты, железистый аппарат кишок, половые железы, эпителий кожи и хрусталик глаза; менее чувствительны — хрящевая и фиброзная ткани, паренхима внутренних органов, мышцы и нервные клетки.
Радиочувствительность различных клеток варьирует в широких пределах, достигая десятикратных различий между наибольшими и наименьшими значениями повреждающих доз. Молодые клетки соединительной ткани полностью лишаются способности к восстановлению при облучении в дозе около 40 Гр, кроветворные клетки костного мозга полностью погибают уже при дозе 6 Гр.
Поражающеедействие ионизирующего излучения.Это действие зависит от целого ряда факторов. Во-первых, оно носит строго количественный характер, т. е. зависит от дозы. Во-вторых, существенную роль играет и характеристика мощности дозы радиационного воздействия: одно и то же количество энергии излучения, поглощенной клеткой, вызывает тем большее повреждение биологических структур, чем короче срок облучения. Большие дозы воздействия, растянутые во времени, вызывают существенно меньшие повреждения, чем те же дозы, поглощенные за короткий срок.
Таким образом, эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы и временного распределения ее в организме. Облучение может вызвать повреждения от незначительных, не дающих клинической картины, до смертельных. Однократное острое, а также пролонгированное, дробное или хроническое облучение увеличивают риск отдаленных эффектов — рака и генетических нарушений.
Оценка риска появления злокачественных опухолей в значительной мере основана на результатах обследования пострадавших
при атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки и подтверждается результатами обследований пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС.
Острое облучение в дозе 0,25 Гр еще не приводит к заметным изменениям в организме. При дозе 0,25—0,50 Гр наблюдаются изменения показателей крови и другие незначительные нарушения. Доза 0,5—1 Гр вызывает более значительные изменения показателей крови — снижение числа лейкоцитов и тромбоцитов, изменение показателей обмена, иммунитета, вегетативные нарушения. Пороговой дозой, вызывающей острую лучевую болезнь, принято считать 1 Гр.
Опасность внутреннего облучения обусловлена попаданием и накоплением радионуклидов в организме через продукты питания. Биологические эффекты воздействия таких радиоактивных веществ аналогичны возникающим при внешнем облучении.
Длительность внутреннего и внешнего облучения тканей зависит от периода полураспада радионуклида (фактического ) Тф и периода его полувыведения из организма (биологического ) Тб. С учетом этих двух показателей вычисляется эффективный период Гдф, в течение которого активность радионуклида уменьшается вдвое: Тэф= ТфТ6 /(Тф + Т6). У разных радионуклидов Тэф колеблется от нескольких часов и суток (например, '311) до десятков лет (90Sr, 137Cs) и десятков тысяч лет (239Ри). Биологическое действие радиоактивных веществ различных химических классов избирательно.
Йод (I).Радиоактивные изотопы йода (1311) могут поступать в организм человека через органы пищеварения, дыхания, кожу, раневые и ожоговые поверхности. Поступающий в организм радиоактивный йод быстро всасывается в кровь и лимфу. В течение первого часа в верхнем отделе тонкого кишечника всасывается от 80 до 90 % йода. По накоплению йода органы и ткани образуют убывающий ряд: щитовидная железа > почки > печень > мышцы > кости. Снижение уровня гормонов в организме под воздействием радиоактивного йода, их неполноценность, а также возрастающая при этом потребность в них приводят к нарушению нейроэндок-ринных коррелятивных связей в звене гипофиз — щитовидная железа с последующим вовлечением в процесс и других эндокринных органов. Основным путем выведения йода из организма являются почки. Из организма в целом, щитовидной железы, печени, почек, селезенки, скелета йод выводится с Т6, равным 138, 138, 7, 7, 7 и 12 сут соответственно. Меры профилактики и помощи при поступлении радиоактивного йода в организм заключаются в ежесуточном потреблении солей нерадиоактивного йода, г: йодида калия — 0,2, йодида натрия — 0,2, сайодина — 0,5 или тереостатиков (мерказо-лил 0,01, 6-метилтиоурацил 0,25, перхлорат калия 0,25).
Цезий (Cs).Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа — 133Cs — и 23 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 123 до 132 и от 134 до 144. Наибольшее значение имеет радиоактивный изотоп 137Cs. В 2000 г. от АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено около 22,2 • 1019 Бк 137Cs. Этот изотоп поступает в организм человека преимущественно с пищевыми продуктами (через органы дыхания попадает примерно 0,25 % его количества) и практически полностью всасывается в пищеварительном тракте. Примерно 80 % его откладывается в мышечной ткани, 8 % — в костях. По степени концентрирования 137Cs все ткани и органы распределяются следующим образом: мышцы > > почки > печень > кости > мозг > эритроциты > плазма крови. Около 10 % 137Cs быстро экскретируется из организма, 90 % его выводится более медленными темпами. Биологический период полувыведения этого радионуклида у взрослых колеблется от 10 до 200 сут, составляя в среднем 100 сут, поэтому содержание его в организме человека практически полностью определяется его поступлением с пищевыми продуктами в течение года и, следовательно, зависит от степени загрязненности продуктов 137Cs. В Российской Федерации радиационная безопасность пищевой продукции определяется ее соответствием допустимым уровням удельной активности 137Cs. Допустимые уровни этого изотопа составляют в грибах 500 Бк/кг, поваренной соли — 300, сливочном масле, шоколаде, рыбе, овощах, сахаре, мясе —100—160, хлебе, крупах, зерне, сырах— 40—80 Бк/кг, растительном масле, молоке 40—80 Бк/л, питьевой воде — 8 Бк/л (приложение 2).
При увеличении содержания в пищевом рационе солей калия, натрия, а также воды, пищевых волокон происходит ускорение выведения 137Cs и замедление его всасывания. Эта особенность обмена позволила разработать высокоэффективные адсорбенты-протекторы, такие, как берлинская лазурь, пектиновые вещества и др., связывающие 137Cs в пищеварительном тракте и тем самым ускоряющие его выделение из организма.
Стронций(Sr). Природный стронций, как и другие радионуклиды, состоит из смеси стабильных и нестабильных изотопов. Как аналог кальция стронций активно участвует в обмене веществ растений. Относительно большое количество радиоактивного изотопа 90Sr накапливают бобовые культуры, корне- и клубнеплоды, злаки.
Радионуклид 90Sr поступает в организм через желудочно-кишечный тракт, легкие и кожу. Уровни всасывания стронция из желудочно-кишечного тракта колеблются от 5 до 100 %. Стронций быстро всасывается в кровь и лимфу из легких.
Важное значение при выведении стронция из желудочно-кишечного тракта имеет диета. Его всасывание уменьшается с повышением содержания в пище солей кальция и фосфора, а также при введении высоких доз тироксина.
Независимо от пути поступления в организм растворимые соединения радиоктивного стронция в основном накапливается в скелете В мягких тканях задерживается менее 1 %, остальное количество откладывается в костной ткани. Со временем в костях концентрируется большое количество стронция, располагающегося в различных слоях костной ткани, а также в зонах ее роста, что приводит к формированию в организме участков с высокой радиоактивностью. Биологический период полувыведения 90Sr из организма составляет от 90 до 154 сут.
Именно 90Sr в первую очередь вызывает лейкемию. В организм человека он попадает преимущественно с растительной пищей, молочными продуктами и яйцами. Радиационное поражение организма 90Sr увеличивается за счет его дочернего продукта иттрия — 90Y. Уже через месяц активность 90Y практически достигает равновесного значения и становится равной активности 90Sr. В дальнейшем она определяется периодом полураспада 90Sr. Наличие в организме пары ^Sr/^Y может вызвать поражение половых желез, гипофиза и поджелудочной железы. Допустимые уровни 90Sr в пищевых продуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078—01 составляют в зерне, сырах, рыбе, крупах, муке, сахаре, соли 100— 140 Бк/кг, мясе, овощах, фруктах, сливочном масле, хлебе, макаронных изделиях — 50—80 Бк/кг, растительном масле 50—80 Бк/л, молоке — 25, питьевой воде — 8 Бк/л (см. приложение 2).
6.4.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ
Уменьшения поступления радионуклидов в организм с пищей можно достичь путем снижения их содержания в продуктах с помощью различных приемов, а также использования рационов, содержащих их в минимальном количестве.
За счет обработки пищевого сырья (тщательного мытья, чистки продуктов, отделения малоценных частей) можно удалить от 20 до 60 % радионуклидов. Так, перед мытьем некоторых овощей целесообразно удалять верхние, наиболее загрязненные листья (капуста, лук репчатый и др.). Картофель и корнеплоды обязательно моют дважды: перед очисткой от кожуры и после.
Наиболее предпочтительным способом кулинарной обработки пищевого сырья в условиях повышенного загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами является варка. При отваривании значительная часть радионуклидов переходит в отвар. Использовать отвары в пищу нецелесообразно. Для получения отвара нужно варить продукт в воде 10 мин, а затем слить воду и продолжать варку в новой порции воды. Такой отвар уже можно использовать в пищу: например, он приемлем при приготовлении первых блюд.
Мясо перед приготовлением в течение 2 ч следует замочить в холодной воде, порезав его небольшими кусками, затем снова за- лить холодной водой и варить при слабом кипении в течение 10 мин, слить воду и в новой порции воды варить до готовности. При жарении мяса и рыбы происходит их обезвоживание и на поверхности образуется корочка, препятствующая выведению радионуклидов и других вредных веществ. Поэтому при вероятности загрязнения пищевых продуктов радиоизотопами следует отдавать предпочтение отварным мясным и рыбным блюдам, а также блюдам, приготовленным на пару.
На выведение радионуклидов из продукта в бульон влияют солевой состав и реакция воды. Так, выход 90Sr в бульон из кости составляет (в процентах от активности сырого продукта): при варке в дистиллированной воде — 0,02; в водопроводной — 0,06; в водопроводной с лактатом кальция — 0,18.
Питьевая вода из централизованного водопровода обычно не требует какой-либо дополнительной обработки. Необходимость дополнительной обработки питьевой воды из шахтных колодцев состоит в ее кипячении в течение 15—20 мин. Затем следует ее охладить, отстоять и осторожно, не взмучивая осадка, перелить прозрачный слой в другую посуду.
Существенного снижения содержания радионуклидов в молочных продуктах можно достичь путем получения из молока жировых и белковых концентратов. При переработк<
Дата добавления: 2020-10-01; просмотров: 818;
Поиск по сайту
Узнать еще
- Cварочные источники энергии.
- I. Подготовка, принятие и источники уложения. Причины создания Соборного Уложения
- II. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ДОЛГ И ПУТИ ЕГО ПОГАШЕНИЯ
- IV. Основные источники поступления загрязняющих веществ в водную среду.
- IV. Пути формирования коллектива.
- R-плазмиды, функции, строение. Пути передачи. Механизм множественной лекарственной устойчивости.
- А. Основные источники.
- Абсорбция через дыхательные пути
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
Публикации по медицине
