Особенности радиоактивного загрязнения местности

 

Объекты загрязнения	Нормируемый уровень бета-част./мин х см2
Кожа, нательное и постельное белье	10
Верхняя одежда и обувь	100
Внутренние поверхности  жилых помещений, предметы личного  пользования	100
Внутренние поверхности  служебных помещений и общественных зданий и наружные поверхности установленного в них оборудования	200
Внутренние поверхности  транспортных средств, используемых для перевозки людей	100
Внутренние поверхности  транспортных средств и механизмов, используемых в производственных целях	200
Наружные поверхности  транспортных средств, используемых в контролируемых районах	400
Наружные поверхности  транспортных средств и механизмов, направляемых в неконтролируемые районы или используемые в них	200

 

 

Например, в 1 кг свежего картофеля  содержится около 2,9х10^-9 кюри (Ки) радиоактивного калия, а природная радиоактивность воды не превышает 5х1010^-11 Кил (кюри-литр). Такая их естественная радиоактивность не оказывает вредного влияния на организм человека.

При крупных радиационных авариях происходит загрязнение  внешней среды и дополнительное поступление радионуклидов в продукты питания и воду. В этих случаях они могут оказывать неблагоприятное влияние на здоровье человека.

В целях исключения необоснованного  облучения организма Министерством здравоохранения устанавливаются временные нормативы содержания радионуклидов. В настоящее время действуют “Временно допустимые уровни (ВДУ) содержания радионуклидов цезия и стронция-90 в пищевых продуктах и питьевой воде, установленные в связи с аварией на Чернобыльской АЭС (ВДУ-91)”. Приводим некоторые из них.

Эти нормы введены в  действие с 22 января 1991 г. В последующем  они могут быть пересмотрены, но только в сторону уменьшения. 

 

№ п/п	Наименование продуктов	Удельная активность (Кикг, Кил)
		Для цезия	Для стронция-90
1	Вода питьевая	5,0х10-10	1,0х10-10
2	Молоко, молочные продукты	1,0х10-8	1,0х10-9
3	Молоко сгущенное	3,0х10-8	3,0х10-9
4	Картофель, овощи	1,6х10-8	1,0х10-9
5	Хлеб, крупы, сахар	1,0х10-8	1,0х10-9
6	Продукты детского питания	5,0х10-9	1,0х10-10

 

 

2. Особенности радиоактивного загрязнения местности при ядерных взрывах

Ядерный взрыв - это результат  индуцированной реакции деления, синтеза, или слияния ядер, сопровождающийся мощным выбросом энергии. Энергия реализуется в виде кинетической энергии осколков ядер (порядка 170Мэв на одно деление) и нейтронным излучением (порядка 30 Мэв).  Осколки деления сильно ионизированы и, разлетаясь, передают энергию окружающим атомам и молекулам, разогревая объем до нескольких миллионов градусов. Некоторая доля энергии трансформируется в рентгеновское излучение.

Визуально при взрыве такой  температуры образуется светящийся шар раскалённого вещества, диаметр которого зависит от мощности ядерного заряда.

Через один час после взрыва в атмосфере присутствуют порядка 70 изотопов, большинство из которых  являются короткоживущими - полураспад 30% из них измеряется часами, полураспад 26% - сутками, 32% месяцами и только у 5% период полураспада длится более года.

Наиболее долгоживущими  являются ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr, имеющие период полураспада 26,6 и 28,4 года соответственно.  

Также, в результате нейтронного излучения образуются изотопы атомов атмосферы и почвы (наведённая радиация). Их активность существенно ниже, чем активность осколков деления и их дочерних продуктов.

Чем больше становится в  объёме огненный шар, сформированный надземная ядерным взрывом, тем ниже становится давление и температура на его границе. Когда давление внутри шара становится сопоставимым с атмосферным, а энергия частично растрачивается на свечение, шар начинает подниматься вверх, перемешиваясь с воздушными массами. Так образуется радиоактивное облако, по форме напоминающее гриб. Отсюда пошло выражение "ядерный гриб".

СССР были проведены три  подводных взрыва в районе губы Чёрная на Новой Земле. Они стали основными источниками техногенных радионуклидов в донных осадках губы. США проводили подводные взрывы на атолле Эниветок (Маршалловы острова).

Надводный ядерный  взрыв – это взрыв, произведённый на поверхности воды, при котором образующаяся в процессе взрыва светящаяся область касается поверхности воды. Облако надводного взрыва по высоте подъёма и своему виду аналогично облаку наземного взрыва, но размеры локального следа и плотность загрязнения хотя и значительны, но меньше, чем после наземного, однако больше, чем после подводного взрыва ядерного заряда примерно такой же мощности.

После 1963 г. испытания проводились  в основном под землёй. При проведении подземных ядерных взрывов основная часть радионуклидов остаётся в полости взрыва, однако во многих случаях наблюдается выброс в атмосферу радиоактивных благородных газов и других летучих продуктов взрыва. По некоторым сведениям, обнаружена также миграция ряда радионуклидов с коллоидной фракцией природных вод. 

 

2.1. Влияние радиационного заражения на здоровье

Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты воздействия радиации. Первые возникают, когда число клеток, которые в результате облучения погибли, потеряли способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушение функции поражённых органов.

Стохастические (вероятностные) эффекты, такие, как злокачественные  новообразования и генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления.

Оценка стохастических эффектов, главным образом, канцерогенных, в  настоящее время базируется на линейной беспороговой концепции. В её основу положены в первую очередь особенности  действия радиации. Поглощение любой  дозы сопровождается процессами ионизации и возбуждения атомов и молекул с последующим образованием биологически активных радикалов. Однако многие исследователи полагают, что и для стохастических эффектов существует порог. Жизнь на Земле существовала и существует в условиях постоянного воздействия естественного радиационного фона. В процессе эволюции выработалась и генетически закрепилась система восстановления и уничтожения повреждённых молекул и клеток.

Однако оценить опасность  облучения в малых дозах в  условиях действия на организм живых существ других негативных факторов физической, химической и биологической природы, крайне сложно. Официально в настоящее время принята именно беспороговая концепция.  

 

2.2.Общая характеристика воздействия продуктов ядерного взрыва

Продукты ядерного взрыва, поступив во внешнюю среду, становятся источником внешнего гамма- и бета-облучения. Помимо этого, в условиях формирования радиоактивного следа и нахождения людей и животных на загрязнённой радионуклидами местности, возможно, их поступление в организм. Радионуклиды могут поступать человеку ингаляционно в момент выпадения из облака взрыва и вторичного пылеобразования и перорально с загрязнёнными продуктами питания и водой. Поэтому в зонах радиоактивного загрязнения облучение населения носит комбинированный характер – сочетание внешнего и внутреннего облучения, что приводит к сложному развитию патологических процессов.

В процессе распада радионуклидов  их радиоизотопный состав изменяется. В начальном периоде загрязнения дозы внешнего облучения формируются за счёт короткоживущих радиоизотопов йода, циркония, рутения, лантана. Затем в связи с естественным процессом распада радиоактивность уменьшается. При этом возрастает относительное содержание долгоживущих радионуклидов – цезия, стронция, церия и др.

В зависимости от количества продуктов ядерного взрыва (ПЯВ), поступившего в организм, радиационное поражение  может проявляться в форме  острой, подострой и хронической болезни.

В генезисе острого поражения, клинике болезни, процессах выздоровления, формировании отдалённой патологии большое значение при поступлении молодых ПЯВ имеет радиационное поражение щитовидной железы радиоизотопами йода, которые составляют значительную часть их активности. Опухоли в случае поступления молодых ПЯВ в основном возникают в эндокринных железах и органах, имеющих тесную функциональную связь с эндокринной системой (молочные железы, гонады). В их генезисе определяющее значение имеет нарушение эндокринного статуса организма, начальным звеном которого является радиационное поражение щитовидной железы. При поступлении в организм ПЯВ большого возраста спектр опухолей иной – саркомы, лейкозы. 

3. Сведения о некоторых нуклидах

1. Йод

Среди известных 26-ти изотопов йода стабильным является только природный  ¹²⁷I. Стабильный ¹²⁷I относится к числу наиболее важных биоэлементов. Он входит в состав синтезируемых щитовидной железой гормонов. Остальные изотопы йода, с массовыми числами 115-126 и 128-141 радиоактивны. Периоды полураспада большинства из них колеблются от нескольких минут до нескольких недель. ^131-135I составляют значительную часть активности молодых продуктов ядерного деления. Эти изотопы при испытаниях ядерного оружия выпадают в основном в ближних зонах. В глобальных выпадениях йод практически отсутствует, т.к. распадается до выпадения на земную поверхность.

В организм человеку радиойод может поступать через органы дыхания, с пищей и водой, через  кожные покровы, раны и ожоговые поверхности. Основное значение имеют два первых пути. Главным источником поступления  радиойода населению в зонах  радионуклидного загрязнения были местные продукты питания растительного и животного происхождения. В первую очередь это молоко, свежие молочные продукты и листовые овощи, имеющие поверхностное загрязнение.

Опасность для здоровья усугубляется в районах, характеризующихся нехваткой  природного йода.

 

2. Цезий

Из 23-х изотопов цезия 22 –  радиоактивные с массовыми числами 123-132 и 134-144. Наибольшее значение из радиоизотопов  цезия имеет ¹³⁷Cs. Его период полураспада – T_1/2 = 30 лет. Радиоактивные выпадения радиоизотопов цезия на сушу при испытаниях ядерного оружия и выбросы ядерных предприятий к настоящему времени явились наиболее значимым источником загрязнения внешней среды и радиационного воздействия на человека.

Носителями активности при  ядерных взрывах являются аэрозоли, образующиеся в результате конденсации  радиоактивных и нерадиоактивных  продуктов взрыва. Атмосфера представляет собой первичный резервуар, откуда радионуклиды поступают на земную поверхность. Процесс выпадения ускоряют атмосферные осадки и агрегация частиц с образованием более крупных. Период полуочищения стратосферы примерно равен одному году.

В организм человека нуклид может поступать в основном через  органы дыхания в период радиоактивных  выпадений и перорально с загрязнёнными  продуктами питания и водой. Начальным  звеном большинства пищевых цепочек  являются растения. Радионуклиды могут попасть на растения (листья, стебли, плоды) непосредственно в момент радиоактивных выпадений, через корневую систему из почвы и с загрязнённой водой.

Поступая в организм, радиоцезий распределяется практически равномерно, что приводит к приблизительно равномерному облучению органов и тканей.

 

3. Стронций

Из радиоактивных изотопов стронция наибольший интерес представляют ⁸⁹Sr (T_1/2 = 50.5 сут.) и ⁹⁰Sr (T_1/2 = 29.1 года).

Основным источником загрязнения  внешней среды радиоактивным  стронцием были испытания ядерного оружия и аварии на предприятиях топливно-ядерного цикла. Атмосфера – первичный резервуар ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr, откуда радионуклиды поступают на сушу и в гидросферу. Осаждение определяется гравитацией, адсорбцией на нейтральной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и атмосферными осадками (дождь, снег). Время пребывания радиоактивных аэрозолей в атмосфере составляет 30-40 суток, в стратосфере – несколько лет.

Населению нуклид в основном поступает с загрязнёнными продуктами. Ингаляционный путь имеет меньшее значение. Почва => растения – начальное звено большинства цепочек переноса радиостронция из внешней среды человеку. В растения радионуклиды могут поступать в результате непосредственного загрязнения наземных их частей в момент выпадения, пылеобразования и поглощения из почвы через корневую систему.

4. Загрязнение регионов техносферы 

Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорт  являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон. К энергетическим загрязнениям относят вибрационное и акустическое воздействия, электромагнитные поля и излучения, воздействия радионуклидов и ионизирующих излучений.