Краткая характеристика радионуклидов: йод 131, цезий 137, стронций 90, плутоний 239

Проводили исследования по распределению 137Сs в организме свиней. Свиньям скармливали 137Сs с пищей  однократно или повторно в течение 7 суток в суммарных дозах 2,9 или 1,6 кБк. На 1, 7, 14, 28 и 60 суток после  введения изотопа животных забивали и исследовали содержание 137Сs в  мышечной ткани. Содержание активности в мышечной ткани животных, получавших 137Сs в дозе 2,967 кБк, было почти в 2 раза выше, чем у животных, получавших 137Сs в дозе 1,609 кБк. Уменьшение радиоактивности  в мышечной ткани было наиболее выражено в первые 14 суток при обеих  дозах радионуклида. Выведение 137Сs из организма свиней осуществлялось главным образом с мочой. Скорости выведения 137Сs при однократном и  повторных введениях существенно  различались. Период полувыведения  изотопа при однократном введении составлял 5 суток, а при повторных— 14 суток.

В организме северных оленей, после однократного введения, 137Сs распределятся  таким образом. В мышцах накапливается 100%, в почках - 79, сердце - б7, селезенке - 60, легких - 55, печени - 48 %.

В опытах на собаках, проведенных  в 1968 году, было установлено, что при  однократным внутри-венным введением 137Сs в количестве 3,5 – 14 х 107 Бк/кг изучал распределение по органам. Показано, что наибольшие количества 137Сs через 19—81 суток содержатся в скелетных  мышцах, печени, почках. Важно отметить, что введенная доза 137Сs и пол  животных не влияют на распределение  нуклида по органам и тканям.

Определение 137Сs в организме  человека проводят по измерению гамма-излучения  от тела и бета-, гамма-излучению  от выделений (моча, кал). Для этой цели используют бета-гамма-радиометры и счетчик излучений человека (СИЧ). По отдельным пикам спектра, соответствующим различным гамма-излучателям, можно определить их активность в организме. С целью профилактики радиационных поражений 137Сs все работы с жидкими и твердыми соединениями рекомендуется проводить в герметичных боксах. Для предупреждения попадания цезия и его соединений внутрь организма необходимо использовать средства индивидуальной защиты и соблюдать правила личной гигиены.

На рабочем месте без  разрешения санэпидемслужбы могут  находиться открытые препараты цезия  с активностью 0,37— 3,7 мБк (10—100 мкКи).

Неотложная помощь при  остром поражении изотопами цезия

Неотложная помощь при  поражении изотопами 137Сs заключается  в дезактивации рук и лица водой  с мылом, моющими порошками «Эра», «Астра». Необходимо провести промывание носоглотки и ротовой полости  водой или физиологическим раствором.

Для ускорения выведения  цезия из организма рекомендуют  применять в качестве сорбентов: ферроцин, 1,0: 100 мл воды, или бентонит, 20,0: 200 мл воды, с последующим вызыванием рвоты (1 % -ный апоморфин — 0,5 мл под  кожу), или обильное промывание желудка  водой. После очистки желудка  повторное назначение курса лечения  ферроцином (1,0 г 2—3 раза в сутки  в течение 15—20 суток). В тяжелых  случаях гемодиализ (применение аппарата «Искусственная почка»). Всемерное  повышение водносолевого обмена. Назначение ацетата калия, 30,0: :200,0, по 1 столовой ложке 5 раз в день. Калиевая диета (изюм, курага) Внутривенное введение лимоннокислого натрия 10% -ного – 2 - З  мл. Мочегонные с водной нагрузкой. Внутрь димедрол 0,05 г, антибиотики.

Допустимое поступление 137Сs в организм человека не должно превышать 7,4 х 102 Бк/сутки. Допустимое годовое  поступление 137Сs в организм персонала  через органы дыхания составляет 13,3 х 104 Бк/год. Допустимая концентрация 137Сs в воздухе рабочих помещений 5,18 х 10-1 Бк/л, в воде — 5,5 х 102 Бк/л, в  атмосферном воздухе 18 х 10-3 Бк/л.

 

Миграция 137Сs в почвах

Выпавший, после аварии на ЧАЭС, на почву 137Сs прочно удерживается в верхнем гумусированном слое. Со временем происходят его физико-химические превращения, осуществляется миграция по почвенному профилю, накопление растительностью. Для цезия характерно поглощение минеральной частью почв. Элемент  внедряется в кристаллические решетки  глинистых минералов, прочно связываясь там самой тонкодисперсной частью почвы. Наиболее интенсивно цезий поглощается  вермикулитом, флогопитом, гидрофлогопитом, асканитом, гумбрином. Сорбция цезия  почвенным поглощающим комплексом после его выпадения в почву  осуществляется в первое время крупнодисперсными  частицами, смещаясь затем в сторону  поглощения мелкодисперсной фракцией. За семь лет доля цезия, фиксированного минеральной частью почвы, увеличилась  в серых лесных почвах в 2,5 раза, дерново-подзолистых -4,5 раза, в черноземных - 7 раз и  может достигать 80-95% валового содержания элемента в почве. Прочно связывается  цезий почвенной органикой, образуя, в частности, гуматы и фульваты. Последние характеризуются значительно большей подвижностью. Увеличивают подвижность металла водорастворимые органические вещества, образующиеся при разложении растительности. При миграции цезия в глубь почвенного горизонта выделяют два типа массопереноса - быстрый (обусловленный передвижением металла вместе с тонкодисперсными частицами) и медленный (обусловленный передвижением водорастворимых форм). В суглинистых разностях дерново-подзолистых почв наблюдается только медленный перенос, в супесчаных и песчаных - и медленный, и быстрый с преобладанием последнего. В среднем доля быстрого переноса составляет 15% всех мигрирующих форм цезия.

Н. В. Тимофеевым-Ресовским  с соавторами 137Сs выделен в отдельную  группу изотопов по характеру поведения  в системе почва - раствор - в группу, обладающую признаками обменного и  необменного поведения. Наиболее важным фактором миграции цезия в системе  почва - раствор является изменение  его собственной концентрации (он по-разному мигрирует в почвах-грунтах  в зависимости от того, в каком  количестве находится в них: поведение  цезия в системе необменное при  микроконцентрациях и обменное в  области макроконцентраций).

В силу незначительной гидролизации сорбция 137Сs слабо зависит от рН почвенного раствора.

Отмечено накопление 137Сs в пойменных почвах, обусловленное  дополнительным привнесением с механическими  взвесями во время паводков. В пойменных  почвах 137Сs, как правило, задерживается  в верхнем 5-сантиметровом слое. Однако в тех случаях, когда поверхностные  горизонты пойменных почв представлены слоями легкого механического состава  с низким содержанием гумуса, 137Сs выщелачивается из этих горизонтов и  задерживается в нижележащих. Миграционная способность 137Сs повышена и в некоторых  торфяных почвах, где он энергично  поступает в растения. Японские исследователи  отмечают факты проникновения 137Сs в  породы (невыветрелые базальты) на глубину 3-5 см.

 

Накопление  радионуклида 137Сs растениями

Цезий хорошо поглощается  растительностью, коэффициент накопления элемента в урожае сельскохозяйственных культур может достигать 100%; накопление идет в основном в надземной фитомассе (до 60% поглощенного элемента). На супесчаных почвах 137Сs в 7 раз более доступен для растений, чем 137Сs. Интенсивное  вовлечение элемента в биологический  круговорот обусловлено кислотностью полесских ландшафтов, благоприятствующих физиологическому накоплению металла  организмами, подвижностью металла, а  также его аналогией с калием – биохимически активным элементом, дефицит которого в полесских  ландшафтах ярко выражен, но который  жизненно необходим растениям.

 

 

 

1.3 Стронций - 90

Стронций -90 — чистый бета-излучатель с периодом полураспада 29.12 лет. 90Sr - чистый бета-излучатель с максимальной энергией 0,54 эВ. При распаде он образует дочерний радионуклид 90Y с периодом полураспада 64 ч. Как и 137Сs, 90Sr может находиться в растворимой и нерастворимой в воде формах. После аварии на Чернобыльской АЭС во внешнюю среду его попало сравнительно немного - суммарный выброс оценивается в 0,22 МКи. Исторически сложилось так, что в радиационной гигиене уделяется много внимания этому радионуклиду. Причин тому несколько. Во-первых — на стронций-90 приходится значительная часть активности в смеси продуктов ядерного взрыва: 35% суммарной активности сразу после взрыва и 25% через 15-20 лет, во-вторых — ядерные аварии на ПО «Маяк» на Южном Урале в 1957 и 1967 годах, когда в окружающую среду было выброшено значительное количество стронция-90. И, наконец, особенности поведения этого радионуклида в организме человека. Практически весь попавший в организм стронция-9О центрируется в костной ткани. Объясняется это тем, что стронций — химический аналог кальция, а соединения кальция — основной минеральный компонент кости. У детей минеральный обмен в костных тканях интенсивней, чем у взрослых, поэтому в их скелете стронций-90 накапливается в большем количестве, но и выводится быстрее.

Для человека период его  полувыведения стронция-90 - 90-154 суток. От депонированного в костной  ткани стронция-90 страдает, в первую очередь, красный костный мозг - основная кроветворная ткань, которая к тому же очень радиочувствительная. От стронция-90 накопленного в тазовых костях, облучаются генеративные ткани. Поэтому для  этого радионуклида установлены  низкие ПДК — примерно в 100 раз  ниже, чем для цезия-1З7.

В организм стронций-90 поступает  только с пищей, причем в кишечнике  всасывается до 20% от его поступления. Наибольшее содержание этого радионуклида в костной ткани жителей северного  полушария было фиксировано в 1963-1965 гг. Тогда этот скачок был вызван глобальными выпадениями радиоактивных  осадков от интенсивных испытаний  ядерного оружия в атмосфере в 1961-1962 гг.

После аварии на чернобыльской  АЭС вся территория со значительным загрязнением стронцием-90 оказалась  в пределах 30- километровой зоны. Большое  количество стронция-90 попало в водоемы, но в речной воде его концентрация нигде не превышала предельно  допустимой для питьевой воды (кроме  реки Припять в начале мая 1986 г. в  ее нижнем течении).

Миграция стронция-90 в  почвах

Радионуклид 90Sr характеризуется  большей подвижностью в почвах по сравнению с 137Сs. Поглощение 90Sr в  почвах в основном обусловлено ионным обменом. Большая часть задерживается  в верхних горизонтах. Скорость миграции его по почвенному профилю зависит  от физико-химических и минералогических особенностей почвы. При наличии  в почвенном профиле перегнойного горизонта, расположенного под слоем  подстилки или дернины, 90Sr концентрируется  в этом горизонте. В таких почвах, как дерново-подзолистая песчаная, перегнойно-торфянисто-глеевая суглинистая  на песке, черноземно-луговая оподзоленная, выщелоченный чернозем, наблюдается  некоторое увеличение содержания радионуклида в верхней части иллювиального горизонта. В засоленных почвах появляется второй максимум, что связано с меньшей растворимостью сульфата стронция и его подвижностью. В верхнем горизонте он задерживается в солевой корке. Концентрирование в перегнойном горизонте объясняется высоким содержанием гумуса, большой величиной емкости поглощения катионов и образованием малоподвижных соединений с органическим веществом почв.

В модельных экспериментах  при внесении 90Sr в разные почвы, помещенные в вегетационные сосуды, было установлено, что скорость его миграции в условиях опыта возрастает с увеличением  содержания обменного кальция. Повышение  миграционной способности 90Sr в почвенном  профиле при увеличении содержания кальция наблюдалось и в полевых  условиях. Миграция стронция-90 возрастает также с увеличением кислотности  и содержания органического вещества.

 

Миграция  стронция-90 в растения

В миграции 90Sr большую роль играет лесная растительность. В период интенсивных радиоактивных выпадений  после аварии на ЧАЭС деревья выполняют  роль экрана, на котором осаждались радиоактивные аэрозоли. Задержанные  поверхностью листьев и хвои радионуклиды поступают на поверхность почвы  с опавшими листьями и хвоей. Особенности  лесной подстилки оказывают существенное влияние на содержание и распределение  стронция-90. В лиственных подстилках содержание 90Sr постепенно падает от верхнего слоя к нижнему, в хвойных происходит значительное накопление радионуклида в нижней гумусированной части подстилки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Плутоний - 239

В декабре 1940 года был открыт изотоп плутония Pu-238, с периодом полураспада ~90 лет, через год - более важный Pu-239 с периодом полураспада ~24 000 лет, альфа-распад (гамма).

В природе плутоний-239 образуется в урановых рудах. Изотопы плутония получаются в урановых реакторах, а  также образуются при испытаниях ядерного оружия.

Поверхностные слои почвы  и донные отложения в настоящее  время являются основным резервуаром  плутония (более 99% поступившего в окружающую среду элемента). Основное количество плутония, находящегося в почве, присутствует в нерастворимой форме. В зависимости  от источника поступления и состава  почвы до 10% всего количества плутония может находиться в растворимой, доступной для усвоения растениями форме.

Ингаляционное поступление  изотопов плутония наблюдается у  работников плутониевых заводов, у  проживающих вблизи предприятий  по переработке ядерного топлива, у  людей, вдыхающих глобальный плутоний. Период полувыведения плутония из легких человека составляет 250-500 суток.

Токсическое действие определяется воздействием альфа-излучения на органы и ткани. Особую опасность представляет инкорпорация плутония, т.к. в этом случае энергия альфа-частиц будет реализована  полностью. Различают острое, подострое  и хроническое лучевое поражение плутонием.

Плутоний-239 в 2-45 раз токсичнее  радия-226, в 45-200 раз токсичнее стронция.

Сегодня в мире много людей, облученных плутонием. Плутоний концентрируется  в жизненно важных органах - костном  мозге, печени, что опасно для человека. До сих пор наука не дала ответа, как, в каких количествах распределяется этот элемент в разных частях организма.

С воздухом в организм человека поступает едва ли больше 1% всей радиоактивности, примерно 5% попадает с водой, но основная опасность - это радионуклиды в пище (94%).