Источники поступления радионуклидов в организм человека

 

Продукты питания являются одним из основных источников поступления естественных радионуклидов (³Н, ⁷Be, ¹⁴C, ²²Na, ⁴⁰K, ⁸⁷Rb и радионуклидов семейств U и Th) в организм людей. Особое значение радиоактивное загрязнение пищи может приобрести в аварийных и иных чрезвычайных ситуациях. В этих условиях оценка опасности загрязнения пищи радионуклидами и разработка эффективных мер защиты приобретают важное значение.

Характер и уровень содержания радионуклидов в продуктах питания определяется сложившейся радиационной обстановкой. Продукты питания могут содержать отдельные радионуклиды, а также различного рода их смеси. Загрязнение может носить поверхностный или структурный характер, когда в результате метаболических процессов в предыдущих звеньях радионуклиды накапливаются в форме биокомплексов в структурах растительных и животных организмов. Накопление радионуклидов в растительных и животных организмах может превышать содержание их в окружающей среде. Путь радионуклидов до организма людей может быть очень сложным. Основными пищевыми цепями являются: растения – человек; растения – корова – молоко – человек; растения – животные – мясо – человек; вода – гидробионты – человек. Часто в эти цепи могут включатся промежуточные звенья.

В растения радионуклиды поступают в результате непосредственного загрязнения и из почвы. Прямое загрязнение из радиоактивного облака сельскохозяйственных растений в период их вегетации имеет особо важное значение. Доля задержки радиоактивных выпадений растительным покровом определяется их физическими свойствами и видом растений. По степени задерживания растения могут быть расположены в ряд: капуста > свёкла > картофель > пшеница > естественная травяная растительность. Дальнейшая судьба задержанных частиц зависит от их растворимости и скорости удаления под действием дождя и других процессов. Нерастворимые радионуклиды загрязняют растения только с поверхности, а растворимые поглощаются через листья, стебли и плоды. Процессы ресорбции протекают сравнительно быстро. По скорости листовой абсорбции радионуклиды можно расположить в ряд: Cs > Ba > Sr > Ru [25].

Усвоение радионуклидов из почвы в основном не отличается от накопления стабильных изотопов тех же элементов. Из почвы растения поглощают лишь те радионуклиды, которые растворяются в воде. Практическое значение могут иметь долгоживущие радионуклиды, например ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr. По степени поступления из почвы радионуклиды можно расположить в ряд: ⁸⁹Sr > ⁹⁰Sr >¹³¹J > ¹⁴⁰Ba > ¹³⁷Cs > ¹⁰⁸Ru > ¹⁴⁴Ce > ⁹⁰Y > ⁴⁵Zn > ⁹⁵Nb > ²¹⁰Po [23]. Поступление радионуклидов зависит от типа почвы. Наименьший переход наблюдается в регионах, где преобладают чернозёмные почвы, а наибольший – в регионах с торфяно-болотными почвами [1, 16, 18]. Высокие коэффициенты перехода радионуклидов характерны также для песчаных почв.

В организм животных радионуклиды могут поступать через желудочно-кишечный тракт, органы дыхания и кожные покровы. Основной путь – алиментарный, с загрязнёнными кормами и водой. Накопление радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных и переход их в продукцию животноводства – молоко, мясо и продукты их переработки – зависят от физико-химических свойств радионуклидов, видовых и возрастных особенностей животных и их функционального состояния. Резорбция молодых продуктов ядерного деления, представляющих собой сложную смесь свыше 300 радиоизотопов 36 элементов средней части таблицы Д.И.Менделеева, с высокой биологической доступностью достигает 25 %, а с низкой – десятых долей-единиц процентов. Резорбировавшиеся радионуклиды в организме депонируются крайне неравномерно. По способности концентрировать всосавшиеся радионуклиды молодых продуктов ядерного деления органы можно расположить в ряд: щитовидная железа > печень > почки > скелет > мышцы. Следует особо отметить, что слабо резорбирующиеся радионуклиды в форме биологических комплексов всасываются в значительных количествах. Вопросы обмена радионуклидов освещены в работах [6, 9, 21].

Радиоактивные выпадения могут представлять особую опасность в летний период. Критическим продуктом для молодых продуктов ядерного деления будет молоко, особенно в районах с молочным направлением сельского хозяйства, где молоко и молочные продукты составляют важную часть рациона. С молоком выводятся в значительных количествах такие биологически значимые радионуклиды как J, Sr, Cs.

 

Мясо и мясные продукты могут быть источником поступления в организм людей различных радионуклидов. При поступлении в организм животных молодых продуктов ядерного деления в мышечной ткани накапливаются в основном радиоизотопы J, Te, Mo, в скелете – Sr, Ba, в печени – J, Te, Mo, Ce. У поросят, например, на второй день после поступления молодых радиоактивных продуктов в щитовидной железе, печени, мышцах и в скелете содержалось соответственно 46-51, 26-30, 7-11, 3-4 % активности, обнаруженной в организме, на пятый день – соответственно 30-38, 15-18, 17-18, 20-27 %. На втором месяце большая часть радионуклидов была депонирована в скелете. Общее содержание радионуклидов в организме животных через 5 дней снизилось на порядок, а через 45 дней – примерно в 300 раз. Столь быстрое снижение активности связано с распадом короткоживущих радионуклидов, которые содержатся в больших количествах в молодых продуктах ядерного деления, и выведением радионуклидов из организма [5].

В яйцах кур содержалось до 8 % ¹³¹J от суточного поступления [22]. У кур, получавших продукты ядерного деления с низкой растворимостью, за 19 дней в яйца перешло 0.03 % введённых им радионуклидов. Наиболее высокую активность имели яйца, снесённые на 3-4-й день. До десятого дня активность радионуклидов в скорлупе, белке и желтке составляла 85-75, 19-17, 9-5 %, а в последующем (с 10-го по 19-й день) – 95-89, 6-3, 8-4 %. Спустя год в яйцах содержалась незначительная часть активности, в течение года она снизилась на три порядка [5].

Источником поступления радионуклидов являются гидробионты, которые в больших количествах накапливают радионуклиды. Накопление происходит быстро, особенно в период их интенсивного роста. Радионуклиды поступают в организм в результате адсорбции на открытых поверхностях тела, абсобции через поверхность (кожу, жаберные мембраны у рыб, корни и поверхности листьев у растений) и при заглатывании их с пищей.

Поведение радионуклидов в водоёме зависит от физико-химических свойств воды и её состава, в частности, от pH и химического состава примесей. Слабая минерализация воды способствует более высокому накоплению радионуклидов гидробионтами, поэтому рыбы пресноводных водоёмов накапливают их в десятки и сотни раз больше. Коэффициенты накопления в мышечной ткани рыб ¹³¹J, ¹⁴⁰Ba, ¹⁴⁰La достигает 10, ⁹⁰Sr, ⁹⁰Y, ¹⁴⁴Ce, ⁹⁶Nb, ⁹⁵Zr,¹³⁷Cs, ⁶⁵Zn, ⁵⁵Fe – около 1000 [16]. В водорослях и моллюсках коэффициент накопления ¹³¹J достигает соответственно 200-500 и 10-70 [19].

Технологическая переработка пищевого сырья и кулинарная обработка продуктов приводят к значительному снижения содержания в них радионуклидов, удаляемых с малоценными в пищевом отношении отходами. При переработке зерна в муку и крупу удаляются оболочки, на которых радионуклиды сорбируются в значительных количествах. В муке и крупе ⁹⁰Sr глобального выпадения содержится в 1.5-3 раза меньше, чем в зерне [4]. С картофеля и свёклы при их очистке удаляется 30-40 % глобального ⁹⁰Sr. При варке активность радионуклидов снижается ещё на 10-20 % [4]. Со свёклы, капусты, гороха, щавеля, грибов в отвар переходит соответственно до 60, 80, 45, 50, 35 % ¹³⁷Cs.

Из мяса в бульон при варке переходит от 20 до 50 % ¹³⁷Cs, из мяса кур – до 45 %. ¹³¹J переходит из костей в количестве нескольких процентов, а ¹⁰⁶Ru – в количестве около 30 %. При затравке коров, овец, свиней молодыми продуктами ядерного деления из мышц в бульон перешло соответственно 54, 50, 53 % активности, а из костей – 29, 26, 22 %, из говядины и баранины – соответственно 51 и 52 % [5]. Из рыбы в бульон переходят единицы процентов⁹⁰Sr и около 60 % ¹³⁷Cs.

Существенного снижения содержания радионуклидов в молочных продуктах можно достигнуть путём получения из него жировых и белковых концентратов. Из молока в сливки переходит 16 % ¹³¹J и в масло – 3.5 % [11]. В сливки ⁹⁰Sr переходит в количестве 5 % и в творог – в количестве 27 %. В сыр⁹⁰Sr переходит в количестве до 45 %. ¹³⁷Cs в сметану, творог, масло, сыр переходит в количестве соответственно 9, 21, 1.5, 10 %. В сливки, масло, творог из молока коров, затравленных молодыми продуктами ядерного деления, перешло соответственно 14.4, 2, 21.6 % активности. В другом опыте в масло перешло 4.2 % активности [5]. Различие в количестве радионуклидов в масле можно объяснить неодинаковым содержанием в нём белковых компонентов молока. При перетопке сливочного масла содержание в нём радионуклидов снижается, например, ¹³¹J – до 90 % от первоначального [21].

Уровень загрязнения продуктов питания, как было отмечено, зависит от интенсивности радиоактивных выпадений, биологической их доступности и почвенно-климатических условий, определяющих миграцию радионуклидов. Высокий уровень загрязнений регистрировали в районах локальных выпадений ядерных взрывов. Жителям Маршалловых островов и японским рыбакам, например, с пищей поступили значительные количества продуктов ядерного деления, измеряемые единицами милликюри. Ядерные взрывы привели к глобальному повышению содержания радионуклидов в продуктах питания. В зависимости от характера питания основным источником поступления радионуклидов в организм людей были разные продукты питания. Известно, что вклад в рацион продуктов питания растительного и животного происхождения неодинаков. В СССР, Англии, Франции, США и Японии, например, вклад продуктов растительного и животного происхождения составляет соответственно 63-68, 25, 33, 17, 81 и 32-37, 75, 67, 83, 19 %. В период интенсивных испытаний ядерного оружия молоко явилось основным источником поступления радиоактивных изотопов йода в США и странах Европы, а в Японии такими продуктами были овощи и фрукты. В настоящее время основным источником ⁹⁰Sr в СССР являются хлебопродукты, в США и Англии – молоко, в Японии – овощи. Источником поступления ¹³⁷Cs являются хлебопродукты, молоко и овощи. С водой поступают единицы процентов ⁹⁰Sr,¹³⁷Cs и с воздухом – 1-2 %.

 

14. естественные и исскуственные радинуклиды и их источники.

Радионуклиды получают из трёх источников. Первый источник - это природа. Второй - радионуклиды осколочного происхождения, которые образуются в результате деления ядер атомов. Третий - это радионуклиды активационного происхождения. Они образуются из обычных стабильных изотопов в результате активации, то есть при попадании в ядро стабильного атома какой-либо субатомной частицы, в результате чего стабильный атом становится радиоактивным.

Естественные источники излучения оказывают внешнее и внутреннее воздействие на человека и создают естественный или природный радиационный фон, который представлен космическим излучением и излучением радионуклидов земного происхождения.

Разные виды излучения попадают на поверхность Земли либо из космоса, либо поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре.

Радиоактивные газы находятся в воздухе, которым мы дышим.

Искусственные источники излучения ионизирующих излучений созданы человеком и обуславливают искусственный радиационный фон, который составляют глобальные выпадения искусственных радионуклидов, связанных с испытанием ядерного оружия: радиоактивные загрязнения локального, регионального и глобального характера за счет отходов ядерной энергетики и радиационных аварий, а также радионуклиды, которые используются в промышленности, с/х, науке, медицине и др. Искусственные источники радиации оказывают внешнее и внутреннее воздействие на человека.

Энергия атома используется человеком в различных целях: в медицине, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов, для поиска полезных ископаемых и, наконец, для создания атомного оружия.

Основной вклад в загрязнение от искусственных источников вносят различные медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Основной прибор, без которого не может обойтись ни одна крупная клиника – рентгеновский аппарат. Следующий источник облучения, созданный руками человека – радиоактивные осадки, выпавшие в результате испытания ядерного оружия в атмосфере, и, несмотря на то, что основная часть взрывов была произведена еще в 1950-60е годы, их последствия мы испытываем на себе и сейчас.

Осталось указать несколько искусственных источников радиационного загрязнения, с которыми каждый из нас сталкивается повседневно. Это, прежде всего, строительные материалы, отличающиеся повышенной радиоактивностью. Среди таких материалов – некоторые разновидности гранитов, пемзы и бетона, при производстве которого использовались глинозем, фосфогипс и кальциево-силикатный шлак. При производстве детекторов дыма принцип их действия часто основан на использовании a-излучения