Экологические особенности биологически значимых радионуклидов

Радионуклид – это радиоактивный изотоп какого-нибудь элемента. Большую биологическую роль играют следующие техногенные радионуклиды:

Изотопы йода – 125, 129, 131, 132, 133 образуются при делении ядер уран и плутония при ядерном взрыве и работе АЭС. Бета-, гамма- излучатели. Опасность этих изотопов связан с тем, что йод избирательно накапливается в щитовидной железе и облучает этот орган. Йод является летучим элементом и поэтому распространяется на большие расстояния. При выпадении радиоактивных осадков на землю хорошо усваивается растительностью, а через них и животными. Из организма животных в значительных количествах выделяется с молоком. В профилактических целях предлагается применять йодосодержащие препараты.

В первые два месяца после аварии на Чернобыльской АЭС основная дозовая нагрузка была обусловлена изотопами йода, в первую очередь ¹³¹I с периодом полураспада 8 суток. Мощность излучения от щитовидной железы составляла до 213 мР/час, дозовая нагрузка на орган за 17 суток составляла около 20000 рад. Частота рака щитовидной железы у детей в Гомельской области выросла около 200, что значительно превысило прогнозируемые уровни. Значительные поступления в биосферу происходили при авариях на зарубежных АЭС: Тримайл-Айленд, Уиндскейл.

Изотопы цезия (134, 137) образуются при делении ядер атомов тяжелых элементов в ядерных реакторах или при ядерных взрывах. Бета-, гамма- излучатель. Летучий элемент. После аварии на Чернобыльской АЭС вызвал загрязнение почвы в сотнях и тысячах километров от места аварии, пришлось отселить десятки тысяч людей из загрязненных территорий Украины, России и Беларуси. Биологический аналог калия. Биологическая доступность радиоцезия сильно зависит от свойств почвы. В загрязненных районах Брянской области она уменьшилась за первые 5 лет после аварии на 87-97% (30-36% за счет естественных биогеохимических процессов и на 57-61% за счет проведенных защитных мер). С ростом рН доступность цезия значительно снижается. В большом количестве накапливаются грибами, мхами и лишайниками. Животные усваивают около 3% цезия из рациона кормления. Для снижения перехода в продукцию животноводства применяются ферроцианиды калия и аммония. В организме распределяется относительно равномерно. За месяц выделяется до 80 % введенного количества. В настоящее время в водоемах находятся в донных отложениях. Повышенные концентрации могут быть в донных рыбах, а также в хищниках. Сохраняется повышенная активность изотопов цезия в лишайнике и мясе северных оленей как результат загрязнения тундры после испытаний ядерного оружия на Новой Земле.

Изотопы стронция 88, 89, 90- образуются в значительных количествах при делении ядер атомов тяжелых элементов в ядерных реакторах или при ядерных взрывах. Чистые бета-излучатели. Небольшие количества ⁹⁰Sr, образующиеся в ядерных реакторах, могут поступать в теплоноситель из-за дефектов в оболочке ТВЭЛа. В результате крупных ядерных испытаний выход ⁹⁰Sr составляет 3.5%. Большое количество изотопов попало в окружающую среду в результате деятельности предприятий ядерно-топливного цикла. В Советском Союзе проблемы загрязнения биосферы стронице м связаны с ПО «Маяк». До 1956 г. сброс средне- и высокоактивных отходов производства производился в открытую речную систему Теча-Исеть-Тобол в 6 км от истока Течи. Всего было сброшено 76 млн. м³ с общей активностью по β-излучателям свыше 2.75 млн.Ки.

29 сентября 1957 года в результате технической неисправности взорвалась одна из емкостей-хранилищ высокоактивных отходов (Кыштымская авария). Радиоактивные выпадения произошли в северо-восточном направлении на территории Челябинской и Свердловской областей.

Аналогичные сбросы жидких радиоактивных отходов происходили и в Америке в бассейне реки Колорадо, но значительно в меньших объемах.

Стронций активно включается в биосферу. Является аналогом кальция. Для снижения усвоения растениями предлагается проводить известкование сельскохозяйственных угодий. В результате проведенного факторного анализа было выявлено, что наиболее важными факторами (почвенными характеристиками), влияющими на коэффициент перехода являются: механический состав почвы, кислотность почвы (рН) и содержание кальция. В организме животных скапливается в костях и облучает кроветворную ткань. Период полувыведения около 70 лет.

Изотопы плутония получают в урановых реакторах. Важную роль в получении ²³⁹Pu призваны сыграть реакторы-размножители на быстрых нейтронах. Образуются также при испытаниях ядреного оружия. Плутоний попадает в окружающую среду при испытании ядерного оружия, на некоторых этапах ядерного топливного цикла, авариях на атомных электростанциях и летающих аппаратах, связанных с разгерметизацией систем. За период ядерных испытаний с 1945 по 1976 гг. в атмосферу поступило около 13 ТБк ^239,240Pu, 360 ТБк ²⁴¹Pu. До 10 % плутония может переходить в водорастворимые формы, мигрируя в последующем ни биологическим цепочкам. Опасен при внутреннем облучении, т.к. является чистым альфа-излучателем.