Меры профилактики и защиты при попадании в организм радиоактивного цезия и стронция.
Цезий (Cs) — щелочной металл первой группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Относится к микроэлементам. В крайне незначительном количестве содержится во всех внешних средах. Человек получает цезий в основном с продуктами питания. Через органы дыхания поступает лишь 0,25 %. Среднее содержание цезия в организме взрослого человека составляет 0,0015 г при суточном поступлении около 10 мкг.
Из 23 изотопов цезия 22 — радиоактивные с массовыми числами 123-132 и 134-144. Радиоизотопы цезия образуются при делении ядер атомов тяжелых элементов (при ядерных взрывах и в ядерных реакторах) и с помощью ускорителей заряженных частиц.
Ядерные взрывы и крупные радиационные аварии на радиационных предприятиях стали основным источником радиоактивного загрязнения природной среды планеты.
Из радиоизотопов цезия наибольшее значение имеет l37Cs, характеризующийся большим выходом в реакциях деления и сроком жизни (Т1/2 = 30 лет), высокой миграционной способностью и токсичностью Он считается одним из наиболее значимых радионуклидов продуктов ядерного деления.
Источником загрязнения внешней среды 137Cs, являются радиационные предприятия. В ядерных реакторах в процессе их эксплуатации накапливаются продукты деления урана и плутония, в том числе радиоактивный цезий, и трансурановые элементы (ТУЭ) в огромном количестве. На 1 МВт электрической мощности образуется 130 ТБк радиоцезия, а всего к концу столетия накопление нуклида в реакторах во всех странах мира достигнет около 900 ЭБк.
Известно, что при эксплуатации АЭС в нормальном режиме выбросы радионуклидов, в том числе радиоактивного цезия, незначительны. По данным дозиметрического контроля, концентрация радионуклидов в районах расположения АЭС лишь незначительно превышает концентрацию нуклида в контрольных районах. Источником загрязнения являются также радиохимические заводы (РХЗ) по переработке отработавших твэлов и хранилища радиоактивных отходов (РАО).
Авария на Чернобыльской АЭС (1986) явилась самой крупной за весь период развития ядерной энергетики. Из разрушенного ядерного реактора было выброшено огромное количество радионуклидов. На долю радиоактивного цезия пришлось 270 ПБк. Распространение радионуклидов приняло практически глобальный характер. На территории бывшего СССР выпало около 40 % инжектированного радиоцезия, который после распада радиоактивного йода (через 2—3 мес) стал критическим нуклидом. Особенностью Чернобыльской аварии является крайне неоднородный характер радиоактивного загрязнения, связанный с длительным выбросом радионуклидов (10 сут) и изменявшимися погодными условиями (выпадение осадков и изменения направления ветра).
Цезий, поступивший во внешнюю среду, интенсивно включается в процессы миграции, особенно в начальный период, чему способствует два обстоятельства. Во-первых, предшественниками 137Cs являются йод и ксенон, которые присутствуют в газовой фазе. Образовавшиеся микроаэрозоли абсорбируются более крупными частицами, образующимися при ядерных взрывах и медленно выпадающими на поверхность Земли. Процесс выпадения ускоряют атмосферные осадки и агрегация частиц с образованием более крупных. Период полуочищения стратосферы равен примерно 1 году. Во-вторых, при всех ядерных взрывах (кроме наземных на силикатных почвогрунтах и подземных) и аварийных выбросах ядерных предприятий выпавшие радионуклиды характеризуются хорошей растворимостью, что имеет принципиальное значение в процессах их миграции. При наземных взрывах на силикатных почвогрунтах и подземных взрывах радиоактивные частицы характеризуются слабой растворимостью. Содержание 137Cs в атмосферных осадках в растворимой форме колеблется в широких пределах. Оно составляет 9,3-83,4 %, в среднем 49 %, что связано с условиями формирования радиоактивных частиц.
Основным источником поступления радиоцезия человеку являются продукты питания животного и растительного происхождения. Радиоактивный цезий, поступающий животным с загрязненным кормом, в основном накапливается в мышечной ткани (до 80 %) и скелете (10 %). Остальное количество нуклида относительно равномерно распределяется по другим органам. При длительном поступлении нуклида равновесная концентрация у коров наступала к концу месяца, у коз — в течение 10 дней. Цезий в значительных количествах выводится с молоком лактирующих животных.
В обмене радиоактивного цезия много общего с обменом калия. Всосавшийся нуклид в основном накапливается в мышечной ткани (80 %), скелете (10 %), остальные 10 % относительно равномерно распределяются в других органах и тканях. Выводится цезий из организма в основном через почки и кишечник. Около 90 % цезия, поступившего человеку с пищей, выводится с мочой.
Радиоактивный цезий был основным дозообразующим нуклидом облучения населения при испытаниях ядерного оружия и радиационных авариях. Ожидаемая эффективная доза облучения населения земного шара в результате ядерных испытаний в атмосфере равна 540 мкЗв. Свой вклад в облучение вносят выбросы предприятий ядерной энергетики. В условиях нормальной эксплуатации выбросы радионуклидов незначительны.
Радиоцезий, поступая в организм, распределяется относительно равномерно, что приводит к практически равномерному облучению органов и тканей. Радиоактивный цезий характеризуется достаточно высокой токсичностью, мало зависящей от пути поступления нуклида в организм.
Профилактику, оказание экстренной помощи и лечение поражений радиоактивным цезием проводят в соответствии со специально разработанными документами. В производственных условиях работа с источниками ионизирующих излучений регламентируется санитарными правилами и нормами радиационной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.
Неотложная медицинская помощь включает дезактивацию тела водой с мылом или специальными пастами («Защита-7», «Радгез-Д», паста-11), промывание глаз, полости рта, носоглотки водой или изотоническим натрия хлоридом. Проводят обильное промывание желудка, назначают рвотные средства (1 % раствор апоморфина — 0,5 мл под кожу), солевые слабительные (магний и натрия сульфат — 30 г на 200 мл воды). Высокоэффективным средством является специальный сорбент цезия — феррацин, связывающий цезий и препятствующий его всасыванию в кишечнике. Последовательность проведения защитных мероприятий определяется радиационной обстановкой. Замедление их в начальный период может привести к переоблучению и депонированию всосавшегося цезия. Недопустимо откладывать проведение экстренных мер до получения полных дозиметрических данных. Получение их позволяет уточнить и расширить объем помощи.
Применение феррацина показано для ускорения выведения из организма инкорпорированного цезия. Взрослым и подросткам старше 14 лет назначают по 1 г 3 раза в день, детям до 2 лет — по 0,1 г и старше — по 0,5 г. Препарат рекомендуется применять в течение 2—4 нед.
В регионах радиоактивного загрязнения население подвергается хроническому комбинированному облучению — внешнему и внутреннему. Радиоактивный цезий является основным дозообразующим нуклидом. С целью снижения доз облучения проводят комплексные меры защиты. Агромелиоративные и зооветеринарные меры защиты позволяют существенно снизить содержание радионуклидов в растениеводческой и животноводческой продукции. Весьма эффективным средством для получения «чистой» мясомолочной продукции является применение феррацина — введение его с комбикормом и скармливание животным 1 раз в сутки.
Таким образом, радиоактивный цезий является одним из основных дозообразующих радионуклидов продуктов деления урана и плутония. Нуклид характеризуется высокой миграционной способностью во внешней среде, включая пищевые цепочки. В организм человека он поступает в основном с продуктами питания, интенсивно всасывается и относительно равномерно распределяется в организме, вследствие чего облучение органов и тканей носит практически равномерный характер. Цезий характеризуется относительно высокой токсичностью.
Стронций (Sr) — элемент 2-й группы Периодической системы. По физико-химическим свойствам он является аналогом кальция и в геохимических процессах его спутником. В организме взрослого человека содержится около 0,3 г стронция. Почти весь он находится в скелете. На другие органы приходится лишь 3,3 мг. Суточное поступление с пищей и водой составляет около 1,9 мг. Выводится из организма с фекалиями (1,5 мг) и мочой (0, 34 мг). Физиологическое значение стронция остается неясным.
Наибольший практический интерес представляют 89Sr (Т1/2 = 50,5 сут) и 90Sr (T1/2 = 29,1 года), характеризующиеся большим выходом в реакциях деления урана и плутония.
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 удалением атмосферными осадками (дождь, снег). Время пребывания радиоактивных аэрозолей в атмосфере составляет 30—40 сут, в стратосфере — несколько лет. Вследствие различных периодов полураспада соотношение 89Sr : 90Sr в выпадениях постоянно меняется. В начальный период после взрыва в выпадениях преобладает 89Sr, а затем 90Sr. В начальном периоде 89Sr является одним из компонентов загрязнения внешней среды в зонах ближних выпадений радионуклидов.
Источником загрязнения внешней среды, как уже отмечалось, были и остаются предприятия атомной энергетики. В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов незначительны. В условиях аварий, особенно крупных, выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов стронция, могут быть значительными. Примером являются известные аварии на промышленном реакторе в Уиндскейле (1957) и ЧАЭС (1986).
Стронций относится к типичным остеотропным радионуклидам. По величине отложения нуклида в скелете сельскохозяйственных животных их можно расположить в ряд: крупный рогатый скот < козы < овцы < свиньи < куры. Из костной ткани стронций выводится медленно. У молодых животных нуклид выводится значительно быстрее, чем у взрослых. Увеличение содержания кальция в корме ускоряет выведение. Помимо скелета, наибольшая концентрация отмечена в печени и почках, минимальная — в мышцах и особенно в жире, где концентрация в 4—6 раз меньше, чем в других мягких тканях.
У лактирующих животных стронций в значительных количествах выводится с молоком. Суточное выведение у коров разной продуктивности достигает 0,2 - 5 %, у коз 1,3 %, у овец 1-6 % в 1 л от суточного поступления. Из глобальных выпадений содержание 90Sr в молоке колеблется от 0,3 - 0,8 % в 1 л суточного поступления. Переход 90Sr из корма в молоко коров оценивается в 0,1 % на 1 л удоя, а при хроническом поступлении нуклида — в 0,2 - 0,3 % в 1 л. Переход 90Sr из рациона в яйцо не превышает 40 % суточного поступления радионуклида, а у низкопродуктивных кур может достигать 60 %. Содержание стронция в скорлупе достигает 96 %, в желтке и белке содержится соответственно 3,5 и 0,2 %.
Выводится стронций из организма в основном через кишечник. Биологическое действие радиоактивного стронция многообразно и связано с распределением поступившего в организм нуклида и формируемых доз. При поступлении равных количеств 89Sr и 90Sr величины поглощенных доз и время их формирования различны, что связано с большим периодом полураспада 90Sr.
Техногенное радиоактивное загрязнение внешней среды стало источником хронического внешнего и внутреннего облучения населения. Облучение, как правило, носит комбинированный характер — сочетание внешнего и внутреннего сложными смесями радионуклидов. Свой вклад в облучение вносят и радиоизотопы стронция. В СССР проведено 32 наземных взрыва (из них 30 — на Семипалатинском полигоне), из которых при 4 взрывах за пределами полигона в ближней зоне сформировались локальные радиоактивные следы.
В подавляющем большинстве населенных пунктов дозы облучения были на уровне доз от глобальных выпадений, которые, по оценкам НКДАР, в среднем составляли 4,5 мЗв. Вклад внутреннего облучения за счет перорального и ингаляционного поступлений радионуклидов и внешнего облучения составил соответственно 72,5 и 24 %. Основное значение в длительном формировании доз имели 137Cs и 90Sr.
1. В регионах радиоактивного загрязнения необходимы следующие меры защиты населения:
• снижение содержания радионуклидов в растительных и животных продуктах питания с помощью агромелиоративных и зооветеринарных мер. У животных, получавших сорбенты стронция (сульфат бария, бентонит и на их основе модифицированные препараты), при аварии на ЧАЭС с помощью указанных мер удавалось добиться 3— 5-кратного снижения депонирования радионуклидов в костной ткани;
• технологическая переработка загрязненного сырья;
• кулинарная обработка пищевых продуктов, замена загрязненных пищевых продуктов на чистые.
2. При работе с радиоактивным стронцием необходимо соблюдать санитарные правила и нормы радиоактивной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.
3. Неотложная помощь при загрязнении кожных покровов: обработка 5 % раствором пентацина, 5 % раствором Na2-ЭДТА, раствором лимонной или соляной кислоты, препаратом «Защита», моющими порошками, мылом.
4. При пероральном поступлении радиостронция назначают адсобар или сульфат бария (25 г на 200 мл воды), альгинат натрия (15 г на 200 мл воды), полисурмин (4 г на 200 мл воды). Обильное промывание желудка, рвотные средства, мочегонные, клизмы. При поступлении радиостронция в органы дыхания — обильное промывание носоглотки и полости рта, отхаркивающие препараты и те же средства, что и при пероральном поступлении нуклида.
5. В условиях хронического поступления радиостронция для снижения его всасывания назначают альгисорб — модифицированный альгинат кальция: взрослым и детям старше 14 лет по 5 г 3 раза в день, детям от 6 до 14 лет — по 3 г 3 раза в день, детям от 1 года до 6 лет — по 1,5 г 4 раза в день.
6. Все защитные мероприятия следует проводить под постоянным дозиметрическим контролем внешней среды, оценивая внешнее загрязнение и поступление радионуклидов в организм.
7. В профилактике последствий облучения большое внимание следует уделять повышению резистентности организма пострадавших (рациональное питание, здоровый образ жизни, спорт и др.).
Таким образом, радиоактивный стронций (89Sr и 90Sr) относится к биологически значимым радионуклидам и характеризуется высокой токсичностью. Его доля в глобальном радиоактивном загрязнении внешней среды и облучении населения значительна. Облучение носит хронический комбинированный характер. Дозы облучения в подавляющем большинстве случаев можно отнести к категории малых с низкой мощностью.