Принципы формирования доз облучения населения после аварии на ЧАЭС. Принципы проживания на загрязненных радионуклидами территориях
Радиотоксичность – свойство радиоактивных изотопов вызывать большие или меньшие патологические изменения при попадании их в организм, обусловленное рядом факторов:
1) видом радиоактивного превращения
2) средней энергией одного акта распада
3) схемой радиоактивного распада
4) путями поступления радионуклида в организм
5) типом распределения радионуклида в организме
6) временем пребывания радионуклида в организме - определяется длительностью облучения тканей, в котором локализован изотоп; зависит от периода полураспада изотопа (Т1/2 ) и от скорости его выведения из организма
Период полувыведения (Тб) - время, в течение которого из организма выводится половина введенного радионуклида; характеризует скорость выведения радионуклида из организма.
Эффективный период (Тэфф) – время, в течение которого активность изотопа в организме уменьшается вдвое.
7) продолжительностью времени поступления в тело человека.
Чернобыльская катастрофа оказала воздействие на все сферы жизнедеятельности населения РБ:
- из сельскохозяйственного оборота выведено более 260 тыс. га самых плодородных пахотных земель, ликвидировано 54 колхоза и совхоза
- прекратили хозяйственную деятельность около 300 объектов народнохозяйственного комплекса, свыше 600 школ и детских садов, около 100 больниц, свыше 500 объектов торговли, общественного питания и бытового обслуживания
- резко сократились посевные площади из-за различных уровней загрязнения территории, снизился сбор сельскохозяйственных культур
- значительно уменьшены размеры пользования лесными ресурсами: более четверти лесного фонда республики загрязнено радионуклидами
- ущерб оценивается в 32 бюджета республики (1985 г.)
В июле 1990 г. Верховный Совет республики объявил Беларусь зоной национального радиационного экологического бедствия:последствия глобальной ядерной аварии, приведшей к неблагоприятным изменениям экологической обстановки и условий обитания человека, создают возможность острых или хронических поражений людей, животных, растений, а также приносят материальный ущерб, превышающий годовой национальный доход республики.
Принципы формирования доз облучения населения после аварии на ЧАЭС.
В апреле-мае 1986 года мощности экспозиционных доз в южных районах Беларуси достигали десятков миллирентген в час, то есть превышали в тысячи раз естественный фон Беларуси до аварии. Анализ дозовых нагрузок, проведенный Минздравом, штабом ГО, правительственной комиссией по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС, явился основанием для эвакуации части населения из загрязненных радионуклидами территорий.
С мая 1986 года правительственной комиссией устанавливались Временные нормативы по дозовым нагрузкам для населения: 1986-1987 гг. – 100 мЗв/год, 1988 год – 30 мЗв/год, 1989-1990 гг. – 25 мЗв/год, 1991 год – 5 мЗв/год, 1993 год – 3 мЗв/год, 1995 год – 2 мЗв/год, 1998 – 1 мЗв/год. При этом предполагалось, что 50% дозы формирует внешнее облучение, 50% - внутреннее.
Особенность формирования доз облучения населения, проживающего на загрязненных территориях:
1) пролонгированное внешнее и внутреннее облучение за счет долгоживущих радионуклидов (Сs, Sr, Рu) в дополнение к дозам, сформировавшимся на раннем этапе аварии за счет короткоживущих радионуклидов (особенно радиоизотопов йода)
2) определенная часть населения вынуждена жить на загрязненных радионуклидами территориях, используя в пищу продукты местного производства, которые формируют основную дозовую нагрузку на организм (более 80%). При этом сельские жители получают гораздо большие дозовые нагрузки, чем городские
3) при одинаковом питании со взрослыми дети получают в 3-5 раз большие дозовые нагрузки в силу меньшего веса и более активных обменных процессов в детском организме.
Принципы проживания на загрязненных радионуклидами территориях:
1) следует исключить какую-либо возможность возникновения у населения лучевой болезни.
2) необходимо снизить риск возникновения у человека отдаленных эффектов действия радиации настолько, насколько это практически достижимо.
3) необходимо использовать способы снижения поступления и ускорения выведения радионуклидов из организма, а также мероприятия, направленные на повышение устойчивости организма к радиационному воздействию (см. вопрос 50).
Один из первых шагов по ликвидации последствий аварии - установление загрязнения продуктов питания, питьевой воды, значений мощности экспозиционной дозы в местах проживания и трудовой деятельности населения на территории пострадавших районов и всей республики в целом.
23. Характеристика основных дозообразующих радионуклидов: углерод-14, цезий-137, стронций-90, тритий, плутоний-239, америций-241, «горячие частицы».
Группа основных дозообразующих радионуклидов, выброшенных при аварии на ЧАЭС, и их характеристика:
а) углерод-14 (С-14):
- бета-излучатель, Т1/2 - 5730 лет, период биологического полувыведения около 200 дней, эффективный период 0,53 года
- попадает в окружающую среду в результате испытаний ядерного оружия, как космогенный радионуклид, с выбросами АЭС
- его соединения растворимы, в организм поступает через ЖКТ по пищевым цепочкам
- характерен равномерный тип распределения
- вызывает трансмутационный эффект: встраиваясь в азотистые основания нуклеиновых кислот, при распаде превращается в стабильный азот-14, что вызывает изменение структуры азотистых оснований, в результате чего меняется смысл генетического кода; эти изменения не поддаются репарации, их доля составляет 10% от всех мутаций
б) цезий-137 (Cs-137):
- бета- и гамма-излучатель, Т1/2 - 30 лет, период биологического полувыведения для взрослых - 100 дней, у детей до 15 лет - 50 дней, до 5 лет - 20 дней, эффективный период для взрослых – 0,26 года, для детей до 15 лет – 0,13 года, для детей до 5 лет – 0,05 года.
- очень летучий, поэтому загрязнил обширные территории в РБ и в мире в целом
- хорошо сорбируется и удерживается чернозёмами, в песчаных почвах очень подвижен, т.е. коэффициент перехода его в растения высокий; в водной среде процессы миграции и накопления цезия идут интенсивнее, поэтому в рыбе накапливается в значительных количествах
- соединения хорошо растворимы, в организм поступает через ЖКТ (чаще с молоком, мясом, овощами); по химическим свойствам похож на калий
- характерен равномерный тип распределения
в) стронций-90 (Sr-90):
- бета-излучатель, Т1/2 - 29 лет, период биологического полувыведения - около 20 лет, эффективный период – 11,8 лет.
- менее летуч, чем цезий-137, загрязнил меньшую территорию
- плохо фиксируется почвами; имея хорошую растворимость, легко вымывается из почвы и попадает в водоёмы, где активно накапливается гидробионтами.
- по химическим свойствам близок к кальцию, поэтому накапливается в зонах роста костей (особая опасность для детей); процент всасывания зависит от ряда факторов:
а) возраста - у детей процент всасывания выше
б) физиологического состояния организма - выше в период беременности, лактации
в) приема витамина D - ускоряет всасывание стронция
г) количества поступающего в организм Ca - недостаток ускоряет всасывание стронция
д) пола - у мужчин всасывание происходит активнее
- в организм поступает через ЖКТ, чаще с цельным молоком, костными бульонами, злаковыми, рыбой
- особенности действия на организм:
1. вызывает нарушения в процессе развития плода и новорожденного (общие аномалии - асфиксия, дистрофия, отеки и частные аномалии - подкожная гематома, пороки сердца и костей)
2. в хронических эффективных дозах оказывает влияние на состояние функции печени и почек, нейроэндокринную систему, иммунную реактивность, сперматогенез и овогенез
3. в отдаленные сроки после поражения вызывает опухоли костей и лейкозы
4. при комбинированном действии с иодом-131 влияет на репродуктивную функцию, кроветворную систему, продолжительность жизни
5. при комбинированном действии с плутонием-239 увеличивает частоту остеосарком, лейкозов, сокращает продолжительность жизни.
Конечный продукт распада - радиоактивный иттрий-90, тоже бета-излучатель, но с коротким периодом полураспада - 64 часа и высокой энергией излучения, избирательно накапливается в гонадах, создавая значительную дозу облучения.
г) тритий (Н-3):
- мягкий бета-излучатель, Т1/2 - более 12 лет, период биологического полувыведения - 10 суток для свободного трития, 450 суток - для связанного (летом уменьшается из-за усиленного водного обмена), эффективный период для свободного трития – 0,03 года, для связанного – 1,12 года.
- образуется в верхних слоях атмосферы как космогенный радионуклид и при термоядерных реакциях
- соединения растворимы, в организм поступает через ЖКТ, частично через легкие
- характерен равномерный тип распределения
д) плутоний-239 (Рu-239):
- трансурановый элемент, смешанный a- и g- излучатель, Т1/2 - 24000 лет, период биологического полувыведения - 197 лет, эффективный период – 195,4 года.
- попадает в атмосферу при аварийных выбросах предприятий, перерабатывающих ядерное горючее, при эксплуатации АЭС, при испытании ядерного оружия
- не имеет стабильных аналогов
- после аварии на ЧАЭС осел в основном в 30-км зоне и Гомельской области
- соединения плохорастворимы, поступает в организм в основном ингаляционно, создавая значительную нагрузку на лёгкие за счёт альфа-излучения
- характерен скелетный тип распределения, частично – ретикуло-эндотелиальный (лимфоузлы, печень); у детей 1-ого года жизни всасываемость плутония в 10 раз выше, чем у взрослых
- тропен к органическому матриксу кости, с течением времени плутоний перемещается в неорганическую часть кости и «замуровывается»; некоторое количество его захватывается макрофагами и переходит в костный мозг
- особенности действия на организм:
1. при остром лучевом поражении: резкое сокращение продолжительности жизни, падение массы тела, развитие геморрагического синдрома, угнетение костномозгового кроветворения, некробиотические изменения внутренних органов
2. при подостром лучевом поражении: сочетание атрофических, дегенеративных и репаративных процессов; существенное сокращение продолжительности жизни, изменения со стороны сосудистой системы, умеренное угнетение костно-мозгового кроветворения, атрофические и дегенеративные изменения внутренних органов, пнемосклероз
3. при действии доз от 0,04 до 20 Гр - опухоли легких
- по данным экспериментов, характер действия молока для плутония-239 напоминает действие эффективного комплексообразователя
е) америций-241 (Аm-241):
- трансурановый элемент, альфа-излучатель, Т1/2 - 433 года, период биологического полувыведения 194 года, эффективный период – 133,97 года.
- дочерний продукт распада плутония-241; в настоящее время и в ближайшие десятилетия будет представлять серьезную угрозу для здоровья населения (наряду с цезием-137 и стронцием-90)
- стабильные изотопы не известны, дочерний продукт распада плутония-241
- поступает в организм ингаляционно, химические соединения америция быстро перемещаются из легких в кровь (от нескольких дней до нескольких недель), затем накапливается в скелетной ткани, частично в печени, почках, селезёнке.
- обладает большой растворимость и большой миграционной способностью
- особенности действия на организм:
1. при остром лучевом поражении: ранняя аплазия костно-мозгового кроветворения, геморрагический синдром, некробиотические изменения в паренхиматозных органах, резкое сокращение продолжительности жизни
2. при подостром лучевом поражении: гипоплазия костно-мозгового кроветворения, некротические и склеротические изменения органов депонирования, существенное уменьшение продолжительности жизни, пневмосклероз, цирроз печени
3. опухоли легких и остеосаркомы
ж) "горячие частицы" -аэрозоль диспергированного ядерного топлива.
- после аварии разнеслись атмосферным воздухом на значительные расстояния, основная масса их сосредоточилась в зоне отчуждения и Гомельской области
- основное количество активных частиц (до 70%) находится в верхнем (1 см) слое почвы; до нескольких сотен активных частиц содержится в 10 м3 воздуха в районе Мозыря, Гомеля, Бреста
- в организм в первые месяцы после аварии попадали прямым аэрозольным путём, в настоящее время характерно ингаляционное поступление при вторичном загрязнении воздуха пылью с объектов окружающей среды; возможен и алиментарный путь поступления
- представляют опасность для всего живого ввиду высокой концентрации в них радионуклидов с разными видами излучений.
з) цирконий-95 (Zr-95);
и) рутений-106 (Ru-106);
к) церий-144 (Сe-144);
л) йод-131 (I-131)
Радиометрия. Прямая и косвенная радиометрия. Pадиометрия объектов окружающей среды, пищевых продуктов и воды. Временные (ВДУ), контрольные (РКУ) и республиканские допустимые уровни (РДУ) содержания радионуклидов в пищевых продуктах и воде, в том числе РДУ-99. Оценка результатов радиометрии.
Радиометрия - совокупность методов измерения активности (числа распадов в единицу времени) нуклидов в радиоактивных источниках. Методы радиометрии используются в дозиметрии для определения доз излучения.
а) прямая радиометрия - определение содержания (активности) радионуклидов в теле человека для дальнейшего подсчета дозы внутреннего облучения. Пример прибора для прямой радиометрии: СРП-68-01 (сцинтилляционный геологоразведочный прибор).
б) косвенная радиометрия - определение содержания радионуклидов в объектах окружающей среды с целью определения возможной дозы внутреннего облучения. Примеры приборов для косвенной радиометрии: КРВП-3АБ, РУБ-01П6, гамма-радиометр РУГ-92.
Если дозиметры используют для контроля доз внешнего облучения, то радиометры используют для контроля доз внутреннего облучения человека.
Общие принципы осуществления радиометрии пищевых продуктов и воды:
1) подготовка проб к измерениям (предварительная обработка доставленной продукции, отбор проб, приготовление навески, размещение пробы в кювете)
2) радиометрия (предпочтительно использовать сцинтилляционные и полупроводниковые средства измерения с блоками детектирования в свинцовой защите)
3) оформление результатов исследования в виде протокола установленной формы
После аварии на ЧАЭС исходя из значений Временных нормативов по дозовым нагрузкам для населения и с учетом рационов питания устанавливались временные допустимые уровни (ВДУ-86, ВДУ-88) и республиканские контрольные и допустимые уровни (РКУ-90, РДУ-92, РДУ-96, РДУ-99) содержания радионуклидов (цезия-137, стронция-90) в продуктах питания и воде.
РДУ регламентируют содержание радионуклидов цезия и стронция в пищевых продуктах, включая импортные, их действие распространяется на всю территорию РБ.
Нормируемые величины содержания цезия-137 в некоторых продуктах питания (Бк/кг) в различные периоды после аварии на ЧАЭС:
| Продукт | ВДУ-88 | РДУ-92 | РДУ-99 |
| Вода питьевая | 18,5 | 18,5 | 10,0 |
| Молоко | |||
| Говядина, баранина, колбасные изделия | |||
| Свинина, птица, рыба, яйца | |||
| Картофель | |||
| Овощи | |||
| Фрукты | |||
| Хлеб, хлебобулочные изделия, макароны | |||
| Грибы сухие |
Результаты радиометрии пищевых продуктов оцениваются по результатам измерений с использованием действующих республиканских допустимых уровней содержания радионуклидов (в настоящее время по РДУ-99): в норме они не должны превышать соответствующие показатели вышеприведенной таблицы.
Превышение регламентируемых уровней содержания радионуклидов в продуктах питания дает основание для уполномоченных на то органов запретить реализацию населению данных продуктов через торговую сеть и сеть общественного питания. Пищевые продукты, качество которых не соответствует установленным нормативам, изымаются из обращения. Обоснование возможных способов использования, утилизации или уничтожения пищевых продуктов, признанных непригодными для пищевых целей, проводится их владельцами по согласованию с органами Государственного санитарного надзора РБ согласно установленному порядку.
25. Радиочувствительность: определение понятия, критерии оценки. Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне.
Радиочувствительность (радиопоражаемость) - это чувствительность биологических объектов к действию ионизирующих излучений. Альтернативные понятия радиочувствительности - радиоустойчивость (радиорезистентность).
При сравнении радиочувствительности различных биосистем используют следующие критерии оценки:
а) непосредственное изменение выживаемости изучаемых объектов в результате облучения в определенных дозах или
б) количественные показатели поражения, связанные в данном диапазоне которые в данном диапазоне доз связаны с выживаемостью.
Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД50 - доза облучения, вызывающая гибель 50% облучённых организмов за различное время после облучения (в зависимости от вида живых организмов: наиболее радиочувствительны - млекопитающие, ЛД50 = 2,5-4,0 Гр для человека, наименее - бактерии, их ЛД50 = 1000-3000 Гр).
Различные виды живых организмов существенно различаются по степени радиочувствительности, которая варьирует в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность), в пределах тканей и клеток одного организма, поэтому для правильной оценки последствий облучения организма необходимо оценивать радиочувствительность на различных уровнях - клеточном, тканевом, органном, организменном.
Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне:
- организация генома (в том числе кариопикнотический индекс)
- состояние системы репарации ДНК
- содержание в клетке антиоксидантов
- активность ферментов, утилизирующих продукты радиолиза воды (каталазы, разрушающей перекись водорода, или супероксиддисмутазы, инактивирующей супероксидный радикал)
- интенсивность окислительно-восстановительных процессов.