Радиоактивное загрязнение продовольственного сырья и пищевых продуктов

Радиоактивные вещества в виде естественных радионуклидов (уран, торий, радон) содержатся в почве, воде или в воздухе, образуются под действием космического излучения (радиоактивные углерод, калий, натрий). Особенную опасность представляют радионуклиды, полученные искусственным путем, в результате человеческой деятельности. Так, разнообразные радиоактивные вещества попадают в окружающую среду в результате ядерных испытаний, аварий на атомных электростанциях, накопления радиоактивных отходов. Радионуклиды участвуют в круговороте веществ в природе, в том числе в пищевых цепях, могут накапливаться в объектах экосистем.

Радиоактивность – самопроизвольный распад нестабильных атомных ядер и превращение их в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. Образуется множество промежуточных радиоактивных изотопов, ядра которых также делятся вплоть до образования стабильного вещества. Время, за которое распадается половина первоначального количества ядер, называется периодом полураспада. Следствием ядерного распада является ионизирующая радиация в виде потока α- и β- частиц, γ- квантов и других частиц. Действие радиации зависит от энергии частиц, вылетающих в единицу времени.

Альфа (α) – излучение представляет собой поток положительно заряженных частиц – атомов гелия (Не), движущихся со скоростью около 10 000 км/с. При внешнем облучении α – частицы не представляют собой опасности для человека, однако при попадании в организм с пищей они становятся чрезвычайно опасными, приводят к лучевому поражению органов и тканей.

Бета (β) – излучение - это поток электронов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, - до 30 000 км/с.

Гамма (γ) – излучениепроисходит в виде коротковолнового электромагнитного излучения (длина волны – около 10^-12 м), ведет себя подобно потоку γ-частиц, движущихся со скоростью света; обладает высокой энергией.

Активностью радиоактивного вещества называется число распадов, происходящих в веществе за единицу времени. Активность измеряется в беккерелях (1 Бк = 1 распад в секунду). Иногда используется внесистемная единица активности – кюри (1 Ки= 3,7· 10 Бк). Число распадов в веществе измеряется с помощью дозиметрических приборов, газоразрядных или сцинтилляционных.

Биологическое действие радиоактивного излучения заключается в ионизации им атомов и молекул, входящих в состав тканей живого организма. При этом могут происходить разрывы молекул нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), хромосомные нарушения, изменение процесса деления клетки. Расщепление воды ведет к образованию химически активных свободных радикалов, соединяющихся с белками организма и нарушающими обменные процессы. Радиоактивное излучение является канцерогенным (вызывает раковые заболевания) и мутагенным (увеличивает частоту мутаций генов) фактором. Лучевая болезнь проявляется поражением центральной нервной системы, нарушением проницаемости сосудов, подавлением кроветворения, снижением сопротивляемости организма к инфекциям. Последствия воздействия радиоактивного излучения на человека зависят от поглощенной дозы.

Поглощенная доза излучения характеризует величину энергии, поглощенной единицей массы вещества. За единицу поглощенной дозы принимают грей. Грей – положительная доза излучения, переданная массе излучаемого вещества в 1 кг и измеряемая энергией в 1 Дж любого ионизирующего излучения (1 Гр = 1 Дж/кг).

Внесистемной единицей является рад – поглощенная доза, при которой количество поглощенной энергии в 1 г любого вещества составляет 10 -7 Дж.

Воздействие радиоактивного излучения на живую ткань характеризует биологическая, или эквивалентная доза. Ее получают, умножая поглощенную дозу на переводной коэффициент, зависящий от вида ионизирующего излучения. Единицей измерения эквивалентной дозы служит бэр.

В течение всей жизни человек получает дозу облучения от природных источников на уровне 250-400 мбэр, что является обычным при нормальном состоянии среды обитания. Облучение в 10 рад не вызывает каких-либо изменений в органах и тканях человека. При однократных дозах 25-75 рад – наблюдаются незначительные изменения в составе крови, при облучении в 100 рад – наступает лучевая болезнь.

Образующиеся в процессе деления ядер радионуклиды проникают в организм человека при вдыхании зараженного воздуха, употреблении в пищу загрязненных продуктов, в результате человек подвергается внутреннему облучению, а при воздействии на кожу радиоактивных веществ, находящихся в воздухе и на поверхности Земли, - внешнему облучению.

Научный комитет ООН по действию атомной радиации определяет 21 наиболее распространенных радионуклидов, восемь из которых составляют основную дозу внутреннего облучения населения[3]: углерод-14 (14 С); цезий-137 (137 Сs); стронций – 90 (90 Sr); рутений – 106 (106 Ru); церий-144 (144 Се); водород-3, или тритий (3 Н); йод-131 (131 1); цирконий (95 Zr). Часть из них составляют фоновое облучение, не представляющее опасности.

Особенно опасными для человека являются: йод-131 для щитовидной железы, стронций-89 и стронций-90 для костей, для мышц. Попадая в организм, они встраиваются в биологические ткани и длительно их облучают – период полувыведения из организма стронция-90 и цезия-137 составляет несколько месяцев. Йод имеет сравнительно короткий период полураспада – 8 суток и опасен в первые дни после поступления изотопов йода в окружающую среду. Прием препаратов обычного йода препятствует поступлению радиоактивного йода в организм. Изотоп стронция-89 имеет период полураспада 50,4 суток, стронция-90 – 29,2 года, у цезия-137 он составляет 30 лет. Предельно допустимое содержание радиоактивных изотопов стронция-90 и цезия-137 установлено санитарными нормами для всех пищевых продуктов. Больше стронция накапливается в зеленой части растений, в икре и молоках рыб, в печени, легких и почках животных. Насыщение рациона питания человека кальцием снижает усвоение стронция.

Радиоактивное загрязнение может встречаться и в различных непродовольственных товарах. Иногда повышенное содержание радионуклидов содержится в природных строительных материалах. Определенную радиоактивность вследствие содержания радона имеют строительные материалы, мкЗв/год: известняк, песчаник – 0-100; кирпич, бетон – 100-200; естественный камень, производственный гипс – 200-400; шлаковый камень, гранит – 400-2000. Высокое содержание радона может быть в подземных питьевых водах. Вместе с водой радиоактивные вещества могут поступать в растения и накапливаться в них.

При сгорании угля остается шлак, в котором концентрируются минеральные негорючие вещества, в том числе и радиоактивные изотопы. Шлак нашел применение в качестве наполнителя в шлакобетоне, из шлакобетона производятся блоки – кирпичи и монолитные конструкции. Некоторые угли дают шлак с высоким содержанием радионуклидов и здания, построенные из такого шлакобетона, опасны для здоровья. По современным санитарным нормам шлакобетон не может использоваться для строительства жилья, его можно применять только в технических службах.

Повышенную радиоактивность дает мебель, изготовленная из массива древесины, выращенной в местности, сильно загрязненной радионуклидами. Появляются сообщения о неожиданных источниках радиации – игрушках, старинных часах и др. Эти случаи становятся известными благодаря распространению бытовых дозиметров.

Результаты эпидемиологических исследований свидетельствуют, что вдыхание жилищного воздуха, содержащего радон, приводит к возрастанию заболеваемости раком легкого на 4-12%. Поэтому необходимо осуществлять контроль за содержанием радона в воздухе, строительных материалах, питьевой воде.

Интенсивную биогенную миграцию радионуклидов цезия и стронция показала авария на Чернобыльской АЭС, которая обуславливает высокие уровни их поступления в организм человека. При этом в продуктах растениеводства радионуклидов содержится в 2-4 раза больше, чем в продуктах животноводства.