Сельскохозяйственная радиобиология (стр. 2 )

Исходя из данных уравнений, закон радиоактивного распада будет иметь следующий вид в математическом выражении:

Nt = N0 ´ e-0,693 t/T.

Таким образом, число ядер РВ уменьшается со временем по экспоненциальному закону и графически выражается экспоненциальной кривой. Из закона радиоактивного распада выведено важное правило: каждое десятикратное снижение активности осколков и мощности дозы гамма-излучения происходит в результате увеличения их возраста в 7 раз.

Раздел 2

ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРуЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
И ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

2.1. Классификация источников ИИ. Природный
радиационный фон

Все живые существа на Земле постоянно подвергаются воздействию ионизирующей радиации путем внешнего и внутреннего облучения за счет естественных и искусственных источников ионизирующих излучений, которые образуют радиационный фон.

Естественные источники ИИ – это есть совокупность
космического излучения, излучения от естественных радионуклидов, рассеянных в атмосфере, литосфере, гидросфере
и находящихся в составе биологических организмов: все эти излучения образуют природный радиационный фон (ПРФ) или естественный радиационный фон (ЕРФ), средняя эффективная доза которого составляет 2000 мкЗв в год на человека.

Искусственные источники ИИ – это совокупность ИИ и РВ, образующихся в результате ядерных взрывов, деятельности атомных электростанций, извлечения полезных ископаемых из недр Земли, применения ИИ и РВ в медицине, науке, в других отраслях хозяйственной деятельности человека. Совокупность этих источников составляет искусственный радиационный фон – ИРФ, который в настоящее время в целом по земному шар добавляет к ЕРФ лишь 1-3 %.

2.2. Естественные источники ИИ

Космическое излучение – это ионизирующее излучение, непрерывно падающее на поверхность Земли из космического пространства (первичное космическое излучение) и образующееся в земной атмосфере в результате взаимодействия первичного космического излучения с атомами воздуха – вторичное космическое излучение.

Первичное космическое излучение состоит из: протонов – 92 %, альфа-частиц – 7 %, ядер атомов лития, бериллия, углерода, азота и кислорода и др. При резком увеличении солнечной активности возможно нарастание космического излучения на 4-100 %. Лишь немногие первичные космические лучи достигают поверхности Земли, так как они взаимодействуют с атомами воздуха, рождая потоки частиц вторичного космического излучения.

Вторичное космическое излучение – состоит из электронов, нейтронов, мезонов и фотонов; максимум его интенсивности находится на высоте 20-30 км, на уровне моря интенсивность излучения составляет около 0,05 % от первоначального.

Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 мкЗв в год; для людей, живущих выше 2000 м над уровнем моря, эта величина в несколько раз больше. Еще более интенсивному облучению подвергаются экипажи и пассажиры самолетов: при подъеме с высоты 4000 м до 12000 м уровень облучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжает расти при дальнейшем увеличении высоты до 20000 км и выше (высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов. При перелете из Нью-Йорка в Париж пассажир получает дозу около 50 мкЗв).

Природные радиоактивные вещества. Они представлены 3 группами радиоактивных веществ: первую группу составляют естественные радиоактивные семейства 238U, 232Th, 235U
и их дочерние продукты распада; вторую группу образуют малораспространенные изотопы, не относящиеся к первой группе, – 40К, 48Ca, 87Rb, лантаноиды и др., третья группа представлена радиоактивными изотопами – 14C, 3H, 7Be, 10Be, образующимися под действием космических лучей из атмосферного воздуха. Все эти радиоактивные вещества рассеянны в атмосфере, гидросфере, почве и в биологических организмах.

Наиболее распространенными радиоактивными изотопами земной коры являются 87Rb, 40К, уран, торий, радий и их дочерние продукты распада, особенно радиоактивные газы: радон-220, радон-222, актинон-219.

Таблица 2

Концентрация некоторых радионуклидов и мощности
поглощенных доз в почвах различных типов

Типы почв	Концентрация, пКи/г	Мощность погл. дозы, мкрад/ч
40K	238U	232Th
Серозем	18	0,85	1,3	7,4
Серо-коричневая	19	0,75	1,1	6,9
Каштановая	15	0,72	1,0	6,0
Чернозем	11	0,58	0,97	5,1
Серая лесная	10	0,48	0,72	4,1
Дерново-подзолистая	8,1	0,41	0,60	3,4
Подзолистая	4,0	0,24	0,33	1,8
Торфянистая	2,4	0,17	0,17	1,1
Среднее	10	0,7	0,7	4,6
Пределы колебаний	3-20	0,3-1,4	0,2-1,3	1,4-9

Из них наибольшее биологическое значение имеют 87Rb, на втором месте по количеству занимает радиоизотоп 40К, но радиоактивность 40К в земной коре превышает радиоактивность суммы всех других естественных радиоактивных элементов за счет того, что распад 40К сопровождается жестким бета - и гамма-излучением, а 87Rb характеризуется мягким бета-излучением
и имеет длительный период полураспада.

Радионуклид 40К широко рассеян в почве и прочно удерживается глинами, содержится в растениях, особенно в бобовых – горохе, бобах, фасоли, сое, люцерне, клевере и др. Концентрация радионуклидов урана и тория в десятки и сотни, а радия
в миллионы раз меньше по сравнению с содержанием радиоактивного калия.

Радиоактивность воде придают, в основном, уран, торий, радий, образующие растворимые комплексные соединения, которые вымываются почвенными водами, а также газообразные продукты их ядерных превращений – радон, торон и др.

Радиоактивность атмосферы обусловлена наличием в ней радиоактивных веществ в газообразном состоянии – радон, торон, 14C, тритий и др. Суммарная радиоактивность атмосферного воздуха колеблется в широких пределах – от 2 ´ 10-14 до 4,4 ´ 10-13 Ки/л.

Наиболее весомыми из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий запаха и вкуса тяжелый (в 7,5 раза тяжелее воздуха) газ радон, который вместе с другими дочерними продуктами распада ответственен за 75 % годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением от земных источников радиации и за 50 % дозы от всех естественных источников радиации. Радон в виде 222Rn и 220Rn выделяется из земной коры повсеместно, но основную дозу человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении (уровень радиации выше в 8 раз, чем
в наружном воздухе) за счет следующих источников:

–  поступление из почвы, фундамента, перекрытия; высвобождение из строительных материалов жилых помещений
составляет 60 кБк/сут.,

–  из наружного воздуха проникает 10 кБк/сут.,

–  высвобождается из воды, используемой в бытовых целях – 4 кБк/сут.,

–  выделяется из природного газа при его сгорании – 3 кБк/сут.

Больших концентраций радон достигает в помещениях, если дом стоит на грунте с повышенным содержанием радионуклидов, или если при его строительстве использованы материалы
с повышенной радиоактивностью.

В качестве других источников земной радиации следует назвать каменный уголь, фосфаты и фосфорные удобрения, водоемы и др.

В целом естественные источники ИИ ответственны примерно за 90 % годовой эффективной эквивалентной дозы облучения, из которой на долю земных источников приходится 5/6 частей (в основном за счет внутреннего облучения), на долю космических источников – 1/6 часть (в основном путем внешнего облучения).

Таблица 3

Средняя удельная радиоактивность строительных материалов

Вид строительного материала	Удельная радиоактивность, Бк/кг
Дерево	1,1
Природный гипс	29
Песок и гравий	34
Портланд – цемент	45
Кирпич	126-840
Гранит	170
Зольная пыль	341
Глинозем
Фосфогипс	574
Кальций-силикатный шлак	2140
Отходы урановых обогатительных предприятий	4625
Шлак из доменной печи	330
Известь	20-30
Бетон из обычных матер.	180-200
Бетон, содержащий глин. сланцы (Швеция)	480

Примечание. В таблице представлены материалы НКДАР ООН, 1982 г.

В соответствии с Федеральным законом о радиационной безопасности, утвержденным 9.01.96 г., среднегодовая эффективная доза (допустимые пределы доз) для основного населения может составлять 0,001 Зв или за период жизни (70 лет) – 0,07 Зв; а для профессиональных работников – 0,02 Зв, за период трудовой деятельности (50 лет) – 1 Зв. По нормам радиационной безопасности (НРБ-99) установлены основные пределы доз (табл. 4).

Таблица 4

Основные пределы доз

Нормируемые величины	Пределы доз
Персонал (гр. А)	Население (группа В)
Эффективная доза	20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год	1 мЗв в год в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год
Экв. доза за год в: хрусталике глаза коже кистях и стопах	150 мЗв 500 мЗв 500 мЗв	15 мЗв 50 мЗв 50 мЗв

Примечание. Основные пределы доз персонала группы Б (вспомогательный персонал) равны 1/4 значений для персонала группы А.

2.3. Искусственные источники ионизирующих излучений
и их характеристика

2.3.1. Гигиеническая характеристика РВ,
образующихся при ядерном взрыве

При атомном взрыве образуются продукты деления ядерного горючего 235U, 238U, 239Pu с образованием сложной смеси из 200 изотопов 36 химических элементов с периодом полураспада от 1 с до млн. лет. По характеру излучения все они относятся к бета - и гамма+бета-излучателям, кроме 147Sm и 144Nd – альфа-излучатели. Дополнительным источником радиоактивного загрязнения местности служит также наведенная радиоактивность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов, образующихся при цепной реакции деления урана или плутония на ядра атомов различных веществ окружающей среды.

Наибольший практический интерес для радиобиологии представляют следующие радионуклиды: 89Sr, 90Sr, 131J, 137Cs, 140Ba, 144Ce.

Активность продуктов ядерного деления быстро снижается в первые часы и сутки, например, в первые сутки наблюдается снижение активности в 50 раз.

Таблица 5

Снижение активности ПЯД с течением времени

Время, ч	Отн. активность	Время, ч	Отн. активность
1	1000	30	17
1,5	610	40	12
2	440	60	7,3
3	70	100	4,3
5	150	200	1,7
7	97	400	0,75
10	63	600	0,46
15	39	800	0,33
20	27	1000	0,25

Из закона радиоактивного распада выведено правило: каждое десятикратное снижение активности осколков и мощности дозы гамма-излучения происходит в результате увеличения их возраста в 7 раз.