Радиоактивной нагрузки

Радиоактивное загрязнение внешней среды носит глобальный характер. Формирующаяся при этом радиоактивная нагрузка начеловеческую популяцию является одним из наиболее опасных экологически обусловленных неблагоприятных воздействий. В сред­нем доза фонового эволюционно сложившегося (внешнего и внут­реннего) облучения человека составляет 1 мЗв/год. Любое повы­шение фонового облучения на конкретной территории рассмат­ривается в качестве радиоактивной нагрузки. В настоящее время основными антропогенными источниками радиоактивного загряз­нения являются предприятия ядерной энергетики на всех этапах ядерного топливного цикла и отраслевые предприятия, исполь­зующие источники ионизирующего излучения.

Воздействие на человека радиоактивного облучения включает в себя внешнее γ-, β-излучение за счет радионуклидов, присут­ствующих в воздухе и на поверхности земли, контактное — в ре­зультате загрязнения кожных покровов и одежды, и внутреннее — от поступивших в организм (инкорпорированных) радионукли­дов с вдыхаемым воздухом и загрязненной пищей и водой. При этом основным источником облучения являются радионуклиды, поступающие с пищей. Дозы облучения (внутреннего и внешне­го) в районах местных выпадений могут достигать значительных величин. Критическим радионуклидом в начальный период загряз­нения является йод-131 (период полураспада 8 сут), в последу­ющем цезий-137 и стронций-90 (периоды полураспада около 30 лет).

В аварийных ситуациях могут происходить значительные вы­бросы радионуклидов из реакторов и хранилищ радиоактивных отходов. Особую опасность могут представлять аварии с плавлени­ем активной зоны и разрушением реакторов, когда во внешнюю среду поступают не только газообразные и летучие продукты ядер­ного деления, но и значительные количества нелетучих радио­нуклидов. Подобная картина сложилась в результате аварии на Чер­нобыльской АЭС. Выбросы радионуклидов из активной зоны раз­рушенного реактора представляли собой растянутый во времени процесс. В результате изменения направления ветра образовался широкий разброс радиоактивности. Там, где выпадали дожди во время прохождения радиоактивного облака, формировались «пят­на» повышенного уровня загрязнения. Выпадения произошли на большой территории ряда областей Российской Федерации (Туль­ской, Калужской, Брянской, Орловской), Украины и Белорус­сии. Население, проживающее в загрязненных районах, находит­ся в условиях чрезвычайной радиоактивной нагрузки и нуждается в комплексной санитарно-гигиенической защите.

Основные пути миграции радионуклидов в биосфере. Основны­ми дозообразующими радионуклидами местных выпадений явля­ются йод- 131, цезий-137 и стронций-90. Ведущее значение этих изотопов обусловлено их сравнительно большим выходом при делении ядер урана и плутония, способностью хорошо мигриро­вать в биосферных средах и по пищевым цепочкам к человеку

Рис. 5.2. Миграция нуклидов в биосфере

(часто увеличивая свою концентрацию в ряду от продуцентов до консументов), свойством хорошо усваиваться из пищи. При этом чрезвычайно важно, что йод-131 имеет значение лишь в началь­ный период загрязнения из-за короткого периода полураспада. Учитывая, что по истечении срока, равного 10 периодам полу­распада радионуклида, объект считается свободным от него, че­рез 80 сут после загрязнения (начиная с момента последнего вы­падения) эквивалентная доза ионизирующих излучений будет оп­ределяться главным образом цезием и стронцием. Эти же нуклиды формируют и активность глобальных выпадений.

Подвижность радионуклидов в биосферных средах зависит от времени, прошедшего после выпадения, растворимости радиоак­тивных частиц, типа почвы, вида растительного покрова, прово­димых агротехнических мероприятий и других факторов. Биологи­ческая доступность и миграционная способность нуклидов за во­семь лет снижается примерно в 10 раз.

Переход радионуклидов из почвы в растений зависит от типа почв; коэффициент перехода нуклида уменьшается с увеличени­ем количества глинистых микрочастиц во фракциях почвы. По сте­пени перехода нуклидов в растениях почвы можно расположить в следующий убывающий ряд: торфяно-болотистые —песчаные — дерново-подзолистые — красноземы — черноземы — сероземы. Уве­личение содержания органических веществ (агрохимикатов) в верх­нем слое почвы повышает усвоение нуклидов растениями. Вместе с тем внесение углекислых солей для нейтрализации кислотности почв (известкование) понижает накопление радионуклидов в уро­жае. В загрязненных водоемах цезий и стронций накапливаются главным образом в донных отложениях — 96,9 % выпавшей актив­ности.

Общая цепочка миграции нуклидов в биосфере может быть представлена следующим образом (рис. 5.2).

Распределение и концентрация радионуклидов в основных груп­пах продовольственного сырья. Основные дозообразующие элемен­ты (йод-131, цезий-137 и стронций-90) обладают высокой миг­рационной способностью, в том числе по пищевым цепочкам. Накопление радионуклидов в растениях и животных часто превы­шает содержание их в окружающей среде. Особенности распределения нуклидов по отдельным звеньям пищевых цепочек обуслов­лены видом последних. Выделяю! следующие пищевые цепочки:

1) растения —человек;

2) растения — животные — молоко — человек;

3) растения —животные —мясо —человек;

4) растения —птица —яйцо —человек;

5) вода —гидробионты —человек.

Загрязнение каждого звена может носить поверхностный и структурный характер. При структурном загрязнении в ходе мета­болических процессов каждого из звеньев радионуклиды накап­ливаются в форме биокомплексов в органах и тканях раститель­ных и животных организмов.

Чаще всего начальным звеном миграции радионуклидов по пищевым цепочкам является загрязнение растительности. В расте­ния нуклиды могут поступать в форме аэрозолей в результате не­посредственного загрязнения листьев, стеблей, соцветий, плодов или усваиваться из почвы через корневую систему. Процессы ре­зорбции протекают сравнительно быстро. Уровень поверхностно­го загрязнения растений зависит от плотности радиоактивных выпадений, физико-химических параметров выпадающих аэрозо­лей, метеорологических особенностей. Коэффициент задержки цезия-137 растительным покровом колеблется от 0,1 до 0,36. По степени задержки радионуклидов из аэрозолей растения можно расположить в следующем убывающем порядке: капуста —свек­ла—картофель—пшеница—естественная травяная растительность.

По степени накопления нуклидов из почвы через корневую систему сельскохозяйственная продукция может быть расположе­на в следующем убывающем порядке:

• для цезия-137: бобы —картофель —овес —фасоль —гречиха-
пшеница—просо—ячмень;

• для стронция-90: бобы —гречиха —горох —пшеница —яч­мень — сахарная свекла—картофель—кукуруза.

Многолетние растения накапливают радионуклиды лучше, чем однолетние. Степень накопления нуклидов в растительности при прочих равных условиях зависит от сочетания двух факторов: типа почвы и вида растительности. Так, например, клевер способен максимально концентрировать стронций, но при этом на дерно­во-подзолистых почвах коэффициент перехода равен 3,3%, а на черноземах — лишь 0,9 %. Аналогичный анализ необходимо про­водить для оценки целесообразности возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур на загрязненных территориях с раз­личными почвенными условиями.

Продукты животного происхождения являются одним из ос­новных источников поступления радионуклидов в организм чело­века. Накопление нуклидов у животных и их переход в молоко, мясо, яйца зависят от уровней загрязнения кормов, физико-химических свойств продуктов ядерного деления, видовых и возра­стных особенностей животных и их физиологического состояния. В растворенной форме практически 100% цезия и 30...60% строн­ция абсорбируются в желудочно-кишечном тракте животных. У жвач­ных животных процент усвояемости несколько ниже — 50...80% (для цезия), что связано с высокими сорбционными свойствами грубых кормов.

Степень накопления нуклидов зависит от вида животного. При длительном поступлении содержание цезия в 1 кг мышц составля­ет: у коровы — 4 % суточного поступления, овцы — 8, козы — 20, свиньи — 26, курицы — 46% (!). При прочих равных условиях у молодых животных изотопы накапливаются более интенсивно.

У лактирующих животных радионуклиды в значительном ко­личестве выводятся с молоком. При длительном поступлении нук­лидов в I л молока содержится: у коровы — 0,8... 1,2 % величины суточного поступления, овцы — 5... 15%, козы — 10...20%. При эпизодических поступлениях продуктов ядерного деления боль­шая часть активности, выводимой с молоком, отмечается в пер­вые сутки после инкорпорации.

Радионуклиды в значительном количестве переходят в яйца: при длительном поступлении в организм птиц в яйцах регистри­руется 2,3...3,3% величины суточного поступления. Изотопы це­зия и стронция избирательно накапливаются в разных средах яйца. Большая часть стронция депонируется в скорлупе (более 90 %), а оставшаяся часть преимущественно накапливается в желтке. На­против, основное количество цезия концентрируется внутри яйца, причем в белке отмечается в 2...3 раза больше нуклида, чем в желтке. Лишь 1...2 % цезия задерживается в скорлупе.

Гидробионты в больших количествах накапливают радионук­лиды. Коэффициент накопления цезия в мышечной ткани рыб достигает 1 000. В пресноводной рыбе цезия содержится в 10... 100 раз больше, чем в морской. Аналогичные соотношения отмечаются при сравнении хищных и планктоноядных гидробионтов. Необхо­димо отметить также, что стронций, мигрируя по пищевым це­почкам, избирательно депонируется в костной ткани (или скор­лупе). Причем в отличие от цезия, активно выводящегося из тропных тканей, концентрация стронция, накопившегося в костях (скорлупе), остается относительно постоянной длительный пери­од времени. Это необходимо учитывать при проведении санитар­но-гигиенических мероприятий.

Значимость отдельных видов продуктов как источников поступ­ления радионуклидов в организм определяется, во-первых, долей данного продукта в суточном продуктовом наборе и, во-вторых, степенью накопления в нем отдельных нуклидов.

Нормирование радионуклидов. При разработке нормативов рас­сматриваются как среднесуточный продуктовый набор с определением в нем доли отдельных видов продуктов, так и фактиче­ское содержание ксенобиотиков в пищевых продуктах на конк­ретной территории.

Содержания радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в пище­вых продуктах рассчитаны таким образом, что даже в нереальных условиях постоянного потребления населением всех пищевых про­дуктов с содержанием радионуклидов на уровне МДУ в течение года ожидаемая эффективная доза внутреннего облучения не пре­высит 5 мЗв. Следовательно, за 70 лет жизни человек получит не более 350 мЗв, т.е. дозу, рекомендованную Международной ко­миссией по радиационной защите в качестве допустимой дозы облучения.

Превышение уровней радиоактивности продуктов выше зна­чений МДУ дает основание для органов, осуществляющих Госсан­эпиднадзор, и других контролирующих государственных служб приостановить использование данных продуктов в питании насе­ления с последующими дезактивацией, повторным контролем и официальным заключением.

Алиментарные пути снижения радионагрузки. Йод-131 в началь­ный период загрязнения в связи с большим выходом в реакциях деления урана и плутония и высокой миграционной способно­стью представляет особую опасность. Однако благодаря коротко­му периоду полураспада правильно организованные мероприятия защиты позволяют значительно снизить степень его неблагопри­ятного воздействия.

Критическим продуктом в случае загрязнения радиоактивным йодом является молоко. Снабжение населения в течение 2...3 нед (период эффективного выведения из организма йода-131) чистым молоком позволит резко снизить уровень его накопления, а меди­каментозная зашита с помощью йодистого калия даст возмож­ность создать дополнительную защиту щитовидной железы. За­грязненное молоко должно быть переработано на сгущенное мо­локо, сыр, масло и другие продукты, поддающиеся хранению в течение периода, обеспечивающего распад радиоактивного йода. Аналогичные рекомендации относятся также к другому продо­вольственному и кормовому сырью.

Значительному снижению содержания цезия-137 и стронция-90 в продуктах питания и суточном рационе способствует их пра­вильная кулинарная обработка. Обработку продуктов необходимо начинать с тщательной промывки теплой проточной водой, ис­пользуя при необходимости раствор питьевой соды. Перед мытьем с некоторых овощей (капуста, репчатый лук, чеснок) целесооб­разно удалить верхние наиболее загрязненные листья. Механиче­ская обработка мясного сырья заключается в удалении загрязнен­ных участков соединительной ткани. После мытья клубни, кор­неплоды и фрукты очищают от кожуры, так как в наружных слоях радионуклидов содержится относительно больше, чем в мякоти (до 50 % общей радиоактивности). Эта мера особенно важна в рай­онах повышенного загрязнения.

Следующий этап обработки продуктов — вымачивание в чис­той воде в течение 2...3 ч. Данный этап особенно рекомендуется для продуктов, сильно загрязненных радионуклидами (грибы све­жие и сухие, лесные ягоды и т.п.). Мясо и особенно пресновод­ную рыбу, порезав небольшими порциями, также необходимо вы­мочить в воде перед дальнейшей кулинарной обработкой.

Единственным предпочтительным способом тепловой обра­ботки продуктов в условиях повышенного загрязнения их радио­активными веществами является варка. Этому способу приготов­ления пищи необходимо отдать предпочтение в связи с тем, что при отваривании значительная часть радионуклидов и других чу­жеродных веществ (нитратов, тяжелых металлов) переходит в отвар. Очевидно, что отвары использовать в питании нецелесооб­разно. Необходимо, проварив продукт в течение 5... 10 мин, слить воду, а затем продолжать варку в новой порции воды, используя ее в пищу. Указанный способ приемлем для приготовления мяс­ных, рыбных, овощных первых блюд и гарниров, но не для гри­бов, которые требуется варить дважды по 10 мин, каждый раз сливая отвар. Последнее связано с тем, что грибы накапливают наибольшие количества радионуклидов на загрязненных терри­ториях.

На выход нуклидов из продуктов в отвар (бульон) влияют со­левой состав и рН воды. Так, выход стронция в отвар (бульон) из картофеля и мяса составляет (в процентах к активности сырого продукта): в дистиллированной воде — 30, водопроводной воде — 57, водопроводной воде с молочно-кислым кальцием — 85. При­сутствие поваренной соли в количестве, обеспечивающем нор­мальные вкусовые свойства очищенного вареного картофеля (6 г/л), способствует переходу до 45 % цезия в отвар против 7 % без пова­ренной соли.

Жарение и тушение при загрязнении продуктов радионукли­дами для приготовления пищи рекомендовать нельзя. При данных видах кулинарной обработки все радиоактивные вещества оста­ются в продукте, а в связи с испарением жидкости их концентра­ция даже увеличивается.

При засолке овощей, фруктов, грибов количество цезия, по­требляемое с солеными продуктами, будет в два раза меньше его количества в исходных продуктах (при условии неиспользования в пищу рассола).

В процессе переработки зерна в муку и крупы удаляются его наружные части, содержащие значительную часть радиоактивно­сти. В связи с этим содержание радионуклидов в муке и крупах в 1,5...3 раза ниже, чем в зерне.

Таблица 5.3

Количество радионуклидов, переходящих из молока в продукты переработки

Продукт		Радионуклид, %
Цезий-137	Стронций-90	Йод-131
Творог (сыр)	10...21	14...27	—
Сметана		—	—
Сливки	5...7	3...7
Масло сливочное	1,5		3,5

Существенного снижения концентрации нуклидов в молочных продуктах можно достичь путем получения из цельного молока жировых и белковых концентратов (табл. 5.3). Из молока радио­нуклиды переходят в продукцию переработки в количестве, об­ратно пропорциональном жирности конечного продукта.

Следовательно, устранив из рациона питания отвары из ово­щей и грибов, бульон от варки мяса, рыбы, рассол от квашеной капусты, молочную сыворотку, можно существенно уменьшить поступление радионуклидов в организм. Необходимо помнить, что использование указанных выше кулинарных методов и приемов для удаления из пищевых продуктов радионуклидов обоснованно лишь в случаях установленного радиоактивного загрязнения (при превышении МДУ). Обработка этими методами продуктов, не имеющих загрязнений, приводит лишь к снижению их пищевой ценности за счет существенных потерь витаминов, минеральных веществ, аминокислот, пищевых волокон.

Таким образом, решение об использовании предлагаемых ме­тодов кулинарной обработки в полном объеме или частично дол­жно приниматься исключительно в зависимости от степени за­грязнения продукта радионуклидами. Целью выбранной схемы кулинарной обработки во всех случаях будет снижение остаточ­ных количеств нуклидов до МДУ при минимальном технологи­ческом воздействии. В условиях значительного загрязнения мест­ного продовольственного сырья и продуктов на его основе и в силу этого необходимости осуществления полной схемы обра­ботки продуктов с неизбежной потерей важнейших пищевых ве­ществ могут быть рекомендованы следующие меры: обязатель­ное применение поливитаминных и витаминно-минеральных фар­макологических препаратов и оперативное качественное изме­нение «продовольственной корзины» за счет высококачествен­ных завозных продуктов.

Организация питания населения в условиях радиоактивной на­грузки. Организация оптимального питания населения на загряз­ненных территориях должна строиться исходя из основных требований рационального питания с учетом условий окружающей сре­ды и основных направлений алиментарной адаптации.

Основными принципами построения рационов питания взрос­лого и детского населения на загрязненной территории являются:

• увеличение квоты белков до 15% калорийности рациона в основном за счет белков животного происхождения (которые дол­жны составлять 60% общего поступления);

• ограничение поступления жира до 30 % калорийности рацио­на при относительном уменьшении количества растительных ма­сел до 30 % общего поступления жира (что приведет к снижению ПНЖК в рационе);

• повышение в рационе на 20...50% по сравнению с рекомен­дуемыми возрастными нормами содержания витаминов-антиоксидантов: Е, С, А, β-каротина, биофлавоноидов;

• увеличение на 20...30% содержания пищевых волокон;

• обеспечение повышенного поступления минеральных веществ: кальция, калия, йода, магния, железа, селена.

Для обеспечения населения рекомендованными количествами пищевых веществ и энергии необходимо предусмотреть следующие принципы составления рационов:

• достаточное содержание в рационе нежирных сортов мяса, птицы, рыбы, субпродуктов — источников полноценного белка, витамина А, железа, микроэлементов;

• широкое использование в питании овощей, фруктов и зеле­ни — источников витамина С, (5-каротина, калия, пищевых воло­кон, органических кислот; ежедневный прием соков с мякотью;

• достаточное потребление молока, творога, сыра — источни­ков кальция и полноценного белка;

• введение в рацион продуктов моря (морская рыба и водоро­сли) — источников йода, альгинатов, микроэлементов.

Возможность использования профилактических продуктов и блюд в системе общественного питания и домашних условиях зна­чительно облегчает на практике реальное обеспечение населения продуктовым набором, отвечающим гигиеническим требованиям по химическому составу и энергетической ценности.