Радиоактивный йод - как радиационно-опасный фактор

Йод-129 относится к числу наиболее радиологически значимых нуклидов в глобальном масштабе, благодаря своему периоду полураспада, который оценивается в 17 млн. лет. Однако I¹²⁹ не оценивается как радиационно – опасный фактор, хотя суммарный его выброс в атмосферу значителен (10¹² Бк).

Иод-131 также называемый радиойодом; является одним из основных продуктов деления ядер урана и плутония, представляющих опасность для здоровья человека, внесших значительный вклад во вредные последствия для здоровья людей после ядерных испытаний 1950-х, аварии в Чернобыле.

Выбросы радиойода могут происходить в районах с недостаточностью общего йода, что естественно усиливает фактор воздействия радиоактивного йода. Нельзя оставлять без внимания такой радиационно опасный фактор, как «горячие частицы» (высокоактивные микрочастицы, имеющие глобальное распределение), присутствие которых было установлено при аварии 6 апреля 1993 года. Изотопы йода, обладая высокой миграцией, быстро включаются в биологические цепи и становятся источниками внешнего и внутреннего облучения. Особенно большие дозы концентрируются в щитовидной железе детей, что обусловлено ее малыми размерами и могут в 2-10 раз превышать дозу облучения щитовидной железы у взрослого. Радиоактивный йод из организма беременной женщины поступает к плоду, в железе которого поглощаемая доза в 10 Кu раз больше, чем в железе матери. Специфика йода заключается в образовании химических соединений, которые взаимодействуют с твердыми атмосферными частицами, адсорбируясь на их поверхности.

Итак, радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе, вырабатывающей гормоны-регуляторы жизнедеятельности организма.

Обычно в организме содержится очень мало йода – около 25 мг. Йод нужен щитовидной железе для нормальной работы, а накопление в ней радиоактивного йода работу железы нарушает.

28 Понятие о суммарной эффективной удельной активности. В каких случаях она наиболее широко применяется? Санитарно-гигиенический норматив

При оценке соответствия строительных и некоторых других материалов радиационно - гигиеническим нормативам введено понятие суммарная эффективная удельная активность радионуклида (Ас):

Ac=АRa + 1,31 АTh + 0,085 АK,

где АRa, АTh, АK - удельная активность соответствующих радионуклидов.

содержание равновесного урана, тогда расчётная формула будет иметь вид:

Аc = АU *3,4*10^-7 + 1,31 АTh, + 0,085 АK

Для ориентировочной оценки необходимо знать переход от мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в мкР/ч к площадной загрязненности почв (Ки/км²).

Эта сугубо ориентировочная оценка должна учитывать весь энергетический спектр радионуклидов

Если почва была загрязнена техногенными радиоизотопами, например, цезием, стронцием и кобальтом, то указывается их радиоактивность, допустим:

по цезию-137 -100 Бк/кг,

по стронцию-90 - 20 Бк/кг,

по кобальту-60 - 80 Бк/кг

И тогда общая радиоактивность почв составит (А_с +100+20+80) Бк/кг.

Для перехода от удельной активности в Бк/кг, Бк/г и т.д. к площадной в Бк/м², в Ки/км² и т.д. необходимо знать плотность вещества.

Расчёт может вестись по разным формулам. Так, В.М. Гавшин и др. (1994) предлагает следующий вариант:

Р = A*d*h*10⁷, где

Р - площадной запас радионуклидов в Бк/км²;

А - активность почвы, Бк/кг;

d - объёмный вес пробы, г/см³;

h - глубина ячейки параллелепипеда отбираемой пробы, см,

или по формуле Р = 0,27Adh мКи/км².

Так, 34 Бк/кг активности почвы по цезию-137 будет соответствовать площадной активности 0,1 Ки/км² при плотности почвы 1100 кг/м³ и глубине отбора 0,1 м.

Часто для ориентировочной оценки необходимо знать переход от мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в мкР/ч к площадной загрязненности почв (Ки/км²). Эта сугубо ориентировочная оценка должна учитывать весь энергетический спектр радионуклидов.

Так, М. Эйзенбад (1967) указывает, что для продуктов деления, средняя энергия гамма - квантов которых равна 0,7 Мэв (цезий - 137 + барий – 137m) площадной активности 1 Ки/км² на высоте 0,9 м, будет соответствовать мощность экспозиционной дозы 10 мкР/ч.

Ориентировочно, при условии радиоактивного равновесия, можно считать, что:

1 мг/кг U = 12,6 Бк/кг;

1 мг/кг Th = 4,07 Бк/кг;

1 %К = 313 Бк/кг ⁴⁰К.

Организация контроля радиационного качества строительного сырья, материалов и жилых помещений имеет своей целью недопущение превышения установленных нормативных величин, а также разработку и внедрение мероприятий по снижению доз облучения населения.

Контролю подлежит:

- для вновь строящихся зданий - эффективная удельная активность природных радионуклидов в строительном сырье и материалах;

- для построенных зданий - мощность экспозиционной дозы внешнего гамма-излучения в жилых помещениях общественно-бытового назначения и среднегодовая концентрация радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) в воздухе помещений.

При этом должны параллельно функционировать две формы контроля: ведомственный и государственный санитарный.

Государственный санитарный контроль проводит радиологический отдел (отделение) территориальной санэпидемстанции в порядке текущего и предупредительного санитарного надзора.

Определение удельной активности природных радионуклидов в строительных материалах производится гамма-спектрометрическими методами, согласованными со службами стандартизации.

Для общей их оценки вводится радиационно-гигиенический норматив на суммарную удельную активность радионуклидов.

Мощность дозы внешнего гамма-излучения измеряется дозиметрами, например, типа ДРГ-01 Т (детектор-газоразрядные счетчики).

Допускается для ориентировочной оценки мощности дозы использование радиометров (например, СРП-68-01 детектор-сцинтилляционный кристалл NaI). Ориентировочная оценка может быть получена уменьшением показаний такого прибора на коэффициент 0,6 - 0,8 (различающийся для каждого экземпляра прибора и устанавливаемый путем сопоставления с результатами измерений дозиметрами).

При обнаружении индикаторным прибором превышений мощности дозы в помещении над фоном открытой местности более чем на 33 мкР/ч, измерения следует повторить с использованием прибора типа ДРГ-01T.

Измерения мощности дозы в помещениях следует проводить на высоте 1 м и в центре комнаты, а на открытой местности - не менее, чем в 30 м от ближайшего здания на той же высоте.

Результаты измерений на объекте, сдаваемом в эксплуатацию (мощности экспозиционной дозы и концентраций радона), оформляются в виде акта радиационного обследования, один экземпляр которого прилагается к акту Государственной приемочной комиссии по вводу объекта в эксплуатацию, копия направляется в территориальную СЭС.

В актах и отчетах обязательно указывается тип использованных приборов, номер и срок действия свидетельства Госстандарта и примененная для измерений и расчета методика.

29 В чем сущность концепции «доза-эффект-риск»?

Существует иной подход к оценке степени опасности радиации, не отрицающий признания факта биологического воздействия ионизирующего излучения на организм, но утверждающий, что вероятность появления соматических и генетических заболеваний от воздействия радиации имеет «пороговый» характер. Риск получить заболевание от радиации зависит от дозы, и он пренебрежительно мал при малых дозах и возрастает по мере увеличения дозовой нагрузки. Этот принцип «доза-эффект-риск» получил весьма широкое признание у специалистов, и его сегодня придерживаются при нормировании дозовых нагрузок.

Теоретически, например, считается, что увеличение риска смерти от онкологического заболевания на 0,5 % возможно у лиц, получивших эффективную дозу 10 мЗв (1 сантиЗв), что соответствует ориентировочно мощности экспозиционной дозы гамма-излучения 110 мкР/ч в течение года.

Тем не менее, такой подход к нормированию дозовых нагрузок вызывает возражение у многих специалистов, особенно биологов и медиков, не занимающихся специальными вопросами воздействия излучения на биоту и не соизмеряющих такие понятия как: доза - эффект - риск.

30 Уран – как радиационный и химический фактор опасности

Уран – это радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Менделеева, относится к семейству актиноидов.

Природный уран состоит из смеси трех изотопов: ²³⁸U - 99,2739% (T_½ = 4,51·10⁹ лет), ²³⁵U - 0,7024% (T_½ = 7,13·10⁸ лет) и ²³⁴U - 0,0057% (T_½ = 2,48·10⁵ лет). Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, он входит в состав радиоактивного ряда ²³⁸U.

Уран в любом виде представляет опасность для здоровья человека. Причем химическая токсичность урана представляет большую опасность, чем его радиоактивность.

Уран - общеклеточный яд, поражает все органы и ткани; его действие обусловлено химической токсичностью и радиоактивностью. ПДК для растворимых соединений урана 0,015 мг/м3, для нерастворимых - 0.075 мг/м. Основные мероприятия по борьбе с загрязнением воздушной среды пылью при добыче и переработке уран:

- механизация процессов,

- герметизация оборудования,

- использование мокрых способов переработки сырья.

Все изотопы и составы урана являются ядовитыми, тератогенными (действуют на плод во время беременности) и радиоактивными. Уран, как известно, испускает альфа-, бета- и гамма-излучение. Альфа-излучение – наиболее опасный фактор, так как задерживается клетками ткани и приводит к изменениям на клеточном уровне. Энергетика у каждого радионуклида своя.

Основную опасность уран представляет для шахтёров урановых шахт, рудников по добыче полиметаллов, угольных шахт (особенно с бурым углем), а также работники урановых обогатительных фабрик. Прочее население может быть подвергнуто действию урана (или дочерних продуктов его распада, например, радона) при вдыхании пыли или поглощении воды и пищи. Содержание урана в воздухе обычно очень мало, но рабочие фабрик по производству фосфорных удобрений или жители регионов вблизи предприятий по производству или испытанию ядерного оружия, жители областей, в которых в ходе военных боёв использовалось оружие с обеднённым ураном, или жители вблизи электростанций или теплоцентралей на каменном угле, урановых шахт, обогатительных фабрик и заводов по обогащению урана и производству ТВЭЛов, могут подвергаться действию урана.

Почти весь уран, попавший в организм, быстро выводится из него, но 5% поглощаются телом.

При большом потреблении уран поражает почки, поскольку является токсичным металлом.

Уран - также репродуктивный яд. Радиологические эффекты являются локальными, из-за малого пробега α-частиц, образующихся при распаде 238U.

31 Отличие м/д понятиями «Рад» и «Бэр», «Грей» и «Зиверт».

В каких случаях они м.б. одинаковыми?

Кроме экспозиционной дозы, характеризующей степень ионизации воздуха, существует понятие - поглощенная доза (D) - это энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. В СИ она измеряется единицей Грей (Гр):

1 Гр = 1 Дж/кг. Ранее пользовались для оценки поглощенной дозы единицей рад.:

1 рад = 0,01 Гр

Поглощенная доза, отнесенная ко времени поглощения, носит название мощности поглощенной дозы и измеряется в Гр/ч, Гр/с, мГр/ч, рад/с, рад/год и т.д.

Так, ранее широко распространённый термин биологический эквивалент рентгена (бэр), является показателем того, что при дозе 1 бэр данного вида излучения возникает такой же биологический эффект, как и при поглощённой дозе в 1 рад образцового излучения.

Для приближённых расчётов можно считать, что для γ-излучения 1 бэр ~ 1 раду ~ 0,93 Р.

В настоящее время рекомендуется в качестве единицы измерения эквивалентной дозы использовать единицу Зиверт (Зв). 1 Зв = 0, 01 БЭР.

Соответственно мощность эквивалентной дозы будет измеряться в Зв/ч, мкЗв/ч и т.д.

Соотношение между применяемой единицей мощности дозы γ -излучения в мкР/ч и мкЗв/ч таково:

1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч или 100 мкР/ч = 1 мкЗв/ч, для излучения с КК = 1.

Мощность поглощённой дозы 1Гр/ч соответствует мощности эквивалентной дозы 1 Зв/ч при КК = 1 (гамма или рентгеновское излучение), но 1 Гр/ч от альфа-излучения бу­дет соответствовать 20 Зв/ч от гамма - излучения.

Рентген – исторически сложившаяся единица измерения для дозы радиоактивного излучения (рентгеновского и гамма), определяемого по ионизирующему действию этого излучения на воздух. Если излучение составляет один рентген, то это значит, что в одном кубическом сантиметре сухого воздуха при нормальных условиях образуется 2 миллиарда 83 миллиона пар ионов.

Бэр – это «биологический эквивалент рентгена», по крайней мере, так ее называли до 1963 года и очередной международной комиссии по упорядочению единиц измерения. Бэр почти равен одной сотой джоуля на килограмм.

Физически бэр и рентген совершенно разные единицы, у них даже размерность разная. Рентген оценивает способность излучения ионизировать воздух, а бэр – его способность переносить и передавать энергию. Для любителей парадоксов: доза в 10 000 бэр, многократно смертельная, переносит всего 24 калории тепла, то есть она может подогреть 24 грамма воды на градус.

Лучевые поражения оцениваются в бэрах, а не в рентгенах, потому что бэр автоматически учитывает «поправку на массу»: при одинаковом облучении более крупный человек получит меньшую эквивалентную дозу. На профессиональном сленге физиков рентгены и бэры смешиваются, тем более что количество рентген можно непосредственно измерить дозиметром, а бэры нужно считать.

С зивертами всё совсем круто. Прежде всего, есть такая единица – грей, она равна одному джоулю на килограмм или ста эргам на грамм (эрг на грамм называется радом).

Чтобы получить из грея зиверт, надо грей поделить на так называемый коэффициент качества – Q, который показывает, во сколько раз данное конкретное излучение воздействует на организм сильнее, нежели рентгеновское излучение при той же дозе. Таким же образом действуют, когда нужно получить из рада бэр.

Понятно, что зиверт и бэр связаны таким же соотношением, как грей и рад, то есть в 1 зиверте должно содержаться 100 бэр, хотя на самом деле содержится 102. Физик, которой всё это рассказывает на семинаре Переслегина, не знает, почему это так. Я, соответственно, тоже. Если кто объяснит, буду рад.

Миллизиверт, естественно, это одна тысячная зиверта или 0,102 бэра. Лучевая болезнь диагностируется, как правило, при дозах выше 250 миллизивертов или где-то около 25 бэр. Между 300 и 400 бэрами (3 и 4 зивертами, 3000 и 4000 миллизивертов) лежит так называемая полусмертельная доза: считается, что при отсутствии медицинской помощи при такой дозе умирает половина контрольной группы.

32 В чем выражается двойственный характер воздействия радиации на живые организмы?

Итак, уже в начале пути своего триумфального шествия явление радиоактивности по влиянию на биологические ткани рассматривалось в двух аспектах: как фактор негативного и позитивного воздействия на биологические образования.

Так, негативное воздействие от солей радия выражалось в образовании ожогов и язв на коже, накожного рака и т.д.

Эти же результаты использовались и как позитивный фактор воздействия радиоактивного излучения на биологические ткани. Излучение радия стали использовать для лечения кожных заболеваний рака, как препарат улучшающего и болеутоляющего действия при подагре и ревматизме.

Более того, была сделана попытка лечения от белокровия, т.к. внутривенное введение радиоактивных растворов приводило к уменьшению количества лейкоцитов.

Проводимые в этом направлении исследования чаще всего фиксировали какие-либо негативные изменения и, реже, позитивные.

Т.А. Надсон уже в 1920 году установил, что воздействие излучений радона и радия приводит к структурным изменениям в протопласте дрожжевых, грибных и растительных клеток. При этом отмечалось, что на высокие дозы облучения от радона прежде всего реагирует вакуоль, а в конечном итоге клетка погибает.

Опыты, проведенные в 30-е годы, показали влияние радиации на интенсивность развития азотобактера и повышение его азотфиксирующей способности.

Уже в это время было установлено, что разные виды живых организмов обладают различной чувствительностью к одним и тем же дозовым нагрузкам.

Было отмечено (Дробков, 1957), что различные виды излучения (α, β, γ) воздействуют на организмы по-разному. Так, например, образование азотусваивающих клубеньков у бобовых отмечается только тогда, когда присутствовали альфа-излучающие компоненты радиоактивного излучения.

Исследования А.А. Дробкова в начале 40-х годов по развитию клубеньковых бактерий вокруг источника радиоактивного излучения убедительно показали, что радиоактивное излучение одновременно может быть смертельно губительным и в то же время стимулирующим их рост. Все определяется дозовой нагрузкой излучения на бактерии.

А.М. Кузин (1991) считает, что повышенный радиационный фон оказывает благоприятное воздействие на биоту. Так, он и другие исследователи показывают, что радиоактивное излучение является мощным стимулятором роста растений и ряда других биологических процессов. Например, масса растений в присутствии радиоактивных излучений увеличивается в 2-3 раза.

Исследователями, придерживающимися этой точки зрения, приводятся примеры по увеличению продолжительности жизни животных и человека, а в некоторых случаях и снижение смертности населения от злокачественных опухолей в районах с повышенным природным радиационным фоном.

Перечень этих примеров можно было бы долго продолжать, достаточно вспомнить благотворное воздействие радоновых ванн курорта Белокуриха (Алтай) и т.д.