Концентрирование радионуклидов Чернобыльского выброса при движении по пищевой цепочке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

УО «Гродненский Государственный Медицинский Университет»

Лечебный факультет

Кафедра гигиены

Реферат по курсу

«Радиационная медицина»

На тему:

«Концентрирование радионуклидов Чернобыльского выброса при движении по пищевой цепочке. Возможные негативные последствия для здоровья человека»

Выполнил: Шарапо Юлиана Студентка 10 группы

Проверила Зиматкина

Гродно 2014

Основным реальным источником радиоактивного загрязнения почвенно-растительного комплекса являются глобальные радиоактивные выпадения из атмосферы долгоживущих радионуклидов после ядерных испытаний, а также выбросы техногенных радионуклидов, связанные с работой предприятий ядерного топливного цикла. Один из таких выбросов последовал вследствие аварии на Чернобыльской АЭС.

Ночь с 25 на 26 апреля 1986 г. на четвертом энергоблоке Чернобыльской атомной электростанции с реактором РБМК-1000, отработавшим около трех лет, произошла авария с человеческими жертвами (катастрофа), негативные последствия которой полностью не удалось установить до настоящего времени. Эта авария является самой крупной катастрофой современности в истории мировой ядерной энергетики. Она затронула судьбы миллионов людей, проживающих на обширных территориях, и поставила страну, перед необходимостью решения новых, исключительно сложных, крупномасштабных проблем, затрагивающих практически все сферы общественной жизни, многие аспекты науки и производства, культуры, морали и нравственности. Чернобыльская катастрофа по своим последствиям влияния на жизни людей и природу относится к экологическим катастрофам планетарного масштаба.

Загрязнение сельскохозяйственных угодий долгоживущими радионуклидами (90Sr, 137Cs, 239Pu) вызвало к жизни проблему разработки и внедрения в практику нетрадиционных технологий ведения отраслей и организации агропромышленного производства на радиоактивно загрязненной территории. Руководство Госагропрома СССР 6 мая 1986 г. организовало управление мероприятиями по ликвидации последствий аварии и ведению агропромышленного производства в загрязненных районах.

В результате аварии суммарный выброс радиоактивных продуктов деления (без радиоактивных благородных газов) составил около 1,85х1018 Бк (50 МКи), что соответствует примерно 3,5% общего количества радионуклидов в реакторе на момент аварии. В состав радиоактивной смеси входило 23 радионуклида, в том числе долгоживущие 90Sr (4%), 137Cs (13%), 239Pu (3%). При этом значительная часть территории РСФСР, Украины и Беларуси оказалась загрязненной радиоактивными веществами. Большая часть из них распалась в течение нескольких месяцев после аварии и опасности не представляет. В первые минуты после взрыва и образования радиоактивного облака наибольшую угрозу для здоровья людей представляли изотопы так называемых благородных газов.

Основные радионуклиды Чернобыльского выброса

Особо тяжелыми последствиями Чернобыльской катастрофы оказались для Республика Беларусь: радиоактивному загрязнению подверглось 23% всей территории, на которой оказалось 3678 населенных пунктов и 20% населения Беларуси.

Население, проживающее вокруг АЭС может подвергнуться четырем основным видам радиационного воздействия. Это - внешнее облучение от радиоактивного облака, образовавшегося над поврежденным реактором и движущегося в направлении, определенном метеоусловиями; - вдыхание оказавшихся в воздухе радиоактивных частиц, из которых наиболее опасными сразу после катастрофы были изотопы йода, обладающие способностью накапливаться в щитовидной железе; -- облучение от местности, на которую произошло выпадение радиоактивных веществ /так называемый «след»; внутренне облучение при потреблении «грязных» продуктов питания и воды. Первые два вида воздействия радиации ограничены во времени скоростью прохождения облака над данной территорией, два последних имеют более длительный характер.

С воздухом поступает примерно 1% всей содержащейся в человеческом организме радиоактивности. В некоторых случаях эта величина может быть и более существенной.

С питьевой водой в организм попадает примерно 5% радиоактивности.

Главный же путь поступления радионуклидов - по пищевым цепям.

Поступление радиоактивных продуктов в организм человека протекает по следующим пищевым цепочкам:

* почва продукты растительного происхождения (хлеб, овощи, фрукты) человек;

* почва растительность молочный скот молоко человек;

* почва растительность животное мясные продукты человек;

* водоем рыба (и другие обитатели водоема) человек.

Загрязнение радионуклидами наземных и водных экосистем приводит к вовлечению этих элементов в трофические (пищевые) цепочки. Пищевые цепочки представляют собой ряд последовательных этапов по которым осуществляется трансформирование вещества и энергии в экосистеме. Все живые организмы связаны между собой, поскольку они являются объектами питания. При загрязнении одной из цепей радиоактивными веществами осуществляется миграция и последовательное накопление нуклидов в других элементах трофической цепи.

Радионуклиды из почвы переходят в растения, которые скармливаются животным, в овощи, фрукты . В конечном итоге они попадают на наш стол с молоком, мясом и другими продуктами питания . В связи с этим, с одной стороны, очень актуальным становится радиологический контроль продук??? питания в соответствии с Республиканскими контрольными уровнями, с другой стороны, важно знать, как и чем питаться в этой ситуации. Важнейшим принципом для организации рационального питания служит биологическое правило избирательного поглощения организмом схожих элемен???. Природа распорядилась так, что если в нашем организме не хватает какого-нибудь элемента, то происходит компенсация его за счет другого похожего элемента. В связи с этим возникает возможность поставить барьер для поступления в организм радионуклидов Чернобыльского выброса. Радиоактивные элементы часто ведут себя, как и подобные им нерадиоактивные. Принцип избирательного поглощения основан на известном биологическом факте: когда клетки организма человека насыщаются необходимыми питательными веществами, то уменьшается вероятность поглощения радиоактивных схожих элемен???. С другой стороны если наши органы не получают достаточных количеств необходимых элемен???, таких, как кальций и калий в течение длительного времени, то организм начинает интенсивно поглощать доступные в данный момент радиоактивные вещества, подобные недостающим.

Как уже отмечалось ранее, основным источником поступления радионуклидов в наземные пищевые цепи является почва.

В результате выпадений радионуклиды поступают на земную поверхность, аккумулируются в почве, включаются в биогеохимические циклы миграции и становятся новыми компонентами почвы. Почва является наиболее важным инерционным звеном, и от скорости миграции радионуклидов в почве во многом зависят темпы их распространения по всей цепочке. В результате перемещения в почве и последующего корневого поглощения радиоактивные вещества поступают в части растений, представляющие пищевую или кормовую ценность Sr-90 является ведущим с точки зрения радиационной опасности нуклидом на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению с периодом полураспада 28,6 года. Имеются сведения, что миграционные свойства Sr-90 в почвенно-растительных комплексах существенно отличаются в зависимости от типа почв, механического состава и видовых различий растений. В связи с этим является актуальным вопрос выявления закономерностей миграции радионуклидов Sr-90 в биогеоценозах степной зоны, а также изучение влияния физико-химических свойств почв на поступление Sr-90 в растения.

Растения, которые произрастают в условиях радиоактивного загрязнения почвы усваивают и накапливают их в своей биомассе на протяжении всего жизненного цикла. Отметим, что физико-химические свойства цезия (137Cs) близки к калию (К), а стронция (90Sr) к кальцию (Са). Калий и кальций являются одними с наиболее биологически важных элементов в питании растений. Эти элементы определяют процессы роста растений и обеспечивают нормальное функционирование растительных клеток. При таких условиях, наличие в почве 137Cs и 90Sr приводит к интенсивному накоплению их растениями. Другие радионуклиды аварийного выброса (плутоний, европий, уран и д.р.) не являются аналогами важных для жизнедеятельности растений химических элементов, что определяет их низкие значения накопления в растениях. Например, уровни накопления плутония в растениях в тысячу раз меньше чем цезия. Накопления 137Cs в кормовых культурах (райграс) выросших на торфяных почвах втрое выше от уровней накопления в условиях песчаных грунтов. Установлено, что 137Cs и 90Sr по разному накапливаются растениями. Уровни накопления 90Sr в 5 и более раз выше, чем уровни накопления 137Cs.

Попадая в почву, стронций-90 вместе с растворимыми соединениями кальция поступает в растения, из которых может непосредственно или через животных поступить в организм человека. Так создается цепь передачи радиоактивного стронция: почва - растения - животные - человек. Проникая в организм человека, стронций накапливается преимущественно в костях и подвергает, таким образом, организм длительному внутреннему радиоактивному воздействию. Результатом этого воздействия, как показывают исследования ученых, проведенные в опытах на животных (собаках, крысах и др.), является тяжелое заболевание организма. На первый план выступают повреждения кроветворных органов и развитие опухолей в костях. В обычных условиях «поставщиком» радиоактивного стронция являются экспериментальные взрывы ядерного и термоядерного оружия. Исследованиями американских ученых установлено, что даже малое лучевое воздействие, безусловно, вредно для здорового человека. Если же учесть, что и при крайне малых дозах этого воздействия наступают резкие изменения в тех клетках организма, от которых зависит воспроизводство потомства, то вполне понятно, что ядерные взрывы несут смертельную опасность еще... не родившимся! радионуклид чернобыльский негативный поглощение

Характер и уровень содержания радионуклидов в продуктах питания определяется сложившейся радиационной обстановкой. Продукты питания могут содержать отдельные радионуклиды, а также различного рода их смеси. Загрязнение может носить поверхностный или структурный характер, когда в результате метаболических процессов в предыдущих звеньях радионуклиды накапливаются в форме биокомплексов в структурах растительных и животных организмов. Накопление радионуклидов в растительных и животных организмах может превышать содержание их в окружающей среде. Путь радионуклидов до организма людей может быть очень сложным. Основными пищевыми цепями являются: растения - человек; растения - корова - молоко - человек; растения - животные - мясо - человек; вода - гидробионты - человек. Часто в эти цепи могут включатся промежуточные звенья.

Подвижность радионуклидов в биоценозах зависит от их физико-химических свойств, условий внешней среды и биологических особенностей растений и животных. эти вопросы достаточно подробно изложены в публикациях отечественных и зарубежных авторов [1, 2, 5, 12, 14, 16, 17, 18, 21, 22, 23]. Биологическая доступность радионуклидов ядерных взрывов определяется видом взрыва. При наземных взрывах на силикатном грунте частицы локальных выпадений характеризуются слабой растворимостью, и следовательно, низкой биологической доступностью. Радионуклиды локальных выпадений подводных и подземных (с выбросом) взрывов обладают высокой биологической доступностью. Высокую биологическую доступность имеют радионуклиды тропо- и стратосферных выпадений, оседая на поверхность земли в форме мелкодисперсных частиц. Выбросы АЭС и РХЗ также характеризуются высокой биологической доступностью. Биологическую доступность техногенных радионуклидов урана на стадии добычи и переработки руды можно оценивать на уровне их доступности в естественных условиях.

В растения радионуклиды поступают в результате непосредственного загрязнения и из почвы. Прямое загрязнение из радиоактивного облака сельскохозяйственных растений в период их вегетации имеет особо важное значение. Доля задержки радиоактивных выпадений растительным покровом определяется их физическими свойствами и видом растений. По степени задерживания растения могут быть расположены в ряд: капуста > свёкла > картофель > пшеница > естественная травяная растительность. Дальнейшая судьба задержанных частиц зависит от их растворимости и скорости удаления под действием дождя и других процессов. Нерастворимые радионуклиды загрязняют растения только с поверхности, а растворимые поглощаются через листья, стебли и плоды. Процессы ресорбции протекают сравнительно быстро. По скорости листовой абсорбции радионуклиды можно расположить в ряд: Cs > Ba > Sr > Ru [25].

Усвоение радионуклидов из почвы в основном не отличается от накопления стабильных изотопов тех же элементов. Из почвы растения поглощают лишь те радионуклиды, которые растворяются в воде. Практическое значение могут иметь долгоживущие радионуклиды, например 137Cs, 90Sr. По степени поступления из почвы радионуклиды можно расположить в ряд: 89Sr > 90Sr > 131J > 140Ba > 137Cs > 108Ru > 144Ce > 90Y > 45Zn > 95Nb > 210Po [23]. Поступление радионуклидов зависит от типа почвы. Наименьший переход наблюдается в регионах, где преобладают чернозёмные почвы, а наибольший - в регионах с торфяно-болотными почвами [1, 16, 18]. Высокие коэффициенты перехода радионуклидов характерны также для песчаных почв.

В организм животных радионуклиды могут поступать через желудочно-кишечный тракт, органы дыхания и кожные покровы. Основной путь - алиментарный, с загрязнёнными кормами и водой. Накопление радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных и переход их в продукцию животноводства - молоко, мясо и продукты их переработки - зависят от физико-химических свойств радионуклидов, видовых и возрастных особенностей животных и их функционального состояния. Резорбция молодых продуктов ядерного деления, представляющих собой сложную смесь свыше 300 радиоизотопов 36 элементов средней части таблицы Д.И. Менделеева, с высокой биологической доступностью достигает 25 %, а с низкой - десятых долей-единиц процентов. Резорбировавшиеся радионуклиды в организме депонируются крайне неравномерно. По способности концентрировать всосавшиеся радионуклиды молодых продуктов ядерного деления органы можно расположить в ряд: щитовидная железа > печень > почки > скелет > мышцы. Следует особо отметить, что слабо резорбирующиеся радионуклиды в форме биологических комплексов всасываются в значительных количествах. Вопросы обмена радионуклидов освещены в работах.

Радиоактивные выпадения могут представлять особую опасность в летний период. Критическим продуктом для молодых продуктов ядерного деления будет молоко, особенно в районах с молочным направлением сельского хозяйства, где молоко и молочные продукты составляют важную часть рациона. С молоком выводятся в значительных количествах такие биологически значимые радионуклиды как J, Sr, Cs. Радиоизотопы 131J - 135J составляют значительную часть активности молодых продуктов ядерного деления. Лимитирует опасность 131J. Критической группой населения являются дети, беременные и кормящие женщины. По данным экспериментальных исследований, с молоком коров выводится 0.4-1.02 % 131J в одном литре от поступившего количества, в среднем 0.52 %, а при многократном употреблении - 0.4-1.1 %, в среднем 0.76 % ежесуточного поступления [5]. В значительных количествах с молоком выводятся радиоизотопы Sr, Cs, Mo и другие. 90Sr переходит в молоко в количестве 3-4 % [22]. Из глобальных выпадений 90Sr переходит в количестве 0.27-0.75 % в одном литре молока [15]. 137Cs выводится в количестве до 1 % в одном литре молока суточного поступления, а из глобальных выпадений - 0.95-1.62 % [15]. Другие радионуклиды выводятся в значительно меньших количествах: сотых (Ba, U), тысячных (Ce), десятитысячных (Ru, Pu, Np) долях процента в одном литре от суточного поступления нуклида [26]. Активность молока коров, получавших молодые продукты ядерного деления, в основном обусловлена радиоизотопами йода. За 12 дней вывелось 12.8% от поступившего количества нуклида. Другие радионуклиды выводились в значительно меньших количествах. За этот же срок 99Mo, 89Sr, 140Ba вывелись в количестве соответственно 0.68, 0.71, 0.11 % [21]. Основная часть радионуклидов вывелась в первые дни после затравки коров продуктами ядерного деления. Количество радионуклидов, выводимых с молоком, зависит от биологической доступности радиоактивных продуктов. У коров, получавших высокорастворимые продукты ядерного деления, вывелось в 50 раз больше активности, чем у коров, получавших слаборастворимые продукты ядерного деления [5]. Выведение радионуклидов в значительной мере определяется содержанием их стабильных изотопов в корме.

Мясо и мясные продукты могут быть источником поступления в организм людей различных радионуклидов. При поступлении в организм животных молодых продуктов ядерного деления в мышечной ткани накапливаются в основном радиоизотопы J, Te, Mo, в скелете - Sr, Ba, в печени - J, Te, Mo, Ce. У поросят, например, на второй день после поступления молодых радиоактивных продуктов в щитовидной железе, печени, мышцах и в скелете содержалось соответственно 46-51, 26-30, 7-11, 3-4 % активности, обнаруженной в организме, на пятый день - соответственно 30-38, 15-18, 17-18, 20-27 %. На втором месяце большая часть радионуклидов была депонирована в скелете. Общее содержание радионуклидов в организме животных через 5 дней снизилось на порядок, а через 45 дней - примерно в 300 раз. Столь быстрое снижение активности связано с распадом короткоживущих радионуклидов, которые содержатся в больших количествах в молодых продуктах ядерного деления, и выведением радионуклидов из организма. В яйцах кур содержалось до 8 % 131J от суточного поступления [22]. У кур, получавших продукты ядерного деления с низкой растворимостью, за 19 дней в яйца перешло 0.03 % введённых им радионуклидов. Наиболее высокую активность имели яйца, снесённые на 3-4-й день. До десятого дня активность радионуклидов в скорлупе, белке и желтке составляла 85-75, 19-17, 9-5 %, а в последующем (с 10-го по 19-й день) - 95-89, 6-3, 8-4 %. Спустя год в яйцах содержалась незначительная часть активности, в течение года она снизилась на три порядка. Поведение радионуклидов в водоёме зависит от физико-химических свойств воды и её состава, в частности, от pH и химического состава примесей. Слабая минерализация воды способствует более высокому накоплению радионуклидов гидробионтами, поэтому рыбы пресноводных водоёмов накапливают их в десятки и сотни раз больше. Коэффициенты накопления в мышечной ткани рыб 131J, 140Ba, 140La достигает 10, 90Sr, 90Y, 144Ce, 96Nb, 95Zr, 137Cs, 65Zn, 55Fe - около 1000 [16]. В водорослях и моллюсках коэффициент накопления 131J достигает соответственно 200-500 и 10-70 [19]. Технологическая переработка пищевого сырья и кулинарная обработка продуктов приводят к значительному снижения содержания в них радионуклидов, удаляемых с малоценными в пищевом отношении отходами. При переработке зерна в муку и крупу удаляются оболочки, на которых радионуклиды сорбируются в значительных количествах. В муке и крупе 90Sr глобального выпадения содержится в 1.5-3 раза меньше, чем в зерне [4]. С картофеля и свёклы при их очистке удаляется 30-40 % глобального 90Sr. При варке активность радионуклидов снижается ещё на 10-20 % [4]. Со свёклы, капусты, гороха, щавеля, грибов в отвар переходит соответственно до 60, 80, 45, 50, 35 % 137Cs. Из мяса в бульон при варке переходит от 20 до 50 % 137Cs, из мяса кур - до 45 %. 131J переходит из костей в количестве нескольких процентов, а 106Ru - в количестве около 30 %. При затравке коров, овец, свиней молодыми продуктами ядерного деления из мышц в бульон перешло соответственно 54, 50, 53 % активности, а из костей - 29, 26, 22 %, из говядины и баранины - соответственно 51 и 52 % [5]. Из рыбы в бульон переходят единицы процентов 90Sr и около 60 % 137Cs.

Существенного снижения содержания радионуклидов в молочных продуктах можно достигнуть путём получения из него жировых и белковых концентратов. Из молока в сливки переходит 16 % 131J и в масло - 3.5 % [11]. В сливки 90Sr переходит в количестве 5 % и в творог - в количестве 27 %. В сыр 90Sr переходит в количестве до 45 %. 137Cs в сметану, творог, масло, сыр переходит в количестве соответственно 9, 21, 1.5, 10 %. В сливки, масло, творог из молока коров, затравленных молодыми продуктами ядерного деления, перешло соответственно 14.4, 2, 21.6 % активности. В другом опыте в масло перешло 4.2 % активности [5]. Различие в количестве радионуклидов в масле можно объяснить неодинаковым содержанием в нём белковых компонентов молока. При перетопке сливочного масла содержание в нём радионуклидов снижается, например, 131J - до 90 % от первоначального [21].

Размещено на Allbest.ru