Суммарная доза облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами

Все живое на Земле находится под непрерывным воздействием ионизирующих излучений (рис.9). Следует различать две компоненты радиационного фона: природный фон и порожденный деятельностью человека.

Природный фон обусловлен космическим излучением и природными радиоактивными веществами, содержащимися в земле, воздухе и во всей биосфере.

Техногенный фон обусловливается работой АЭС, урановых рудников, использованием радиоизотопов в промышленности, сельском хозяйстве, испытанием (применением) ядерного оружия. Схема формирования суммарной дозовой нагрузки на человека приведена на рис. 9. Суммарное воздействие искусственных источников ионизирующего излучения на человека складывается из внешнего облучения от источников излучения, находящихся вне человека, и внутреннего облучения от источников излучения, попадающих в организм человека с воздухом, водой, пищей или другими путями.

Величина дозы внешнего облучения человека зависит от целого ряда факторов: вида и энергии излучения радионуклида, количества и активности нуклида в почве, распределения нуклидов в слое почвы, времени нахождения человека на открытой территории, наличия защитных сооружений, расстояния от загрязненной поверхности и т.д.

В организм радионуклиды могут поступить тремя путями: в желудочно-кишечный тракт, через легкие и кожу.

Наиболее важным и потенциально опасным является ингаляционное поступление радионуклидов: этому способствует огромная дыхательная поверхность альвеол (легкие, бронхи), площадь которой ~ 100м² (в 50 раз больше, чем поверхность кожи). Второй по значимости путь – поступление радионуклидов с пищей и водой. Дальнейшая судьба поглощенных радионуклидов зависит от их растворимости в жидкой среде желудочно-кишечного тракта. В организм поступает лишь некоторая часть попавших в кишечник нуклидов, большая часть проходит «транзитом» и удаляется из кишечника.

Радионуклиды в составе жидких и газообразных соединений проникают через кожу людей и животных достаточно быстро, а иногда и в значительных количествах.

В связи с тем, что спустя некоторое время после аварии подавляющее количество радионуклидов оказывается локализованным в верхнем слое почвы, главным источником внутреннего облучения становятся продукты питания, полученные из сельскохозяйственного сырья с загрязненных территорий.

По способности накапливать радионуклиды основные органы располагаются следующим образом: щитовидная железа (максимум), печень, кишечник, почки, скелет, мышцы (табл.7).

По скорости выведения радионуклидов органы располагаются несколько иначе: щитовидная железа (максимум), печень, почки, селезенка, кожа, мышцы, скелет.

Таблица 7

Места накопления радионуклидов в организме человека*

Органы и ткани	Радионуклиды
Щитовидная железа	¹²⁹I, ¹³¹I, ⁹⁹Tc
Легкие	⁸⁵Kr, ²³⁸Pt, ²³⁹Pt, ²²²Rd, ²³³U, ¹³³Xe, ¹³⁵Xe
Печень	¹³⁷Cs, ⁵⁸Co, ⁶⁰Co, ²³⁹Ne, ²³⁸Pt, ²³⁹P, ²⁴¹Pt
Кости	¹⁴⁰Ba, ¹⁴C, ¹⁵⁴Er, ³²P, ²³⁸Pt, ²³⁹Pt, ²⁴¹Pt, ¹⁴⁷Pr, ²²⁶Ra, ⁸⁹Sr, ⁹⁰Sr, ²³⁴Th, ²³³U, ⁹⁰Y, ⁶⁵Zn
Селезенка	²¹⁰Po
Почки	¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ¹⁰⁶Pt
Яичники	¹⁴⁰Ba, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁵⁸Ko, ¹³¹I, ⁸⁵Kr, ²³⁹Pt,⁴⁰K, ⁴²K, ¹⁰⁶Rt, ⁹⁰Y, ⁶⁵Zn
Мышцы	¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ¹⁵⁴Er, ¹⁵⁵Er, ⁴⁰K, ⁴²K
Кожа	³⁵S

*«Большая медицинская библиотека», VIII. Радиационная медицина

2.4. Характеристика основных радионуклидов – загрязнителей агроэкосистем

Поступления радиоактивных веществ во внешнюю среду происходят различными путями. Особенно большое количество радиоактивных продуктов деления было выброшено в результате испытания ядерного оружия.

При наземном ядерном взрыве слой грунта под влиянием колоссальных давлений и высокой температуры перемещается с радиоактивными продуктами деления, расплавляется и частично переходит в парообразное состояние. Огромное количество грунта вместе с огненным шаром поднимается в верхние слои атмосферы и по мере остывания этой массы происходит конденсация паров расплавленного грунта; после затвердевания расплавленной массы радиоактивные продукты деления оказываются, в основном, фиксированными в стекловидных частицах.

Весьма важным обстоятельством, от которого в дальнейшем зависит степень миграции радионуклидов по биологическим и пищевым цепочкам, являются физико-химические свойства грунта, вовлеченного в огненный смерч. Если взрыв произошел на силикатной почве, то доступность радиоактивных продуктов деления в районе локальных выпадений будет низкой. Если из воронки в огненный шар вовлечен карбонатный грунт, то оплавленные частицы в дальнейшем быстро разрушаются под воздействием воды, температуры и других факторов, а радионуклиды выщелачиваются в почвенный раствор и становятся доступными микроорганизмам и растениям. При попадании оплавленных частиц из карбонатных грунтов в желудок животных они сравнительно легко растворяются желудочным соком, поступают в организм и переходят далее в продукты животного происхождения. Образующиеся при воздушных взрывах частицы весьма малы - от сотых до тысячных долей миллиметра, тогда как при наземных испытаниях их размеры варьируют в довольно широких пределах: от нескольких миллиметров до его тысячных долей.

Основная масса радиоактивного вещества (до 80 %) после наземного взрыва выпадает в непосредственной близости от места взрыва в виде шлака и крупных частиц. Радиоактивная пыль, попавшая в верхние слои атмосферы - в тропосферу и стратосферу, выпадает медленно на поверхность почвы в районах, удаленных на большие расстояния от места взрыва. Радиоактивные продукты деления из тропосферы выпадают в течение 2-3 месяцев, тогда как из стратосферы они поступают на поверхность земли в течение многих лет. Эти выпадения называют глобальными, т. к. они рассеиваются по всей поверхности планеты. Миграция радиоактивных аэрозолей в тропосфере происходит в соответствии с законами перемещения воздушных масс. Скорость переноса радиоактивных веществ в тропосфере весьма высока, и прежде чем тропосфера очистится от радиоактивности, радиоактивная пыль успевает пройти несколько раз вокруг земного шара.

Не все из образующихся радиоактивных элементов в одинаковой степени представляют опасность для функционирования экосистем. Прежде всего это зависит от физических, химических и биологических свойств радионуклидов, попадающих в окружающую среду. Более 2/3 из всех радионуклидов (табл. 8), которые образуются в результате аварий и испытания ядерного оружия, характеризуются коротким периодом полураспада и поэтому практически не представляют опасности для долгосрочного загрязнения агроэкосистем. С течением времени их доля быстро уменьшается, и в составе загрязнений начинают преобладать долгоживущие радионуклиды, такие как цезий-137 (¹³⁷Cs) c периодом полураспада (Т_1/2) 30 лет и стронций-90 (⁹⁰Sr) c периодом полураспада 29 лет.

Таблица 8