ВИДЫРАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ. ЕСТЕСТВЕННАЯ И ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
Радиоактивность – самопроизвольный распад атомных ядер некоторых химических элементов (радионуклидов), который сопровождается потоками ионизирующих излучений, способных проникать через различные вещества живой и неживой природы.
Альфа - излучение – поток положительно заряженных ионов гелия (4Не2), движущихся со скоростью около 10000 км/с; обладает большой ионизирующей и малой проникающей способностью. Пробег альфа-частиц в воздухе не превышает
11 см, в пищевых продуктах – еще меньше, в тканях человека измеряется микронами.
Альфа-распад характерен для радионуклидов тяжелых элементов – урана, тория, полония, плутония и др. Известно около 40 естественных и более 200 искусственных альфа-активных радионуклидов.
Бета – излучение – поток электронов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света (300000 км/с). Ионизирующая способность бета-излучения меньше, чем у альфа-частиц; проникающая способность выше. Может пройти через слой алюминия до 5 мм.
Гамма – излучение – коротковолновое электромагнитное излучение (длина волны около 10-12 м), близкое по свойствам к рентгеновскому; ведет себя подобно потоку гамма-квантов, или фотонов, движущихся со скоростью света. Обладает высокой энергией – от нескольких тысяч до нескольких миллионов ЭВ (электронвольт).
Ионизирующая способность гамма-лучей невысока; очень большая проникающая способность.
Радиоактивность существовала на Земле и в окружающем ее пространстве всегда. Естественное, не зависящее от человека радиоактивное излучение вызвано
радиацией, приходящей на Землю из космоса, и радиоактивностью некоторых элементов, входящих в состав предметов окружающего нас мира, в состав воздуха и воды, в состав тела самого человека.
Радиационный фон Земли складывается из 3 компонентов космические излучения;
естественные радионуклиды; искусственные радионуклиды.
К естественным радионуклидам относятся космогенные радионуклиды (водород-3, бериллий-7, углерод-14, натрий-22, натрий-24) и радионуклиды, присутствующие в окружающей среде с момента образования Земли, включая дочерние продукты их распада (калий-40, уран-238, торий-232 и др.)
Искусственные излучения имеют следующие источники: испытания ядерного оружия;
добыча и переработка урановых и ториевых руд;
работа ядерных реакторов;
переработка ядерного топлива;
хранение и захоронение радиоактивных отходов.
ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Воздействие радиоактивных излучений на организм человека происходит:
при воздействии на кожу радиоактивной пыли, зараженного воздуха, радиоактивных излучений – наружное облучение.
при облучении внутренних органов и всего тела радионуклидами, попавшими в организм – внутреннее облучение;
Радиоактивные элементы, излучающие альфа- и бета-частицы, при внешнем воздействии не представляют большой опасности для организма из-за невысокой проникающей способности этих излучений, Однако, попадая внутрь организма, они вызывают сильные поражения и относятся к наиболее токсичным веществам.
В естественной радиоактивности, окружающей человека, основным источником бета-излучения является калий-40. Кроме него, значимыми естественными источниками облучения человека и загрязнения пищевых продуктов являются уран-238 и торий-232.
Среди радионуклидов искусственного происхождения Научный комитет ФАО-ВОЗ ООН выделил 21 наиболее распространенный, 8 из которых составляют основную дозу внутреннего облучения населения: углерод-14, цезий-137, стронций-90, рутений-106, церий-144, водород-3 (тритий), йод-131, цирконий-95.
Доза внешнего облучения формируется в основном за счет радионуклидов: циркония-95 и его дочернего радионуклида ниобия-95, а также рутения-106, рутения- 103, бария-140, цезия-137.
Пути попадания радиоактивных веществ в организм человека:
ингаляционный путь - при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами;
алиментарный путь – через желудочно-кишечный тракт с водой и пищей; 
контактный путь – через поврежденную и неповрежденную кожу.
Радиоактивные вещества, попавшие в организм, аккумулируются неравномерно различными органами и тканями и выводятся из организма с различной скоростью.
Например, так называемые остеотропные изотопы (стронций, барий, радий, кальций) отлагаются преимущественно в костях. Радионуклиды калия, цезия, рубидия накапливаются в мышцах. Изотопы рутения и ниобия накапливаются в селезенке, лимфатических узлах, надпочечниках.
Особое место занимает радиоактивный йод, он селективно аккумулируется щитовидной железой.
Для наиболее опасных искусственных радионуклидов, к которым следует отнести долгоживущие стронций-90, цезий-137 и короткоживущий йод-131, в настоящее время выявлены закономерности всасывания, распределения, накопления и выделения, а также механизмы их связи с различными биологическими структурами.
Интенсивность всасывания и полупериод выведения радионуклидов определяет кратность их накопления в организме - отношение максимально накопленного количества радионуклида в организме к величине ежедневного поступления.
Изучение удельного уровня накопления радионуклидов в расчете на 1 кг массы определенных органов показало, что щитовидная железа может накапливать йод-129 с кратностью 2985, йод-131 с кратностью 164. Кратность накопления стронция-90 в костях составляет 91, а цезия-137 в мышцах – 2,6. Это объясняет особенно высокую опасность при поступлении в организм радионуклидов йода и стронция.
Одной из главных задач при профилактике и снижении степени внутреннего облучения следует считать уменьшение всасывания радиоактивных элементов при их длительном поступлении в организм человека с пищевыми продуктами.
Ионизирующее излучение вызывает различные патологические явления в организме человека:
острые заболевания – лучевая болезнь;
хроническое нарушение некоторых функций;
отдельные последствия после облучения: различные опухоли, катаракты, нарушение развития плода у беременных, генетические эффекты, старение организма.
За всю свою жизнь человек получает дозу облучения от природных источников на уровне 200…450 мЗв, что является обычным при нормальном состоянии среды обитания.
Однократное облучение в 100 мЗв (10 рад) не вызывает каких-либо изменений в органах и тканях человека. Незначительные изменения в составе крови наблюдаются при однократных дозах 250…750 мЗв (25…75 рад), лучевая болезнь – при облучении более 1 Зв (100 рад).
ЗАЩИТА ОРГАНИЗМА ОТ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Защита организма от радиоактивных загрязнений включает следующие мероприятия:
контроль внешнего радиационного фона;
контроль загрязнения пищевых продуктов и питьевой воды;
использование определенных пищевых продуктов и лечебных препаратов для уменьшения всасывания и ускоренного выведения радионуклидов из организма.
Естественный радиационный фон – это такое же естественное воздействие, к которому приспособлен человеческий организм, как свет, гравитация, температура окружающей среды и т.п. Существуют определенные уровни воздействия, при которых радиоактивное излучение не влияет на состояние организма; есть уровни, когда оно вредно и даже губительно. В определенных условиях возможно также и лечебное воздействие радиации на организм (например, уничтожение раковых клеток, повышение функциональной деятельности при приеме радоновых ванн).
Обычно внешний фон вызывает облучение человека на уровне 1…2 мЗв в течение года (0,11…0,22 мкЗв/ч), причем около 2/3 этой величины обусловлено внутренними источниками облучения, а примерно 1/3 – внешними источниками.
Мощность эквивалентной дозы излучения (МЭД) меняется в несколько раз в зависимости от высоты местности над уровнем моря, от времени года, времени суток, метеоусловий. В целом, за 70 лет жизни человек получает дозу внешнего гамма- излучения от 70…140 мЗв (7…14 Р), хотя есть районы (высокогорье), где эта величина достигает 350…400 мЗв (35…40 Р).
С целью предупреждения интенсивного облучения организма осуществляется контроль фона внешнего гамма-излучения. Измеренное значение МЭД более 0,20 мкЗв/ч указывает на повышенный фон гамма-излучения. МЭД более 0,60 мкЗв/ч указывает на значительное превышение естественного уровня гамма-излучения. В этом случае необходимо установить причину возникновения излучения.
Допустимый уровень загрязнения кожи бета-излучающими радионуклидами стронций-90 и иттрий-90 – 0,67 част/(с.см2). При более высоком уровне загрязнения кожи, особенно поврежденной, необходимо провести ее дезактивацию путем смыва загрязнений водой или специальными растворами.
С целью профилактики внутреннего облучения организма человека осуществляется контроль уровня загрязненности продуктов, сырья и питьевой воды радиоактивными элементами. Содержащийся в организме человека калий-40 имеет активность около 30 Бк; естественная активность 1 кг мяса – 50…60 Бк, 1 литра молока
– 10…20 Бк, 1 кг урюка – до 200 Бк.
При обычных условиях удельная активность моркови, яблок уральского региона составляла 60…120 Бк/кг, удельная активность облепихи и черноплодной рябины – 18…65 Бк/кг. Удельная активность цезия-137 и стронция-90 в этом плодоягодном сырье не превышала 2,0 Бк/кг, а основную долю излучения составлял калий-40.
Пищевые продукты, наряду с фоновыми концентрациями естественных радиоактивных веществ, могут быть загрязнены искусственными радионуклидами, которые из внешней среды по биологическим пищевым цепочкам попадают в сельскохозяйственные растения и организм животных.
Повышенное поступление искусственных радионуклидов с продуктами питания особенно часто наблюдается при производстве сельскохозяйственной продукции на
территориях, прилегающих к предприятиям ядерного топливного цикла или загрязненных радионуклидами.
Основной вклад в суммарное поступление радионуклидов осуществляется за счет овощной продукции (капусты и картофеля). При этом важно отметить, что в продуктах животноводства радионуклидов содержится на 2…4 порядка меньше, чем в продукции растениеводства.
В связи с тем, что цезий-137 и, особенно, стронций-90 имеют высокую кратность накопления в организме, при повышении удельной активности стронция-90 в продукте хотя бы до 10…20 Бк/кг, его реальное действие в местах накопления значительно превысит природный фон калия-40.
Нормируемые показатели: в соответствии с нормативными документами (технический регламент ТР ТС 021/2011, СанПиН 2.3.2.1078-01), в пищевых продуктах контролируют удельную активность цезия-137 и стронция-90.
Допустимые уровни (ДУ) цезия-137 в мясных, рыбных, молочных продуктах составляют 130…320 Бк/кг, ДУ стронция-90 – 25…100 Бк/кг. В плодоовощной продукции ДУ цезия-137 составляет 40…160 Бк/кг, стронция-90 - 40…50 Бк/кг.
Вклад в дозу облучения от поступления в организм стронция-90 и цезия-137 с основными пищевыми продуктами не должен превышать 1 мЗв/год (0,15 мкЗв/ч), в противном случае реализация пищевых продуктов не разрешается. При расчете величины допустимой дозы облучения для населения России принят эффективный дозовый коэффициент 3,6 . 10-8 Зв/Бк.
Если измеренное значение МЭД гамма-излучения на поверхности пищевого продукта превышает фоновое значение МЭД более чем на 15%, это свидетельствует о загрязненности пищевого продукта радиоактивными веществами. Если загрязнение цезием-137 и стронцием-90 превышает допустимые нормы, продукты могут использоваться в пищу только после дезактивации или уничтожаются.
В соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01, норматив альфа-радиоактивности питьевой воды 0,1 Бк/дм3, норматив бета-радиоактивности 1,0 Бк/дм3.
Попадая в организм человека, радиоактивные элементы распределяются в органах, тканях и в неодинаковой степени выводятся из организма. Употребление определенных пищевых продуктов способствует выведению радионуклидов из организма. Особенно это касается защиты организма от долгоживущих радионуклидов (например, стронций-90), которые способны мигрировать по пищевым цепям,
накапливаться в органах и тканях, подвергать хроническому облучению костный мозг и костную ткань, повышая риск развития злокачественных образований.
Пектиновые вещества и бета-каротин способны выводить радиоактивные элементы из организма. Кроме них: йод, кальций, этиловый спирт. Обогащение рациона рыбной массой, ламинарией, костной мукой, кальцием, фтором уменьшает риск возникновения онкологических заболеваний.