Миграция радионуклеидов в почвах

      (2)

     Таблица 2 – Образование стронция 90

     При делении ²³⁵U и ²³⁹Pu тепловыми нейтронами в реакторе ⁹⁰Sr образуется с выходами 5,77 и 2,25 %. Значительные количества ⁹⁰Sr (7,4 · 10¹⁷ Бк) были выброшены в атмосферу при испытаниях ядерного оружия в 1945–1980 гг. [22 ,64 ].

     При выбросах большая часть радионуклидов  попадает в стратосферу (слой атмосферы, лежащий на высоте 10–50 км) и остается там в течение многих месяцев, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара. Период полураспада ⁸⁹Sr составляет 50,5 сут., и он, попав в стратосферу при ядерных взрывах, в основном там и распадается, не представляя такой большой радиационной опасности для землян, как ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs, которые, выпадая, загрязняют поверхность Земли на многие годы.

     С другой стороны, при авариях на ядерных  реакторах, таких, как на Чернобыльской  АЭС, когда накопленная равновесная  активность ⁸⁹Sr в 10 раз превышает активность ⁹⁰Sr, который из-за своего большого периода полураспада не успевает накопиться за 2–3 года работы реактора, ситуация меняется. Сразу после аварии на Чернобыльской АЭС активность выброшенных короткоживущих радионуклидов ⁸⁹Sr была во много раз выше, чем ⁹⁰Sr или ¹³⁷Cs [23 , 89].

     После испытаний ядерного оружия радиоактивные  осадки состоят в основном из водорастворимых  и способных к ионному обмену форм ⁹⁰Sr, в то же время после аварии на Чернобыльской АЭС ⁹⁰Sr нередко осаждался в формах устойчивых соединений.

     При работе АЭС ⁹⁰Sr, как и ¹³⁷Cs, выброшенный в окружающую среду, в конечном итоге накапливается или в верхних слоях почвы в наземных системах, или в донных осадках природных водных резервуаров. При этом стронций мигрирует на очень малые расстояния, например на 1 см за несколько лет.

     Проведенные в конце 1980-х гг. исследования невспаханных участков в Кыштыме, загрязненных в 1957 г. ⁹⁰Sr и другими радионуклидами при взрыве отходов, показали, что ⁹⁰Sr за этот период времени достиг глубины 15 см, и это означает, что скорость его миграции составила 0,5 см/г. Из почвы через корневую систему ⁹⁰Sr выносится в растения и входит в состав зерна, бобов, моркови и других продуктов. Этот вынос определяется коэффициентом переноса (КП), который зависит от вида почв и рН среды.

     С целью уменьшения выноса ⁹⁰Sr из почвы в растения применяют вспашку почвы и внесение удобрений [24 ,12 ].

     Наиболее  эффективна глубокая вспашка, приводящая к погребению активности ниже того слоя, в котором находятся корни  растений. В районах Южного Урала, загрязненных ⁹⁰Sr после аварии в Кыштыме, были получены хорошие результаты при вспашке на глубину 50 см. Из данных таблицы следует, что действенной мерой, наряду с внесением с удобрениями N, P и К, является известкование почвы. 

     Таблица 3 - Некоторые характерные значения КП ⁹⁰Sr из почвы в растение (Бк · кг^–1 сухой культуры/Бк · кг^–1 сухой почвы) (Пояснение. КП приводится для верхнего слоя глубиной 20 см, а значения для трав даны для верхнего слоя почвы глубиной 10 см)

     Таблица 4 - Влияние  сельскохозяйственных контрмер на поглощение ⁹⁰Sr луговыми растениями в окрестностях Гомеля (Белоруссия)

     Радиоактивный стронций поступает в организм человека через  ЖКТ, легкие и кожу. Растворимые соединения стронция хорошо всасываются из ЖКТ, величина резорбции — 0,1–0,6, и резорбция составляет менее 0,01 для плохо растворимых соединений. Стронций быстро всасывается из легких. Через 5 мин после интратрахеального введения в количестве 1,48 · 10⁴ Бк/г в легких остается 33,3 % введенного количества, через сутки — 0,39 %. При нанесении изотопов стронция на кожу в количестве 2,4 · 10⁵ Бк/см² фиксация активности происходит сразу же после загрязнения кожной поверхности [25, 31].

     При резорбции стронция из ЖКТ важное значение имеют диета, химическое соединение радионуклида и физиологические факторы (возраст, лактация и беременность, состояние минерального обмена, нервной и эндокринной систем). Величина всасывания радионуклида из ЖКТ уменьшается с увеличением возраста, с повышением содержания кальция и фосфора в диете, при введении высоких доз тироксина. Прием альгината натрия за 20 мин до введения стронция понижает его содержание в крови в 8–10 раз, а лактоза, лизин и аргинин, наоборот, удваивают величину всасывания стронция из ЖКТ.

     Независимо  от пути и периодичности поступления  в организм растворимых соединений радиоактивного стронция, он избирательно накапливается в скелете, а в  мягких тканях задерживается менее 1 %. После внутривенного введения радиоактивного стронция в организм человека через 100 суток в нем останется 20 % от введенного количества, в то время как у обезьян — 47 %, а у кроликов — 7,5 %. Доля отложений стронция в скелете зависит от пути его поступления. При интратрахеальном поступлении депонируется 76 %, ингаляционном — 31,6 %, внутрибрюшном — 81,2 % и накожном — всего 7 % [26 , 44].

     В экспериментах на животных установлено, что при внутримышечном или пероральном  введении радиоактивного стронция самкам в разные сроки беременности большая  часть (50–70) его откладывалась в плодах в последние дни беременности. Распределение радиоактивного стронция в разных частях одной и той же кости и в разных костях неравномерное. Стронций откладывается в участках костей, обладающих наибольшей зоной роста, где происходит усиленное образование кости.

     Учитывая  функцию удержания и выведения  и ⁹⁰Sr через почки, Абрамов и Голутвина рассчитали дозу от этих радионуклидов на поверхности кости при однократном и хроническом введении радионуклидов в количестве 37 кБк/сут. Из таблицы видно, что при однократном введении радионуклидов стронция суммарная доза от ⁸⁹Sr по прошествии нескольких периодов полураспада этого нуклида практически не возрастает, а доза от ⁹⁰Sr, обусловленная суммой малых констант распада и биологического выведения, непрерывно увеличивается.

     Таблица 5- Оцененная  доза на поверхности кости при  однократном и хроническом введении в организм радионуклидов ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr в количестве 37 кБк/сут.

     Предложена  возрастная модель отложения стронция и других щелочноземельных элементов  в кости человека во всем возрастном диапазоне, начиная с рождения. Показано, что ожидаемые эквивалентные дозы для костного мозга при поступлении ⁹⁰Sr в первые месяцы после рождения на порядок выше, чем при поступлении в организм взрослого человека.

     Выведение стронция из организма человека и животных происходит как с калом, так и с мочой. При пероральном поступлении большая часть стронция выделяется с калом. За 8 суток суммарное выделение ⁸⁹Sr составляет 77,9 %, из них 5 % с мочой.

     Установлено несколько периодов полувыведения ⁹⁰Sr из организма. Короткий период полувыведения (2,5–8,5 сут.) характеризует выведение стронция из мягких тканей, длинный период (90–154 сут.) — преимущественно из костей. При длительном пероральном или парэнтеральном введении в организм ⁹⁰Sr период полувыведения из скелета значительно увеличивается, а начальный короткий период полувыведения отсутствует или очень мал. У человека и животных после однократного перорального поступления радионуклидов стронция с молоком во время лактации выделяется от 0,04 до 4 % на 1 л молока от введенного радионуклида; при хроническом поступлении ⁹⁰Sr в организм с молоком выделяется 0,05–6,3 % на 1 л по отношению к дневной норме [27 , 44].

     Введение  остроэффективных количеств ⁹⁰Sr вызывает развитие типичной острой лучевой патологии. Возникают выраженные изменения со стороны периферической крови: лейкопения, лимфопения, нейтропения, ретикулопения. Наблюдаются изменения красной крови, ускорение реакции оседания эритроцитов, замедление свертывания крови и увеличение объема плазмы.

     У собак, получавших с пищей ежедневно 0,74 кБк/кг ⁹⁰Sr в течение 3–3,5 лет, выявлены нарушения в углеводном обмене, изменения секреторной и экскреторной функций печени и почек. Меньшие количества ⁹⁰Sr (0,675 кБк/кг) к существенным функциональным изменениям в их организме не привели, однако за 9–13 лет из подопытной группы погибло 80 % собак, а из контрольной — 11 % [28 , 51].

     Длительное  введение собакам ⁹⁰Sr с пищей (0,74–0,074 кБк/кг) и накопление суммарной поглощенной дозы в скелете до 3,6–9,0 Гр приводит к учащению возникновения у них доброкачественных и злокачественных опухолей мягких тканей (в 3–5 раз чаще по сравнению с контрольными животными). Хроническое введение этим животным ⁹⁰Sr (по 0,74 кБк/кг в сутки в течение 3 лет), создающее мощность тканевой дозы в скелете до 1,5 Гр/г., может вызвать развитие лейкозов и остеосарком. При хроническом введении в 10 раз меньших количеств этого радионуклида (поглощенная доза в скелете до 0,5 Гр/г.) наблюдаются нарушения в развитии потомства и понижение его жизнеспособности [29, 66].

     Радиоактивность ⁹⁰Sr определяют по дочернему ⁹⁰Y, который осаждается в виде оксалатов. Из продуктов питания ⁹⁰Y выделяют экстракцией моноизооктиловым эфиром метилфосфоновой кислоты. Из золы костной ткани ⁹⁰Y экстрагируют трибутилфосфатом. Активность измеряют на низкофонной установке. Определение ⁸⁹Sr в пищевых продуктах, растительности и костной ткани основано на осаждении стронция дымящей азотной кислотой с последующим измерением активности. При попадании радиоактивных изотопов стронция на открытые участки кожи дезактивацию проводят 5%-м раствором пентацина, 5%-м раствором Na₂(ЭДТА) или 2%-м раствором соляной кислоты, а также моющими порошками. При попадании радионуклидов стронция через ЖКТ принимают внутрь препарат «Адсорбар» или сернокислый барий (25 г с 200 мл воды), альгинат натрия или кальция (15 г с 200 мл воды) или препарат «Полисурьмин» (4 г с 200 мл воды). Применяют рвотные средства и проводят обильное промывание желудка. После очищения желудка осуществляют повторное введение адсорбентов с солевыми слабительными. В случае поражения пылевыми продуктами проводят обильное промывание носоглотки и полости рта, используют отхаркивающие, а также мочегонные средства.