?=10' СМ-З-С время зарядки исчисляется десятками минут, если пренебречь уменьшением,концентрации ионов 'в результате захва- та. 'При.том же значении, ц и счетной концентрации, аэрозоля „10؟ см-3 с размерами ча.стиц г=1О-5 см время' зарядки состав- ляет более 8 ч. при ،7=10⁵ см-3.с-؛ ,(интенсивная ионизация) вре- мя зарядки исчисляется секундами.

Заряд аэрозолей может также возникать в результате трения при прокачке их через фильтр.

§ 98. ٥С٥бенн٥сти биологического, действия радиоактивных -аэрозолей

Радиоактивные аэрО'ЗОли представляю'т серьезную -биологичес- кую опасность, ,которая обусловлена попа-данием их внутрь орта- низ-ма. Внешнее облучение .по сравнению' с вну-тренним, иг'рает. незначительную роль. 'Основной путь попадания аэрозолей внутрь организма —через дыхательные органы, которые. О'бладают. хоро'- шей адсорбирующей С'пособностью 'ПО отношению к взвешенным частицам.'В процессе дыхания аэрозольные частицы вместе с воз- духом,через трахею и бронхи могут попасть в альвеолярные тка- ни, а оттуда в лимфатическую систему ,или кровь. Осаждение аэрозолей в различных участках дыхательной систеиы зависит прежде всего от размеров аэрозольных частиц. Механизм осажде- НИЯ определяется такими физическими явлениями, как движение по инерции, оседание под действием силы тяжести, броуновское движение, пристеночный эффект.

Инерционное осаждение характерно для сравнительно круп- ных частиц пыли (свы'ше 5-10-٠ см) и способствует их .задержке в местах изменения направления движения вдыхаемого,воздуха. Под действием силы тяжести ,осаждение -пр-оисходит в глубоких отделах легких, где скорость воздуха мала: чем меньше размеры частиц, тем в более далеких областях они осаждаются. Эти два процес-са вызывают задержку -частиц крупнее 510 см уже в верхних отделах дыхательных путей. На эффективность инерцион- ного осаждения и оседания влияют не только размеры, но и плот- ность аэрозольных частиц; эффект определяется произведением эффективной пл-отности на квадрат эффективн-ого ра-змера.

Броуновское движение приводит -к осаждению в альвеолах частиц размером менее 5-10-5 см; плотность частиц не имеет зна- чения. Пристеночный эффект играет роль тог^а, когда размеры частиц сравнимы с ؛просветом дыхательных путей.

Хорошая поглощающая способность органов дыхания обуслов- лена большой площадью их поверхности: площадь дыхательной поверхности легких 50—55 м2, площадь поверхности верхней части дыхательных путей около 20 м².

Вопрос о рас-пределении осажденных частиц по участках ды- хательных органов нельзя считать полностью решенным, в силу защитных свойств организма часть аэрозольных 'Частиц, попавших в дыхательную систему, возвращается обратно. Трахея, бронхи и 308

Рис٠ 84. Зависимость массовой доли от­ложившихся ,в дыхательных путях аэро­золей (по^؛ отношению к введенному количеству) от размеров частиц:

1 — вся система дыхательных путей; ؛?-،толь­ко нижние отделы дыхательных путей

бронхиолы выстланы мерцатель­ным эпителием, реснички кото­рого перемещают к полости рта твердые частицы. В бронхах та­кое перемещение происходит со скоростью 3—4 см/мин. Наибо­лее эффективно удаляются из легких частицы размером более 2٠10٠⁴ см; можно утверждать,

что частицы размером более 5٠10^-4 см не достигают альвеол. Роль мерцательного эпителия становится незначительной для очень мелких частиц (менее 10~⁴ см), которые отлагаются преимущест- венно в альвеолярной ткани.

Полнота осаждения аэрозольных частиц зависит от многих факторов, точный учет которых пока невозможен. К этим факто- рам относятся концентрация аэрозолей, их физико-химическое состояние, частота и глубина дыхания, размеры частиц, индиви- дуальные особенности дыхательной системы.

Предполагается, что 75 % всех вдыхаемых частиц задержива- ется в дыхательных путях. Из них 50 р/₀ удаляются мерцательным аппаратом и после попадания в полость рта заглатываются. Эти данные следует рассматривать как сугубо ориентировочные, ос- нованные на усредненных данных конкретных исследований с присущими им специфическими условиями. Влияние размеров частиц иллюстрируется рис. 84. Максимально откладываются час- тицы размером (2٦-4)٠Ю^-4 см, минимально—(0,2٢0,3) ٠ 10٠⁴ см. Положение минимума зависит от того, осуществляется дыхание через нос или через рот. При дыхании через рот минимум сдви- гается в сторону больших размеров частиц. Частицы размером более 10^_3 см полностью выводятся из дыхательной системы. Для нижних отделов дыхательных путей (кривая 2) практически не имеют значения частицы размером больше 5٠10^-4 см. Мелкие частицы, попавшие в альвеолярную область, могут возвратиться оттуда только с выдыхаемым воздухом. Поэтому степень осажде-

ния таких частиц существенно зависит от режима дыхания: чем больше объем вдыхаемого воздуха и чем дольше воздух остается в легких, тем больше осаждается частиц в нижних отделах дыха­тельных путей. В наиболее благоприятном (с точки зрения осаж­дения) случае, когда все аэрозольные частицы адсорбируются, около 70 % мелких частиц осаждается в нижних отделах дыха­тельных путей; это приблизительно соответствует доле вдыхаемого воздуха, достигающего глубоких отделов легких.

309

Переход к числу осажденных частиц можно осуществить деле- нием ординаты кривых на массу одной частицы соответствующего ра'змера. Что касается доли осажденной активности, то для ее оценки по подобным графикам необходимо знать распределение активности на частицах ؛различного размера.

Радиационная опасность радиоактивных аэрозолей в конечном итоге определяется поглощенной дозой в организме. Критическим органом в этом случае является дыхательная система, и прежде всего легкие, поэтому целью дозиметрии должно быть определе- ние поглощенной дозы радиоактивных аэрозолей в дыхательных органах человека. На дозу помимо тех факторов, которые оп'реде- ляют осаждение аэрозольных 'Частиц, влияют скорость биологи- ческого выведения частиц из легочной ткани, вид и энергия иони- зирующего излучения, распределение активности по частицам раз- личного размера и характер распределения осевших аэрозольных частиц по участкам органов дыхания. Все это создает огромные трудности в непосредственном определении поглощенной дозы аэр03'0лей. По этой причине дозиметрия радиоактивных аэрозолей фактически сводится к их ,радиометрии, основная задача кото- рой —определение активной концентрации аэрозолей в 'Воздухе.

Человек в среднем вдыхает и выдыхает 20 000 л воздуха в сут- ки; в сочетании с высокой биологической ОПЭСН'ОСТЬЮ внутреннего облу'Чвния это 'Обусловливает чрезвычайно малую 'Предельно до- пустимую концентрацию радиоактивных аэрозолей. Например, предельно допустимая концентрация 239р_и в воздухе рабочих ПО" мевдений соответствует массовой концентрации около 3٠ 10~14 г/л, или -меньше одной частицы с радиусом 10-5 см в 1 л воздуха.

Необходимость измерять столь малую активную концентрацию привела к разработке спос'Обов осаждения аэрозольных частиц. Для этих -целей обычно применяют волокнистые фильтры, элек- трофильтры и инерционные осадители.

§ »9. ЕСТЕСТВЕННЫЕ РАДИОАКТИВНЫЕ АЭРОЗОЛИ

Естествен'Ные радиоактивные аэро'золи образуются в результа- те распада эманации в атмосфере. Эманация —газообразные ра- диоактивные -продукты распада естественных изотопов радия. В результате -распада 2261*3 образуется радон (Кп), из 2241*3 (ТЬХ)—торон (Тп); продуктом распада 2233*ل (АсХ) является актинон (Ап)'. 2221*0, 22٥Тп и 2 А —нуклиды одного и ТО-ГО же химического элемента Ии с атомным номером 86. Период полу- распада 2221*0 ра-вен 3,825 сут, 220'٢0 —54,5 с, 2!9Ап —3,92 с.

Эманация поступает в атмосферу из почвы, горных пород и природных вод; распространяется в атм-осфере вследствие воз- душного течения, турбулентного перемешивания воздушных слоев и диффузии. Концентрация эманации в атмосфер-ном воздухе убы- вает с высотой в результате ее рас-пада. ؛продолжительность жиз- ни атомов торона и актинона мала, поэтому они обнаруживаются лишь в -при'земном сл'0е атмосферы. Активная концентрация радо- 310

на обычно на несколько порядков выше концентрации торона. С точки зрения радиационной опасности практически важное зна٠ чение имеет радон, в меньшей степени торон и ничтожную роль играет актинон, если нет каких-либо особых условий для его на­копления. Исключительно важное значение приобретает радон в урановых рудниках, где он может накапливаться в больших ко­личествах. Являясь инертным газом, эманация находится в атмосфере в атомарном состоянии. По-видимому, атомы эманации не присоеди­няются к ядрам конденсации (пылинкам, тяжелым ионам и т. п.) и поэтому непосредственно сами аэрозолей не образуют. Радио­активные аэрозоли образуются в результате присоединения к яд­рам конденсации продуктов распада эманации, состоящих из изо­топов полония, висмута и свинца. Рассмотрим детальнее цепочку распада радона: йаА «٠ И ай ٩ 3,05 МИН 26,8 МИН 22 года ٩г> 1,32МИН 3, 825 сут ٠٦٥٥рь؛؛_ ИяЕ ДаГ ٦ .٠таб ٠сдт,٩38 5٠9٢ Под символом указаны периоды полураспада. Изотопный состав продуктов распада следующий: ИаА — 218Ро; ИаВ — 214РЬ; ИаС— 214В؛; РаС' —214Ро; РаС" — 210Т1; 1?аО —210РЬ;

;؛РаЕ —210В

ЦаБ — 210Ро. Все продукты до ИаО короткоживущие. Долгоживу- щий ИаО (Г1/2=22 года) не успевает накопиться в воздухе в за- метных количествах, ،поэтому его и следующие за ним продукты можно не ،принимать во внимание. Малый выход ИаС" при распаде ИаС (0,04%) позволяет пре­небречь ИаС" по сравнению с ИаС'. Вследствие чрезвычайно ко­роткого времени жизни атомов ИаС' (около 10~4 с) КаС' всегда находится в радиоактивном равновесии с !?аС. Таким образом, взаимопревращение продуктов распада радона упрощенно можно представить так: 1?аА —٠ РаВ ؛ РаС РаО. 3,05мин 26٠8мин 19٠7мин 22года

(99.1)

Пусть п_А, Ив и Ис —концентрация в воздухе атомов ИаА, 1?аВ и КаС соответственно. Концентрации активности продуктов рас­пада радона будут А_а=ХаПа; А_в=Х_вп_в; Ас=ХсЛс, где Ха, Х_в и Хс — постоянные радиоактивного распада ИаА, 1?аВ и 1؟аС. При радиоактивном равновесии между радоном и продуктами его рас-

311