4. Радиоэкология

Одной из негативных сторон деятельности человека в ХХ веке является изменение радиоэкологического состояния среды обитания. Научные открытия и развитие физико-химических технологий привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих большую потенциальную опасность для человечества и всей экосферы. Этот потенциал во много раз больше естественного радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа.

Естественный фон обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры из-за наличия в ней следовых количеств как долгоживущих радиоизотопов, так и радием, радоном и радиоактивными изотопами калия и углерода, а также проникающим космическим излучением и потреблением с пищей биогенных радионуклидов. Природный радиационный фон составлял в недавнем прошлом 8-9 микрорентген в час (мкР/ч), что соответствует среднегодовой эффективной дозе для жителя Земли в 2 миллизиверта (мЗв) или 200 миллибэр/год (мБэр).

Для оценки уровня радиоактивного облучения используют показатель, называемый эффективной дозой (ЭД). Единицей ЭД служит бэр (биологический эквивалент рентгена).

Эффективная доза – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности.

В настоящее время природный радиационный фон повышен техногенными источниками радиоактивности в среднем до 11-12 мкР/ч или среднегодовой ЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку создали:

- технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.д.);

- извлекаемые из недр минералы, топливо и вода;

- ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле;

-испытания и применение ядерного оружия.

Загрязнение экосистем радиоактивными веществами можно рассматривать как новый абиотический фактор среды обитания действующий как на отдельные организмы, так и на популяции и биоценозы. Ионизирующее излучение является канцерогенным и мутагенным фактором, угнетает иммунную систему, поэтому представляет большую опасность для всех живых организмов.

4.1. Оценка скорости выведения из организма радионуклидов

Скорость выведения радионуклида из тканей и органов человека и животных зависит от интенсивности обмена веществ и физико-химических свойств радиоактивного элемента или изотопа.

Время, за которое активность радионуклида, накопленного организмом, уменьшается вдвое, называется периодом биологического полувыведения Т_б. Промежуток времени, в течение которого организм освобождается от половины накопленного в нем радионуклида за счет биологического выведения и распада радиоактивного элемента, называется эффективным периодом полувыведения Т_эфф...

Эффективный период полувыведения радионуклида рассчитывается по формуле:

(4)

где Т_б – период биологического полувыведения, сут.;

Т_1/2 – период полураспада радионуклида, сут.

Пользуясь формулой (4) и значениями величины периода полураспада различных радиоактивных элементов или изотопов, можно определить для них эффективный период полувыведения и сравнить их относительную опасность при попадании в организм. Для подобных расчетов биологический период полувыведения принимается равным 6,5 суткам.

Пример.

Сравнить эффективный период полувыведения радия и полония.

Решение:

Вначале по табл.4.1 определяем, что для полония Т_1/2 = 139 сут.; для радия – 1,6∙10³ лет. Примем, что один год равен 365 суткам, тогда Т_1/2 для радия будет равен (1600 ∙ 365) 584000 суткам. Подставив данные в формулу (4), получим:

для полония

для радия

Ответ:

Радионуклиды имеют близкие по величине скорости полувыведения из организма и одинаковую степень опасности для животных и человека.

Таблица 4.1

Значения периода полураспада Т_1/2 радионуклидов

№ п/п	Название радиоактивного элемента или изотопа	Т1/2	№ п/п	Название радиоактивного элемента или изотопа	Т1/2
1.	Радий (236Ra)	1,6∙103 лет	5.	Стронций (90Sr)	27,7 лет
2.	Калий (40K)	1,2∙109 лет т	6.	Радон(222Rn)	3,8 сут.
3.	Иод (131I)	3,1 сут	7.	Цезий (137Cs)	30 лет
4.	Полоний (210Ро)	139 сут.	8.	Торий (232Th)	1,4∙1010 лет

Задача 1.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радия и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент легче выводится из организма; как можно ускорить выведение радионуклидов.

Задача 2.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радия и иода. По результатам расчетов сделайте вывод – какой радионуклид легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 3.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радия и стронция. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент легче выводится из организма; как можно ускорить выведение радия и стронция.

Задача 4.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радия и радона. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из элементов легче выводится из организма; как можно ускорить выведение радионуклидов.

Задача 5.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радия и цезия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из радионуклидов легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 6.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радия и тория. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент легче выводится из организма; как можно ускорить освобождение от них.

Задача 7.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов иода и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент в этой паре легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 8.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов полония и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент – Ро или К, легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 9.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов стронция и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент в этой паре легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 10.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите период полувыведения для радионуклидов радона и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент из этих двух легче выводится из организма; как можно ускорить выведение радионуклидов.

Задача 11.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов цезия и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из двух элементов легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 12.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов тория и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент : Th или К, - легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 13.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов иода и полония. По результатам расчетов сделайте вывод – какие элемент – I или Ро легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 14.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите период полувыведения для радионуклидов иода и стронция. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из этих элементов легче выводится из организма; как можно ускорить выведение этих радионуклидов.

Задача 15.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов иода и радона. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 16.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов иода и цезия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из этих элементов легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 17.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов иода и тория. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент в этой паре легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 18.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов полония и стронция. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из этих элементов легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 19.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов полония и радона. По результатам расчетов сделайте вывод – Ро или Rn, легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 20.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов полония и цезия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из этих элементов легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 21.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов полония и тория. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 22.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радона и стронция. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент (Rn или Sr)легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 23.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов стронция и цезия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент в этой паре легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 24.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов стронция и тория. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент из этих двух легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 25.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов цезия и тория. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 26.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радона и цезия. По результатам расчетов сделайте вывод – какие элементы (Rn или Cs) легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 27.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радона и тория. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент в этой паре легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 28.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов тория и калия. По результатам расчетов сделайте вывод – какой из этих элементов легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 29.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов тория и иода. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент из этой пары легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.

Задача 30.

Воспользовавшись расчетной формулой (4) и данными табл. 4.1, определите и сравните период полувыведения для радионуклидов радия и радона. По результатам расчетов сделайте вывод – какой элемент (Ra или Rn) легче выводится из организма; как можно ускорить их выведение.