16.5. Радиоактивное загрязнение

Рис. 33. Общий вид атомного взрыва в Хиросиме и Нагасаки

Источниками загрязнения могут быть: естественные (залежи урановых руд) и искусственные (атомные испытания, радиоактивные выбросы, аварии на подводных лодках, атомных электростанциях и предприятиях).

Например, атомный взрыв в 1954 г. на военном полигоне "Тоцкое" в Оренбургской области (в 4 раза выше по мощности, чем в Хиросимо-Нагасаки в Японии в 1945 г.), катастрофические аварии, случившиеся на Чернобыльской АЭС в 1986 г., в ПО «Маяк» в 1957 г. в Челябинской области, где произошла утечка радиоактивных отходов, которые загрязнили 23 тыс. км² земли. Радиоактивный фон озера составил 120 млн. кюри, что в 24 раза больше, чем фон разрушенного реактора на Чернобыльской АЭС. Во всех случаях общим фактором является высокое радиоактивное загрязнение среды.

СПРАВКА. В Тоцком мощность плутониевой бомбы составила 40 килотонн в тротиловом эквиваленте - в несколько раз больше той, что взорвали над Хиросимой, погибли 43 тыс. советских солдат. Никаких проверок и обследований участников этого бесчеловечного эксперимента из соображения секретности не проводилось. Все скрывалось и умалчивалось. Потери среди гражданского населения до сих пор неизвестны. Архивы Тоцкой районной больницы с 1954 по 1980 гг. уничтожены. Из 45 тысяч военных, принимавших участие в Тоцких учениях, ныне в живых осталось чуть более 2 тысяч. Половина из них официально признаны инвалидами первой и второй группы, у 74,5% - выявлены болезни сердечно-сосудистой системы, включая гипертоническую болезнь и церебральный атеросклероз, еще у 20,5% - болезни органов пищеварения, у 4,5% - злокачественные новообразования и болезни крови.

В Хиросиме и Нагасаки 09.08.1945г. американцы сбросили атомную бомбу 13-18 и 21 килотонн тротила. Общее количество погибших составило от 90 до 166 тыс. чел. в Хиросиме и от 60 до 80 тыс.чел. - в Нагасаки.

Рис. 34. Атомный взрыв в Тоцком

Для количественной оценки действия ионизирующего излучения на облучаемый объект в радиационной дозиметрии введено понятие доза и мощность и соотносятся как мощность дозы, умноженная на время или так же как скорость автомобиля и пройденное этим автомобилем расстояние.

Различают поглощенную, экспозиционную, эквивалентную и эффективную эквивалентную дозы, каждая из которых имеет внесистемные единицы измерения и в системе СИ.

Поглощенная доза (Д_п) представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенного единицей массы облучаемого вещества. В СИ за единицу измерения принимается 1 Грей. В прессе и научной литературе часто применяется внесистемная единица измерения поглощенной дозы - 1 рад, причем 1 Гр = 100 рад.

Для характеристики доз поглощения по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется экспозиционная доза (Д_эксп). Между экспозиционной и поглощенной дозами ионизирующего излучения существует линейная зависимость:

Д_эксп = Д_п ^. К_эксп, Кл/кг,

где К_эксп - коэффициент пропорциональности равен 34 Кл/Дж или 0,876 Р/рад.

В системе СИ в качестве единиц измерения берется 1 Кл/кг, на практике используется внесистемная единица - 1 Рентген.

Для характеристики отдельных последствий облучения живых тканей и определения радиобиологического разрушительного эффекта введено понятие эквивалентной дозы (Д_экв), которая определяется соотношением:

Д_экв = Д_п ^. К_обэ, Зиверт (Зв)

- где К_{обэ -} коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ), значения которых представлены в табл. 4

Таблица 4. Значения Кобэ для излучения различных видов
Вид излучения	Кобэ, Зв/Гр
Рентгеновское и γ-излучения	1
Электроны, позитроны, β-излучение	1
Нейтроны с энергией меньше 20 кэВ	3
Нейтроны с энергией 0,1-10 МэВ	10
Протоны с энергией меньше 10 МэВ	10
α-излучение с энергией меньше 10 МэВ Тяжелые ядра отдачи	20 20

Единицей измерений эквивалентной дозы в СИ является 1 Зиверт, внесистемной - «биологический эквивалент рада»: 1бэр=0,01 Дж/кг, т.е. 1Зв=100 бэр.

Величина 1 Зиверт равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Грей фотонного излучения.

При расчете дозы от гамма-излучения можно принять, что 1 зиверт = 100 рентген. Необходимо указывать на какой орган, часть или все тело пришлась данная доза. На практике, упрощенно, можно использовать соотношение: 1 Зиверт = 1 Грей = 100 Рентген = 100 бэр = 100 рад

К действию радиации более чувствительны одни части (органы, ткани), чем другие. Так, при одинаковой эквивалентной дозе облучения более вероятно возникновение рака в легких, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей учитываются с разными коэффициентами (k_рр) радиационного риска.

Умножив эквивалентную дозу на соответствующий орган k_рр (табл. 5) и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную эквивалентную дозу (Д_эфф._ЭКВ), отражающую суммарный эффект облучения организма (измеряется в Зивертах).

Таблица 5. Коэффициенты радиационного риска (k_рр) для разных органов человека при равномерном облучении всего тела

Облученный орган	kрр
Красный костный мозг	0,12
Костная ткань	0,03
Щитовидная железа	0,03
Молочная железа	0,15
Легкие	0,12
Яичники или семенники	0,25
Другие ткани	0,30
Итого организм в целом	1,00

Измерение дозы облучения проводят обычно с помощью дозиметров. В последние годы в продаже появились бытовые дозиметры-радиометры типа «Сосна» (АНРИ-01-02), ИРД-02Б1, «Белвар» (РКСБ-104), бытовые дозиметры «Белла» и «Мастер-1», различные индикаторы γ-излучения (типа «ЭЛТЕС-92» и другие). Действие распространенных дозиметров основано на измерении ионизации за определенное время, то есть мощности экспозиционной дозы, единица ее - микрорентген/час.

Для оценки воздействия на организм человека используются понятия эквивалентная доза и мощность эквивалентной дозы.

Предельно допустимая доза (ПДУ) ионизирующего излучения или максимальное годовое облучение с учетом естественных источников не должно превышать 5 мЗв/год (миллизивертов в год). Измеряются доза и мощность радиации, соответственно, в зивертах (Зв) и зивертах/час. Предельно-допустимая мощность радиации: 5мЗв/год=5^.10³/365 ^. 24= 0,57 мкЗв/ч. Переселение жильцов производится, если практически невозможно снизить это превышение до значения 0,6 мкЗв/ч.

Согласно рекомендациям Международной комиссии по радиационной защите и Всемирного общества здравоохранения радиационный уровень, соответствующий естественному фону, признано считать уровень: нормальным - 0,1-0,2 мкЗв/ч (10-20 мкР/ч), допустимым - 0,2-0,6 мкЗв/ч (20-60 мкР/ч), повышенным - свыше 0,6-1,2 мкЗв/ч (60-120 мкР/ч). Усредненный радиационный фон в средней полосе России варьирует в пределах 0,1-0,2 мкЗв/ч (10-20 мкР/ч).

Для сравнения: средняя мощность радиации у цветного телевизора составляет 0,4-0,5 мкЗв/ч (40-50 мкР/ч), а при полете на самолете на высоте 10-12 км - 5,0 мкЗв/ч (500мкР/ч). Поскольку от естественных источников радиации человек получает 240 мкЗв в год, то «остаток» до годовой допустимой нормы можно набрать за 22 часа полета на самолете, за 216 суток у телевизора или за одно исследование зуба в рентгенкабинете.

Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным путем, в миграции радиоактивных элементов большую роль играют цепи питания: из воды эти элементы поглощаются планктоном, который служит пищей для рыб, они, в свою очередь, поедаются рыбами, птицами, животными и далее человеком.

Зачастую, глобальное повы­шение радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха над территорией России, зачастую, определяется больше за счет проводившихся ранее ядерных испытаний, аварий, радиоактивных выбросов, а также естественных источников.

Выявленные на модельных видах млекопитающих феногенетические уклонения в зоне, затронутой Тоцким ядерным взрывом, позволяют предполагать, что длительное проживание людей даже при сравнительно низких уровнях загрязнения радионуклидами может приводить к накоплению генетически обусловленных мелких морфологических уродств и аберраций морфогенеза и увеличению их числа в последующих поколениях.

Радиоактивное загрязнение чрезвычайно опасно для живых организмов. Радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и на их потомках - из-за появления многочисленных мутаций. Не существует малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы абсолютно безопасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.

Ослабить действие радиации можно за счет экранирования. Коэффициент ослабления составляет для каменных зданий - 10, деревянных - 2.

Радиоактивные отходы по периоду полураспада делятся на коротко- (до 1 года), средне- (до 100 лет) и долгоживущие (> 100 лет). Как правило, высокоактивные отходы концентрируются и изолируются, а низкоактивные - разбавляются и распыляются, загрязнения ОС.