34. Общие закономерности перемещения радиоактивных веществ в биосфере.

Радиоактивные продукты ядерного деления выпадают либо сами по себе («сухие» осадки), либо с атмосферными осадками («мокрые» осадки), а также в виде радиоактивных отходов включаются в компоненты биосферы — абиотические (почва, вода) и биотические (флора, фауна) и принимают участие в биологическом цикле круговорота веществ.

Наиболее короткий путь продуктов деления до человека— через с/х растения и животных. При этом продукты деления могут попадать в организм человека как непосредственно через растительную пищу, так и через животных, питающихся растениями, содержащими радиоактивные вещества.

Из радиоактивных продуктов деления наибольшую опасность представляют в первый период изотопы йода в силу большого процента их выхода и высокой биологической активности. В последующем доминируют ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs ввиду их относительно высокой энергии излучения и большого периода полураспада, исключительной способности включаться в биологический круговорот веществ (почва- растения -животные -человек) и надолго задерживаться в ор ганизме человека и животных. При кормовом поступлении в организм ⁹⁰Sr его постоянным неизотопным носителем служит кальций, а для ¹³⁷Сs — калий.

Калий и кальций в организме животных представляют макроэлементы. При исследовании закономерностей передвижения ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs от одного объекта биосферы к другому было замечено, что первый ведет себя сходно с кальцием, второй — с калием. При равных условиях в объектах биосферы, загрязненных радионуклидами, максимальная концентрация ⁹⁰Sr всегда обнаруживается в органах богатых кальцием (кости, яичная скорлупа), а максимальная концентрация ¹³⁷Сs — в объектах, богатых калием (мышцы).

Количество радиоактивного стронция или радиоактивного цезия выражают не в абсолютных величинах, а в относительных по отношению к кальцию или калию.

Содержание ⁹⁰Sr к кальцию в почвах, растениях, молоке, в тканях животных выражают в стронциевых единицах (СЕ)- отношение активности ⁹⁰Sr, содержащегося в 1 кг исследуемого образца к концентрации в нем кальция (г/кг).

коэффициент дискриминации (КД) -Частное от деления числа СЕ в данной пробе на число СЕ в предшествующем звене биологической системы ⁹⁰Sr по отношению к кальцию.

По величине СЕ в пробе можно вычислить величину СЕ в предшественнике, для этого СЕ пробы делят на КД.

35. Радиоэкология и её задачи.

Задачи: 1)контроль радиационной обстановки в природе;2)изучение миграции радионуклидов, накопления их в отдельных природных объектах- почвах, донных отложениях, воде, воздухе.

На радиоактивные изотопы как важный экологический фактор обратили внимание в середине 1930х годов, широкое развитие радиоэкологических исследований в 1950е годы, когда техногенная деятельность человека (испытания ядерного оружия) привела к изменению естественного радиационного фона.

Радиоэкология — учение об особенностях существования организмов и сообществ растений и животных в среде обитания с повышенной радиоактивностью.

В настоящее время радиоэкология развивается по не! скольким направлениям.

Одним из направлений радиоэкологии является радиоэкология животных-изучает особенности существования животных и закономерности, протекающие в их естественных популяциях и биогеоценозах при воздействии на них различных факторов среды обитания.

В 1960х годах -самостоятельный раздел, изучающий радиоэкологию морских организмов; радиоэкология пресноводных водоемов.

Задачи водной радиоэкологии: изучение миграции радиоактивных элементов в гидроценозах и действия радиоактивного загрязнения воды на гидробионты и околоводные сообщества растений и животных; обеспечение охраны водной среды от радиоактивного загрязнения.

Радиоэкология с/х животных - важнейшая часть с/х радиоэкологии и общей экологии в целом. Она изучает закономерности и механизмы миграции радионуклидов в пищевых цепях, принципы их экологического нормирования, действие радионуклидов и других источников ионизирующих излучений на организм животных. Изучение этих вопросов необходимо для безопасного ведения животноводства в условиях повышенного радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Продукты животного происхождения (молоко, мясо, яйцо и др.) могут быть основными источниками радионуклидов в организм человека и источниками дополнительного его облучения. Поступление важнейших радиоактивных продуктов деления (⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹³¹I) из глобальных выпадений в рацион человека с мясом может достигать 25%, с молоком — 100% суммарного потребления с пищей. Данные радиоэкологии используются сельскохозяйственной радиологией для рационального планирования и проведения оперативного и текущего контроля за радиоактивным загрязнением внешней среды, для разработки научно обоснованных методов снижения поступления радионуклидов в корма и продукцию животноводства.

Радиоэкологию сельскохозяйственных животных интересуют все звенья экологической цепочки, которые приводят к накоплению радионуклидов в кормах и продуктах животноводства.

Радиоэкологические исследования позволяют прогнозировать судьбу радионуклидов в окружающей среде, их биологическую эффективность, оценивать последствия поступления радиоактивных веществ в биосферу, выявлять роль экологических факторов в миграции радионуклидов и осуществлять меры по уменьшению перехода их из почвы в корма и животноводческую продукцию. Закономерность переноса радионуклидов в системе атмосферные выпадения: вода — почва — растения — животные — продукция животноводства накоплен.

Работы радиоэкологического направления начали проводиться в 1930х годах В. И. Вернадским, но основоположник радиоэкологии, обосновавшим задачи этой новой научной дисциплины явился А. А. Передельский. За рубежом - Ю. Одум. Позднее в нашей стране проблемами с/храдиоэкологии стал заниматься академик ВАСХНИЛ В. М. Клечковский- сформулировал основные направления этой науки.

Огромный вклад в развитие с/х радиоэкологии внесли академики РАСХН Н. А. Корнеев, Р. М. Алексахин и профессор А. Н. Сироткин их работы легли в основу практических рекомендаций по ведению животноводства и смягчению радиационных последствий в районах, пострадавших от Чернобыльской катастрофы.

36. Источники и пути поступления радиоизотопов во внешнюю среду. Физико-химическое состояние радионуклидов в воде, почвах, кормах, продуктах животноводства.

ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ВО ВНЕШНЮЮ СРЕДУ

Радиоактивные вещества поступают во внешнюю среду в результате испытаний ядерного и термоядерного оружия, в качестве радиоактивных отходов промышленных и энергетических реакторов и в результате аварийных ситуаций на этих установках; при добыче урановой руды, выделении из нее и обогащении урана, переработке отработанных тепловыделяющих элементов (твэлов) в целях получения ядерного горючего Рu-239, в результате транспортировки и хранения радиоактивных отходов.

Урановая руда содержит не более 0,2% урана, и содержит ²²⁶Ra, ²¹⁰Рb, ²¹⁰Ро. Часть из них при обогащении урана концентрируется, а основная часть поступает в промывные воды, выделяющийся при этом газообразный радон поступает в атмосферу.

Радионуклиды, загрязняющие внешнюю среду, имеют различное происхождение и физико-химические свойства. Часть из них - осколки и продукты радиоактивного распада этих осколков при делении ядер. Радиоактивные вещества могут распространяться в виде радиоактивного облака, состоящего из летучих веществ и частиц различных размеров. Радиоактивные вещества, состоящие из частиц, осаждаются в виде радиоактивных выпадений, распределение которых зависит от метеорологических условий.

Химические свойства радионуклидов обусловлены местом расположения элемента в периодической системе Д. И. Менделеева. Высокой химической активностью обладают нуклиды элементов 1й группы. Наименьшей химической активностью обладают нуклиды редкоземельных элементов, цирконий, ниобий и радионуклиды трансурановых элементов.

При воздушных и надводных взрывов радиоактивные продукты состоят из легкорастворимых соединений, а при наземном взрыве химическая подвижность радиоактивных веществ снижается. При надводных взрывах радиоактивные продукты состоят из легкорастворимых соединений, а при наземном взрыве химическая подвижность радиоактивных веществ снижается по сравнению с воздушным. Растворимость радионуклидов связана с составом почвы и грунтов. При взрыве на силикатных грунтах радиоактивные вещества взрыва представлены стеклообразными оплавленными частицами с малой растворимостью; на карбонатных грунтах - карбонатами и оксидами щелочноземельных элементов, обладающими высокой растворимостью в природных средах.

Биологическая доступность радионуклидов из оплавленных частиц определяется временем их образования, составом и дисперсностью. Растворимость радионуклидов из мелких частиц, выше, чем из крупных.

Частицы, содержащие радионуклиды глобальных выпадений, крайне малы (до 1 мкм), растворимы в воде.

При радиационных авариях на АЭС происходит выброс в окружающую среду большого количества радиоактивных веществ, которые загрязняют среду обитания всего живого на Земле (с/х угодья). Основные дозовые нагрузки на население обусловлены потреблением продуктов питания, выращенных на загрязненных территориях, в основном молока.

Радиационные аварии различаются по объему выброса, радионуклидному составу, по тяжести последствий этих выбросов и размерам территорий, подвергшимся загрязнению.

При радиационной аварии выделяют несколько периодов в развитии радиационной ситуации:1- период йодной опасности- сразу после выброса радионуклидов в атмосферу. Из-за короткого периода полураспада изотопов йода этот период непродолжителен и завершается в течение нескольких месяцев. Через 2 месяца после завершения основных выбросов на Чернобыльской АЭС количество ¹³¹I уменьшилось в 250 раз. При поедании животными загрязненных йодом кормов происходит его интенсивный переход в молоко и мясо. 2- период начинается после распада короткоживущих радионуклидов и сопровождается некорневым загрязнением кормовых угодий. Заканчивается этот период с завершением первого послерадиационного срока вегетации растений. 3- период начинается со второго срока вегетации растений после радиационных выпадений. В этот период основным путем поступления радионуклидов в растения является корневой. Продолжительность этого периода несколько десятков лет, если в составе аварийных выбросов присутствует большое количество долгоживущих изотопов ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ²³⁹Pu.