3. Наиболее опасные радиоизотопы

В связи с широким распространением в природе радиоактивных изотопов естественного и искусственного происхождения, в связи с постоянно увеличивающимся применением их в отраслях экономики и науки необходимо иметь возможно более полное представление о свойствах хотя бы некоторых наиболее опасных при попадании внутрь организма радиоактивных элементов.

Все изотопы при соблюдении мер безопасности не могут оказать неблагоприятного влияния ни на человека, ни на окружающую среду. При грубом нарушении норм радиационной безопасности возможно внешнее или внутренне облучение в повышенной дозе. Как было отмечено выше, клиническое течение лучевой болезни, обусловленной внешним и внутренним радиоактивным заражением, определяется дозой облучения, растворимостью и всасываемостью поступивших внутрь радионуклидов, характером их распределения в органах, тканях, путями поступления в организм и скоростью распада и выведения из организма. Как всасывание, так и распределение и выведение радионуклидов зависят от их физико-химической природы.

Выделены 4 группы опасных радионуклидов − А, Б, В и Г.

Группа А − радионуклиды особо высокой токсичности (свинец-210, торий-230);

Группа Б − радионуклиды с высокой токсичностью (йод-131, стронций- 90, уран-235);

Группа В − радионуклиды со средней токсичностью (цезий-137, натрий-22, кальций-45);

Группа Г − радионуклиды с наименьшей токсичностью (углерод-14, железо-55, хром-51).

Токсичность зависит от вида и энергии излучения, периода полураспада, физико-химических свойств вещества. Рассмотрим некоторые радионуклиды (изотопы) более подробно.

Йод (I). Природный йод состоит из одного стабильного изотопа с массовым числом 127. Из искусственных радиоактивных изотопов йода важнейшими являются йод-131 (Т_1/2 − 8 суток) и йод-133 (Т_1/2 − 22 часа). При ядерных взрывах и авариях на АЭС радиоактивные изотопы йода составляют значительную часть активности «молодых» продуктов деления, и они являются одним из основных компонентов заражения внешней среды. Йод в основном представлен органическими соединениями. В форме элементарного йода находится лишь 5%. Примерно 90% активности представляют короткоживущие изотопы. Поступая во внешнюю среду, йод-131 становится источником внешнего и внутреннего облучения, так как он бета-активен.

Поступление в организм человека радиоактивных изотопов йода происходит через органы пищеварения, дыхания, кожу, раневые и ожоговые поверхности. Практическое значение имеет пищевой и ингаляционный путь. Основными цепочками являются: растения − человек, растения − животное − человек и т.д. Особое значение, как источники поступления йода в организм человека, могут иметь продукты питания растительного и животного происхождения, особенно молоко, свежие молочные продукты и листовые овощи. Так, у коров с молоком йод-131 выводится в количестве до 1% в литре и при длительном поступлении − 0,5−1,1%.

Поступивший в организм радиоактивный йод быстро всасывается в кровь и лимфу. В течение первого часа всасывается 80−90%. Органы и ткани по концентрации йода образуют убывающий ряд: щитовидная железа, почки, мышцы, кости. Накопление йода-131 в щитовидной железе протекает быстро: через 2−6 ч после поступления содержание его составляет 5−10 и 15−20% соответственно, через сутки − 25−30% введенного количества. При поступлении малых количеств йода-131 уже отмечаются нарушение функции щитовидной железы, а также незначительные изменения крови и некоторых показателей обмена и иммунитета. Облучение щитовидной железы в дозах порядка десятков Грей (Гр) вызывает снижение ее функциональной активности. При дозе несколько Грей выявлено повышение активности железы, которое может смениться состоянием гипофункции. Статистически значимое учащение возникновения опухолей железы отмечено при дозе облучения 0,5 Гр.

Общий характер действия йода на организм: при действии паров появляется кашель, насморк, слезотечение, конъюнктивит, опухание околоушных желез, головные боли. В тяжелых случаях − рвота, понос, белок и эритроциты в моче, задержка мочи, одышка. При хроническом отравлении − катар слизистых носа (типичный насморк), зева, исхудание, наблюдается желтоватая окраска зубов.

Основным путем выведения йода-131 из организма являются почки, также он выводится с калом, потом, прочими жидкостями и через органы дыхания, однако доля этого выведения не установлена.

Неотложная помощь при работе в зоне, зараженной радиоизотопами йода: с целью профилактики прием ежедневно иодида калия по 0,25 г (одна таблетка в день); дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта; при поступлении радионуклидов в организм внутрь − иодид калия − 0,2 г, иодид натрия − 0,2 г, сайодин – 0,5 г, рвотные средства (апоморфин 1% − 0,5 мл) или промывание желудка, обильное питье, мочегонные средства.

Фосфор (Р). Природный фосфор состоит из одного стабильного изотопа − фосфора-31. Известны шесть искусственных радионуклидов с массовыми числами: 28−30, 32−34.

Одним из основных источников поступления радиоактивного фосфора-32 в окружающую среду являются атомные предприятия по производству плутония. Фосфор-32 − доминирующий радионуклид в большинстве форм водных организмов и водоплавающих птиц. Основной путь поступления радионуклидов из водных сбросов в организм человека − использование питьевой воды, а также потребление рыбы и других пищевых продуктов из водоемов. Наиболее интенсивное накопление фосфора-32 (Т_1/2 = 14,22 суток) происходит в растущих тканях с повышенным обменом. Так, при раковых поражениях желудка, кишечника, матки накопление фосфора-32 по отношению к нормальным тканям происходит быстрее и увеличивается в 2−6 раз в зависимости от опухоли. Выводится из организма через почки и желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Специфичность действия связана с избирательным накоплением в костной ткани, большую опасность представляет поступление нерастворимых соединений радиоактивного фосфора в органы дыхания. При поражении такими соединениями наблюдается лучевой ожог кишечника, сопровождающийся кровавым поносом, резким исхуданием, лейкоцитозом, наблюдается сгущение крови, т.е. происходит угнетение функции костного мозга и других органов кроветворения.

Стронций-90 (Sr). Это бета-излучающий изотоп. Среди искусственных изотопов стронция это долгоживущий радионуклид. Стронций-90 (Т_1/2 =29,1 лет) − один из важнейших компонентов радиоактивного заражения биосферы. Попадая в окружающую среду, стронций-90 характеризуется способностью включаться в процессы обмена веществ у растений, животных и человека. Поэтому при оценке заражения биосферы стронцием-90 принято рассчитывать отношение стронция-90 к кальцию в стронциевых единицах (с.е. - 1 мккюри стронция на 1 г кальция). В растения стронций-90 может поступать непосредственно при прямом заражении листьев и из почвы через корни. Относительно больше накапливают его бобовые растения, корнеплоды, меньше − злаки, в том числе зерно, лен. У животных и человека стронций-90 накапливается главным образом в костях.

Величина отложения его в организме животных и человека зависит от возраста особи и количества поступающего радионуклида, интенсивности роста новой костной ткани и др. Большую опасность стронций-90 представляет для детей, в организм которых он поступает с молоком и накапливается в быстрорастущей костной ткани.

Биологическое действие стронция-90 связано с характером его распределения в организме и зависит от дозы бета-излучения, создаваемого им и его дочерним изотопом иттрием-90. При длительном поступлении стронция-90 в организм даже в относительно небольших количествах в результате непрерывного облучения бета-излучением костной ткани могут развиваться лейкемия и рак костей. Существенные изменения в костной ткани наблюдаются при содержании стронция-90 в рационе около 1 мккюри на 1 г кальция, т.е. 1 с.е., а вес мккюри стронция-90 равен 3,7* 10⁻¹³ г, предельно допустимая концентрация (ПДК) для вод открытых водоемов (в кюри/л) для стронция-90 равна 3,7* 10⁻¹³.

Цезий-137 (Cs) − бета-гамма-излучающий изотоп цезия, один из главных компонентов радиоактивного заражения биосферы. Т_1/2 = 30,2 года. Это один из 15 долго живущих изотопов, остальные искусственные радиоизотопы цезия короткоживущие, если не считать цезий-134, период полураспада которого равен 2 годам. Указанные два радионуклида содержатся в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы АЭС. Цезий-137 интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления цезия-137 наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников. В организме животных цезий-137 накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент его накопления отмечен у северных оленей и североамериканских водоплавающих птиц. В организме человека он распределен относительно равномерно и не оказывает значительного вредного действия при поступлении в небольших количествах. Однако критическими органами являются печень, легкие и особенно селезенка, для селезенки предельно-допустимое поступление (ПДП) составляет 0,34 мккюри, а для всего организма ПДП=33 мккюри. Цезий-137 используют в медицине (радиотерапия).

Территория с плотностью радиоактивного загрязнения почвы цезием-137, превышающей 1 Ки/км², является зоной радиоактивного загрязнения.

Уран (U). Ядра урана-238 делятся при захвате только быстрых нейтронов с энергией не менее 1 Мэв. Уран и его соединения радиационно и химически токсичны. Предельно допустимая доза облучения профессиональных работников − 5 бэр в год, а населения − 0,5 бэр в год, металлический уран или его соединения используются в основном в качестве ядерного горючего в ядерных ректорах. Уран-235 является источником ядерной энергии в ядерном оружии. Уран-238 служит источником вторичного ядерного горючего − плутония-239.

При попадании в организм уран действует на все органы и ткани, являясь общеклеточным ядом. Преимущественно поражает почки, печень и желудочно-кишечный тракт.

Радий (Ra). Радий-226 – α-активен (Т_1/2 = 1590 лет). Радий и его соединения широко распространены в природе и являются одним из основных источников естественного фона. В организм человека может попадать с пишей, питьевой водой, вдыхаемым воздухом и через неповреждённую кожу. Около 90% радия поступает в организм с пищей и около 10% с водой. Установлено, что продолжительное облучение значительными уровнями радия в питьевой воде влечет за собой «высокий риск» рака костей для облученных. По оценкам Агентства по защите окружающей среды США (ЕPA), долговременное потребление воды, содержащей 5 пКи (пикокюри) на литр (0,185 Бк/л), влечет за собой 44 случая дополнительных смертей от рака на каждый миллион облученных. Риск удваивается до 88 случаев (10 пКи/л) и утраивается до 132 случаев (15 пКи/л) и т.д. Токсичность радия обусловлена его радиоактивностью. Накапливается в основном в костной ткани. Одним из признаков радиевой интоксикации является лучевое поражение костей − их деструкция, развитие радиационного остеита, который приводит к повышенной хрупкости и патологическим переломам костей. Радиационный остеит челюстных костей, как правило, осложняется инфекцией и протекает как хронический остеомиелит.

Радон (Rn). Радон-222 − α-активен (Т_1/2 = 3,8 дня). Газ, который образуется в радиоактивных минералах, постоянно поступает в атмосферу и гидросферу. Он бесцветный, не имеет ни запаха, ни вкуса, в 7,5 раз тяжелее воздуха. Наибольшее содержание радона наблюдается в приземных слоях атмосферы. С увеличением высоты оно уменьшается. В атмосферу и гидросферу радон поступает из почвы, а в воздух помещений − через неплотные строительные конструкции и из самих строительных конструкций, а также из водопроводной воды и природного газа. Радон на 50−70% формирует дозу, получаемую человеком от естественных источников радиации. В организм человека он попадает в основном с вдыхаемым воздухом и в значительно меньшей степени, с питьевой водой.

Токсическое действие радона связано с его радиоактивностью. Скапливаясь в альвеолах легких, он поражает легочную ткань, вызывая ее злокачественное перерождение. До 20% смертей от рака легких напрямую связано с радоном.

Калий (К). Калий-40. Вторым после радона по значимости дозообразования является природный калий, который содержит 0,012% калия-40. Т_1/2 = 2,5*10⁻¹⁰ лет. Этот изотоп повсеместно встречается в минералах и живых организмах и своим β-излучением создает естественное (фоновое) облучение. Других естественных радиоактивных изотопов калия не обнаружено. Калий-40 как токсический элемент не рассматривается, он ответственен только за внешнее облучение, годовая доза от него составляет 16−20% от общей.

Плутоний (Рu). Плутоний - 239 (Т_1/2 = 24065 лет) − один из наиболее токсичных радионуклидов, характеризующийся высокой удельной α –активностью. В состав оружейного плутония кроме Рu-239, входят и другие его радиоактивные изотопы (236, 237, 238, 241, 247 Рu).

При неядерном взрыве (нарушении герметичности боеприпаса, пожаре) плутоний может поступить во внешнюю среду в форме мелкодисперсных аэрозолей и интенсивно окисляется до двуокиси (РuО₂), а при температуре свыше 1500 °С до окиси (РuО), которые характеризуются низкой растворимостью и всасываемостью.

Основную опасность плутоний представляет как внутренний альфа-облучатель. В организм человека нуклид может поступать ингаляционно, перорально и через раневые и ожоговые поверхности. В лёгких нуклид оседает неравномерно, что приводит к неравномерному облучению. Всосавшийся в кровь нуклид депонируется в основном в скелете и печени и в небольших количествах в других органах. Из организма плутонии выводится медленно.

Время уменьшения вдвое воздействия радионуклида на организм (за счёт физического снижения активности радионуклида и биологического выведения его из организма (Т_эфф) из печени и скелета) оценивается в 40 и 100 лет. Дозы, таким образом, формируются в течение всей жизни человека. Пожизненные эффективные дозы при поступлении нуклида с рационом и через органы дыхания в зависимости от возраста человека (20−30−50−70) равны соответственно 4,2−2,5*10⁻⁷ и 4,1−1,6*10⁻⁵ Зв/Бк.

Ингаляционное воздействие плутония на человека наиболее опасно и может привести, даже при поступлении небольшого количества, к развитию острой пневмонии и пневмосклерозу. Распространённость процесса в лёгких и тяжесть поражения возрастают с увеличением поглощённой дозы. Развитие пневмосклероза является главной неопухолевой формой отдалённой патологии. Минимальная пневмосклеротическая доза находится в пределах 0,8−1,2 Зв. Лёгочная патология сопровождается соответствующим нарушением функции сердечнососудистой системы. Развитие дистрофических и склеротических процессов в печени приводит к нарушению её функции. Накопление плутония в гонадах проявляется в снижении их функциональной активности.

Наиболее опасным является канцерогенное действие плутония. Опухоли лёгких у облучённых регистрировали в широком диапазоне доз (см. табл. 3). Минимальная канцерогенная доза составляет около 0,8 Зв. Доза, не вызывающая опухоли менее 0,4 Зв. Минимальная доза для индукции остеосарком ~ 1,4 3в. Увеличение частоты рака лёгкого у персонала плутониевого завода зарегистрировано через 18 лет после начала работы.

Таблица 3

Медицинские последствия поступления плутония в организм взрослого человека

Диапазон поступления, кБк	Последствия
1*105 – 37*102	Возможны смертельные исходы в течение года в результате развития острой пневмонии
37*102 − 37	Серьёзные детерминированные эффекты, приводящие к инвалидности в связи с пневмосклерозом и высокой возможностью развития рака
37 – 0,6	Отдалённые медицинские последствия в виде лёгочной патологии
0,6 – 0,3	Возможно учащение рака лёгких по сравнению с фоновыми показателями необлученной популяции

Торий (Th). Торий − серебристо-белый блестящий металл, стойкий к окислению в чистом виде, но обычно медленно тускнеющий до тёмного цвета. Торий медленно разрушается водой, но плохо растворяется в основных кислотах, за исключением соляной. Он малорастворим в серной и азотной кислотах. Порошок металлического тория ядовит, поэтому обращаться с ним нужно осторожно. При нагреве в воздухе он загорается и горит ярким белым светом.

Известны 12 изотопов, однако природный торий состоит целиком из одного изотопа − Th-232 (Т_1/2 = 1,405*10¹⁰ лет), вид распада − α-распад. Распад тория приводит к образованию радиоактивного газа, радон-220, который представляет опасность при вдыхании.

Сейчас торий используется для добавки в многокомпонентные сплавы. Торий заметно повышает прочность и жаростойкость. Также торий применяется и как катализатор − в процессах органического синтеза и крекинга нефти и при синтезе жидкого топлива из каменного угля.

Торий как радиоактивный элемент является одним из источников радиоактивного фона Земли. Он содержится в объектах окружающей среды повсеместно. Однако в речной воде его на порядок меньше, чем урана, и на два порядка меньше, чем калия-40. В организм человека торий может попадать через органы дыхания и пищеварения, а затем откладываться в легких, скелете, костном мозге, печени, почках. Из организма выводится медленно: от 1,5 до 70 лет. Токсичность тория обусловлена его радиоактивностью. Обычно поражаются органы, в которых он накапливается, вызывая их злокачественное перерождение (карциномы, саркомы, цирроз печени).

Америций (Am). Америций − металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Америций медленно тускнеет в сухом воздухе при комнатной температуре. Самый долгоживущий изотоп америция Аm-243, он живёт 7600 лет и используется для радиохимических исследований и накопления более отдалённых трансуранов, вплоть до фермия.

Многообразно применение самого первого изотопа америция − Аm-241 (Т_1/2 = 458 лет). Этот изотоп, распадаясь, испускает частицы и мягкие (60 кэВ) γ-лучи. Защита от мягкого излучения Аm-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. Аппаратуру с америцием-241 используют для измерения толщины стальной и алюминиевой ленты, листового стекла, снятия электростатических зарядов в промышленности: с пластмасс, синтетических плёнок и бумаги. Он находится и внутри некоторых детекторов дыма. Америций, как и плутоний, обладает высокой удельной активностью. В отличие от плутония, америций лучше растворяется, следовательно, он характеризуется большей всасываемостью и миграционной способностью. Токсические свойства америция, как и плутония, определяются α-излучением. Имеет значение и гамма-излучение нуклида. Основными органами депонирования америция являются скелет, печень, почки. В небольших количествах нуклид откладывается и в других органах. Поступление америция усиливает биологическое действие плутония.

Тритий (Т). Тритий (Т_1/2 = 12,33 года), по оценке Научного комитета по действию атомной радиации ООН, является социально опасным глобальным радионуклидом и по радиационной опасности относится к группе Д. Тритий характеризуется высокой генетической эффективностью. Она оценивается в 2−4 раза выше, чем генетическая эффективность γ-излучения.

В организм человека тритий может поступать ингаляционно, перорально и через кожные покровы в форме газообразного, НТО (тритиевая вода) и органически связанного. Поступление трития в форме НТО представляет примерно в 1000 раз большую опасность, чем в газообразной форме. Газообразный тритий, подобно инертным газам, слабо растворяется в жидкостях организма и быстро выводится. Процессы всасывания протекают быстро. Независимо от пути поступления нуклид равномерно распределяется в организме и находится в форме свободной воды, НТО и органически связанного.

Выводится нуклид из организма через почки, лёгкие и кожу. Вывод мочой Т_1/2 = НТО оценивается в 9,7 суток, а органически связанного значительно больше (Т_1/2 = 30 суток, _Т1/2 = 450 суток).

Пожизненная доза при поступлении нуклида с рационом в зависимости от возраста человека составляет 6,6−1,8*10¹¹ Зв/Бк. При поступлении взрослому человеку 3,7*10 Бк (1 Ки) формируется доза равная около 1 Гр. Облучение носит равномерный характер. Клиническое течение болезни напоминает лучевую болезнь при внешнем γ-облучении. Учитывая сравнительно низкую токсичность трития, есть основания считать, что возможное поступление нуклида во внешнюю среду в аварийных ситуациях не приведет к острому радиационному поражению населения.

Полоний (Ро). Металл легкоплавкий и сравнительно ненизкокипящий. Температура его плавления и кипения соответственно 254 °С и 962 °С. Чистый полоний − металл серебристо-белого цвета. Его плотность 9,4 − чуть меньше, чем у свинца.

В урановых рудах его очень мало, равновесное отношение урана к полонию составляет 1,9*10⁻¹⁰ . Это означает, что в урановых минералах полония почти в 20 млрд раз меньше, чем урана. Получить его из руды действительно сложно, но есть другой путь − синтез. В атомных реакторах висмут-209 облучают потоками нейтронов, и тогда по сравнительно несложной цепочке ядерных превращений образуется самый важный на сегодня изотоп − полоний- 210.

При работе с полонием приходится соблюдать особую осторожность. Пожалуй, это один из самых опасных радиоэлементов. Его активность настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, результатом будет лучевое поражение кожи и, возможно, всего организма: полоний довольно легко проникает внутрь сквозь кожные покровы. Элемент №84 опасен и на расстоянии, превышающем длину пробега α-частиц. Он способен быстро переходить в аэрозольное состояние и заражать воздух. Поэтому работают с полонием лишь в герметичных боксах.

Всего известны 27 изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218. Это один из самых многоизотопных, если можно так выразиться, элементов. Период полураспада самого долгоживущего изотопа − полония-209 − 103 года. Поэтому, естественно, в земной коре есть только радиогенный полоний, и его там исключительно мало − 2*10⁻¹⁴. Наиболее важный изотоп полоний-210 − чистый α-излучатель. Испускаемые им частицы тормозятся в металле и, пробегая в нем всего несколько микрон, растрачивают при этом свою энергию. Энергия альфа-частиц полония превращается в тепло, которое можно использовать, скажем, для обогрева и которое не так уж сложно превратить в электричество.

Эту энергию уже используют и на Земле, и в космосе. Изотоп Ро-210 применен в энергетических установках некоторых искусственных спутников. Чистые α-излучатели, и полоний-210 в первую очередь, имеют перед другими источниками излучения несколько очевидных преимуществ. Во-первых, α- частица достаточно массивна, следовательно, несет много энергии. Во-вторых, такие излучатели практически не требуют специальных мер защиты: проникающая способность и длина пробега частицы минимальны.

В принципе для работы на космических станциях в качестве источников энергии приемлемы плутоний-238, полоний-210, стронций-90, церий-144 и кюрий-244. Но у полония-210 есть важное преимущество перед остальными изотопами-конкурентами − самая высокая удельная мощность, 1210 вт/см² . Он выделяет так много тепловой энергии, что это тепло способно расплавить образец. Чтобы этого не случилось, полоний помещают в свинцовую матрицу. Образующийся сплав полония и свинца имеет температуру плавления около 600 °С − намного больше, чем у каждого из составляющих металлов. Мощность, правда, при этом уменьшается, но она остается достаточно большой − около 150 вт/см².

Радиоактивный изотоп полоний-210 служил топливом «печки», установленной на «Луноходе-2». Лунные ночи очень долги и холодны. В течение 14,5 земных суток луноход находился при температуре ниже -130 °С. Но в приборном контейнере все это время должна была сохраняться температура, приемлемая для научной аппаратуры.

Полониевый источник тепла был размещен вне приборного контейнера. Полоний излучал тепло непрерывно, но только тогда, когда, температура в приборном отсеке опускалась ниже необходимого предела. Газ-теплоноситель, подогреваемый полонием, начинал поступать в контейнер. В остальное время избыточное тепло рассеивалось в космическое пространство. Есть, правда, у полония-210 и ограничение. Относительно малый период его полураспада − 138 дней − ограничивает срок службы радиоизотопных источников с полонием.

Кобальт (Со). Кобальт − тугоплавкий металл, нашедший широкое применение в металлургии для получения жаропрочных и магнитных сталей и сплавов и в других отраслях промышленности. Это один из немногих химических элементов имеющий всего лишь один природный изотоп, ядро которого состоит из 27 протонов и 32 нейтронов (₂₇Со⁵⁹).

Кобальт, облученный интенсивным потоком нейтронов в ядерном реакторе, превращается в искусственный радиоизотоп − кобальт-60, γ-активен (Т_1/2 = 5,3 года).

В технике кобальт-60 применяют для просвечивания огромных слитков металла, в химии − для облучения и получения новых пластических масс с новыми свойствами, в медицине − для лечения злокачественных опухолей, для стерилизации лекарств и медицинской аппаратуры, в сельском хозяйстве − для борьбы с вредителями, для стимуляции роста растений и т.д.

Чтобы задержать γ-лучи, испускаемые кобальтом-60, сделать их безопасными для окружающих и в то же время иметь возможность использовать излучение в научных, лечебных и технических целях, этот элемент хранят в свинцовых или стальных контейнерах. Такой контейнер вместе с контрольными приборами и устройствами для выпуска узкого пучка гамма-лучей назвали кобальтовой пушкой. Кобальт-60 является основным источником внешнего облучения организма, при попадании внутрь с пищей или водой вызывает внутреннее облучение, в основном печени и яичников, что приводит к нарушению их функциональной деятельности и гибели.

Пути проникновения радиоизотопов в организм человека

Как свидетельствуют имевшие место радиационные аварии, поражения людей в зонах радиоактивного загрязнения, как правило, носят комбинированный характер − сочетание внешнего и внутреннего облучения. В организм людей радионуклиды могут поступать инголяционно и перорально, через кожу или через открытые раны или ожоги. Биологическое действие радиоизотопов, поступивших в организм человека, зависит от их физико-химических характеристик. С увеличением возраста продуктов их токсичность повышается, вследствие большего содержания в их составе долгоживущих радионуклидов. Всасывание, распределение радионуклидов в организме, формирование доз зависит от условий образования и их возраста. Облучение носит крайне неравномерный характер. Различия в поглощённых дозах в органах достигают 3−4 порядков.

Наиболее интенсивному облучению подвергаются органы на пути поступления продуктов в организм (органы дыхания и желудочно-кишечный тракт) и органы основного депонирования всосавшихся радионуклидов. При поступлении молодых продуктов деления таким органом является щитовидная железа, подвергающаяся интенсивному облучению радиоизотопами йода (131−135), на долю которых в молодых продуктах приходится около 20% β-активности. Её повреждение в значительной мере определяет клинику острого поражения, течение восстановительных процессов и формирование отдалённой патологии (см. табц. 4).

Особую опасность, как свидетельствует чернобыльская авария, представляет поступление продуктов деления в районах эндемичных по зобу. При сравнительно низких дозах внешнего облучения дозы облучения щитовидной железы у детей достигали в отдельных случаях нескольких грэев. Злокачественные новообразования щитовидной железы определили наиболее значимые последствия облучения населения в районах радиоактивного загрязнения.

Таблица 4

Токсичность некоторых радионуклидов

Радионуклиды	Токсичность радионуклидов для человека
	Количество радионуклида, вызывающее
	острое радиационное поражение	лучевую реакцию	лёгкую степень, лучевой болезни
U-239	Десятки мг 3,7хЮ4Бк	3,7*104 Бк	3,7*106 Бк
U-235	>50 мг	−	−
U-238	>50 мг	−		−
Тритий	−	1,8*1010 Бк		7,4*1010 Бк
J 131	Сотни	3,7*1010 Бк		55*107
Sr-90	Сотни	3,7*1010 Бк		3,7−7,4*107
Cs-137	Сотни	3,7*1010 Бк	7,4−14,8*107

Характер распределения радиоизотопов в организме:

- накопление в скелете (кальций, стронций, радий, плутоний);

- концентрируется в печени, селезёнке (цезий, полоний, плутоний, кобальт);

- равномерно распределяются по органам и системам (тритий, цезий, углерод, калий);

- йод-131 избирательно накапливается в щитовидной железе (около 30-40%).

Места депонирования наиболее опасных радионуклидов представлены на рис. 1.

Рис.1. Места накопления радионуклидов в организме человека

Наиболее опасны радионуклиды, имеющие большой период полураспада и плохо выводящиеся из организма, например радий-226, плутоний-239. На поражающий эффект влияет место депонирования радионуклидов: стронций-89 и стронций-90 − кости, цезий-37 − мышцы.

Особую опасность имеют радионуклиды с равномерным распределением в организме, например тритий и полоний-210.

Исследования показали, что с вдыхаемым атмосферным воздухом человек может получать 2-3% радионуклидов от их общего количества, поступающих с пищей и водой.

Хлебопродукты являются ведущим поставщиком радионуклидов в организм − от одной трети до половины их общего поступления. На втором месте по значимости стоит молоко, на третьем − картофель, овощи и фрукты, затем мясо и рыба. Например, накопление радионуклидов у рыб разных пород даже в одном и том же водоеме может различаться в 2−3 раза. Для хищных рыб (щука, окунь и др.) характерны и минимальные показатели накопления стронция-90, и максимальные цезия-137. Растительноядные рыбы (карп, карась и др.), наоборот, накапливают стронция больше, а цезия в несколько раз меньше, чем хищники. Наибольшие уровни накопления радионуклидов характерны для пресноводных рыб северных районов нашей страны, где воды поверхностных водоемов, особенно озер, слабоминерализованы.

На накопление радионуклидов в тканях рыб влияет тепловое загрязнение водоемов. Размещение рыбохозяйственных комплексов у мест удаления тепловых вод теплоэлектростанций и особенно АЭС способствует также более интенсивному усвоению и накоплению в тканях рыб находящихся в воде радионуклидов. Согласно данным, полученным в условиях лабораторных экспериментов, установлено, что уровни накопления цезия-137 в тканях карпа, обитавшего в воде с температурой 25 °С, вдвое выше, чем при обитании этой рыбы в воде с температурой 12−15 °С.

Влияние кулинарной обработки на содержание радионуклидов в готовых блюдах. За счет механической обработки сырых продуктов (мытье, чистка) можно устранить значительное количество содержащихся в них цезия и стронция. Опыты показали, что таким путем удается удалить радионуклиды из моркови, томатов, шпината на 20−22% , картофеля, свеклы − 30-40%, бобов − 62%. У моркови, свеклы, репы и других корнеплодов рекомендуется срезать на 1−1,5см верхнюю часть головки. В этой части плода содержится до 80% всех радиоактивных и других токсичных веществ (свинец, кадмий, ртуть). У капусты целесообразно удалять хотя бы верхний слой листьев и не использовать в пищу кочерыжку. Любой отваренный продукт теряет при варке до половины радионуклидов (в пресной воде до 30%, соленой до 50%). Жарить подозрительные мясо и рыбу не стоит. Хрустящая корочка не «выпустит» из продукта вредные вещества. Мясо, рыбу и другие продукты (если можно) вымочите перед приготовлением в воде с наибольшим количеством уксуса. Бульон после варки мяса лучше вылить. Но если нужен именно бульон, залейте мясо холодной водой, поварите минут 10, слейте воду. Налейте свежей воды и доварите бульон до готовности. Этот пример обеспечивает двукратное снижение радиоактивных веществ.

Для уменьшения радиоактивных элементов рекомендуется измельчать мясо и выдерживать в воде в течение нескольких часов. Без особой необходимости этого совета придерживаться не следует, так как при вымачивании теряется до 30% питательной ценности мяса.

При вымачивании грибов цезий уменьшается на 30%, при отваривании − на 90%. А стронций остается практически на том же уровне.

При переработке молока в масло переходит лишь около 1% стронция-90. Молоко, загрязненное цезием-137 и другими короткоживущими нуклидами, легко обезвредить, превратив его в нескоропортящиеся продукты (сгущенное и порошкообразное молоко, сыр, масло) и подвергнув их соответствующей выдержке. Практически отсутствуют радиоактивные элементы к крахмале, сахаре, рафинированном и растительном масле.

При составлении пищевого рациона следует знать, что существуют растения и плоды, не накапливающие радиоактивные элементы. К их числу относится топинамбур. Директор НИИ полеводства и садоводства Российской академии наук Н. Болтасов выращивал топинамбур на почве, загрязненной атомными отходами. И ни в клубнях, ни в зеленой массе радионуклидов не обнаружилось. Топинамбур употребляется как в сыром, так и в жареном, тушеном, печеном, соленом и сушеном видах.

В то же время в отдельных случаях в результате обработки в пищу может поступить более загрязненный продукт, чем первоначальный. Например, концентрирование стронция-90 может происходить при изготовлении отрубей из зерна, производстве некоторых видов сыра, приготовлении ухи, когда часть радионуклидов, содержащихся в костях, плавниках и чешуе, переходит в бульон. Может также увеличиваться поступление стронция-90 из рыбы при ее консервировании за счет обработки высокой температурой под давлением, в результате которой обычно несъедобные части (кости) размягчаются и превращаются в съедобные.