Лабораторна робота 6 Екомоніторинг радіоактивності харчових продуктів Профілактика радіаційних уражень

6.1 Мета роботи. Вивчити основні джерела іонізуючого випромінювання, його контроль, нормування та експериментально визначити об’ємну та питому активності питної води, продуктів харчування.

6.2 Короткі теоретичні відомості

В довкіллі завжди присутній природні (фонові) джерела іонізуючого випромінювання – космічне випромінювання, радіоактивні елементи в надрах, ґрунтах, воді. Крім того внаслідок розвитку техніки відбувається значне зростання кількості і потужності антропогенних джерел іонізуючого випромінювання. Це підприємства, які добувають та переробляють ядерне паливо, атомні електростанції (АЕС), сховища відходів, науково-дослідні інститути тощо. Основні джерела випромінювання та середні еквівалентні дози за рік наведені в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 – Джерела іонізуючого випромінювання

Джерело	Еквівалентна доза, мкЗв/рік
Космічне випромінювання	320
Внутрішнє опромінення від природних джерел	350
Зовнішнє опромінення від природних джерел	2000
Медичне обладнання	400 – 700
ТЕС (у радіусі 20 км)	5,3
АЕС (у радіусі 10 км)	1,35
Телевізори	4 – 5 (відстань 2 м)
Дисплеї	250 – 500 (відстань 0,1 м)
Авіатранспорт	5 (за годину польоту)

Середня річна доза опромінення жителів Землі 2400 мкЗв (в промислово розвинених регіонах – 3500 мкЗв).

Найбільшу небезпеку для довкілля завдають аварійні режими роботи АЕС. В світі працює 350 реакторів на яких сталося 150 аварій. Так в перші дні після Чорнобильської катастрофи рівні радіації перевищували фонові в 1000 – 1500 разів в зоні біля станції і в 10 – 20 разів в радіусі 200 – 250 км.. При аваріях переважна більшість продуктів ядерного розпаду вивільняється у вигляді аерозолів і розповсюджується в атмосфері в залежності від сили і напрямку вітру. Розміри хмари в перетині змінюються від 30 до 300 м, а розміри зон зараження мають радіус до 180 км при відсутності вітру та потужності реактора 100 МВт.

Негативний вплив радіонуклідів в водоймах (табл. 6.2) залежить від швидкості розсіювання, можливості накопичення в водних організмах та придонному шарі ґрунту.

Таблиця 6.2 – Розповсюдженість (%) окремих радіоізотопів між складовими прісних водойм

Ізотоп	Вода	Ґрунт	Біомаса
32P	10	28	62
60Co	21	58	21
90Sr	48	27	25
131I	58	13	29
137Cs	6	90	4

Наведені показники свідчать про те. що вода, яка складає 85% маси Землі, містить 27% радіоізотопів, а біомаса, яка складає 0,1%, накопичує до 28%.

Міграція радіонуклідів у ґрунті визначається в основному його гідродинамічним режимом та складом. Найменшу сорбційну властивість має пісчаний ґрунт, найбільшу – глинистий, суглинок та чорнозем. Найбільш у ґрунті затримуються і відповідно накопичуються в рослинах ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs (табл. 6.3).

Таблиця 6.3 – Приблизний ступінь радіоактивного забруднення (Бк/кг) сухої маси культурних рослин

Культура	90Sr	137Cs
Пшениця	2,848	10,730
Морква	0,555	1,887
Капуста	0,469	2,109
Картопля	0,185	1,406
Буряк	0,666	1,702
Яблука	0,333	1,998

Крім того, в світі накопичено радіоактивних відходів, сумарна активність яких складає більше 1,1110²² Бк (головну небезпеку в екологічному відношенні складають відходи заводів по переробці тепловиділяючих елементів).Допустимі рівні впливу антропогенних джерел (без врахування фонових та при медичному огляді) на населення та навколишнє середовище визначені нормами радіаційної безпеки НРБ – 98, в залежності від категорій населення (А, Б, В) та груп критичних органів (І–ІІІ): Згідно цих норм відбувається поділ:

• персонал, що працює безпосередньо з джерелами іонізуючого випромінювання –ІВ (категорія А);

• певна частина населення (категорія Б), яка безпосередньо не працює з джерелами ІВ, але за умовами проживання чи розміщення робочих місць може піддаватися впливу радіоактивних речовин та інших джерел випромінювання, що застосовуються в установах і (чи) видаляємих в зовнішнє середовище;

• останнє населення області, республіки, країни (категорія В).

Для категорії Б нормами визначено граничну дозу (ГД) опромінення за календарний рік (табл. 6.4).

Таблиця 6.4 – Гранична доза опромінення

Група критичних органів	Гранична доза, Зв
І – все тіло, гонади, червоний кістковий мозок	0,005
ІІ – м’язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка. шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока та інші органи за винятком тих, що відносяться до І і ІІІ груп	0,015
ІІІ – шкіра, кісткова тканина, передпліччя, кісті, голені, стопи	0,03

Для категорії А, відповідно груп критичних органів: І – 0,05, ІІ – 0,15, – 0,30 Зв/рік.

При внутрішньому опроміненні (викликається – і –частками, які надходять з радіоактивними речовинами в організм людини через органи дихання та травлення) враховуються: границя річного надходження (ГРН) радіонукліда через органи дихання та травлення, допустима об’ємна концентрація (ДК_Б) в атмосферному повітрі і воді.

При зовнішньому опроміненні (викликається джерелами рентгенівського, –випромінювання, потоками протонів і нейтронів, що знаходяться поза організмом) враховуються: допустима потужність дози (ДПД_Б), допустима густина потоку часток (ДГП_Б)допустиме забруднення поверхонь (ДЗ_Б).

ДК_Б визначається як відношення ГРН радіоактивної речовини до об’єму води чи повітря, з яким вона надходить до організму людини на протязі року. Для категорії Б об’єм повітря – 7,310⁶ л/рік, води –800 л/рік. Значення ГРН і ДК_Б деяких радіоактивних речовин наведені в табл. 6.5, а значення ДК_Б радіоактивних інертних газів в повітрі приведені нижче:

Радіонуклід	ДКБ, Бк/л
41Ar	1,81
85Kr	96,2
87Kr	3,0
88Kr	1,15
89Kr	1,1
133Xe	51,8
135Xe	9,25
137Xe	7,77
138Xe	2,15

Значення ГРН через органи дихання і ДК_Б в воді суміші радіонуклідів невідомого складу відповідно складають 3,7 Бк/рік і 3,710^–7 Бк/л.

Значення ГРН через органи травлення і ДК_Б в атмосфері суміші радіонуклідів невідомого складу відповідно складають 1,1110³ Бк/рік і 1,11 Бк/л.

Для природного радіонукліду ⁴⁰К встановлюється ДК=60 Бк/л (Бк/кг).

При зовнішньому опроміненні всього тіла ДПД_Б, яка є відношенням ГД за рік до часу опромінення, складає: 2,4 мкЗв/год – для приміщень установ і на території санітарно-захисної зони (СЗЗ); 0,6 мкЗв/год – для житлових приміщень в межах зони спостереження (ЗС). В розрахунках часу перебування у СЗЗ приймають 2000 год/рік, а в ЗС – 8000 год/рік.

ДГП_Б часток/(см²с), при якій утворюється допустима потужність дози, визначається за формулою:

ДГП_Б = 2,810^–7 ДПД_Б/h_m (6.1)

де h_m – питома максимальна еквівалентна доза (Звсм²/часток), значення якої залежить від виду випромінювання.

Таблиця 6.5 – Значення ГРН і ДК_Б деяких речовин

Радіонуклід	Період напіврозпаду (Т1/2)	ГРН в організм, Бк/рік		ДКБ радіонукліда, Бк/л
		через органи дихання	через органи травлення	в атмосфері	у воді
3T	12,35 років	7,4107	1,1108	11,1	1,48105
14C	5730 років	3,22107	2,4107	4,44	3,03103
60Co	5,271 років	8,14104	–	1,1110–2	–
89Sr	50,5 діб	2,55105	3,55105	3,4810–2	4,44102
90Sr	28,6 років	1,07104	1,18104	1,4810–3	1,48
95Zr	63,98 діб	2,96105	–	4,0710–2	–
95Nb	35,15 діб	9,25105	–	1,2610–1	–
131I	8,04 діб	3,7104	2,96104	5,5510–3	37
134Ce	2,07 років	1,18105	–	1,6310–2	–
226Ra	1600 років	2,29102	–	3,1510–5	–
238U	4,468109років	0,67102	1,74104	8,1410–5	–

При виникненні аварійної ситуації одноразове зовнішнє опромінення людини більше 5 ГДД (гранично допустимих доз) чи більше 5 ГДН (границь допустимого надходження) повинно розглядатися як потенційно небезпечне.

До основних заходів захисту від небезпечної дії іонізуючих випромінювань (ІВ) відносяться:

• захист часом (обмеження часу перебування біля джерел ІВ);

• захист відстанню (знаходження на безпечній відстані від джерела ІВ);

• захист кількістю (робота з джерелом, яке має мінімальний вихід ІВ);

• екранування (використання стаціонарних, пересувних, настільних екранів);

• використання радіопротекторів (різноманітних речовин, що підвищують стійкість організму до дії ІВ та послаблюють променеву хворобу);

• використання засобів індивідуального захисту (спецодяг, протигази, респіратори).

Безпосередньо для захисту населення від небезпечної дії ІВ необхідно всебічно обмежувати надходження в атмосферу, воду, грунт відходів виробництва, які містять радіонукліди, а також зонування території поза промисловим підприємством. В разі потреби створюють СЗЗ та ЗС.

Санітарно-захисна зона – територія навкруги установи чи джерела радіоактивних викидів, на якій рівень опромінення може перевищувати ГД. Критерієм для визначення розмірів СЗЗ є межа річного надходження радіоактивних речовин через органи дихання і травлення та ГД зовнішнього опромінення для категорії Б, а також ДК_Б радіоактивних речовин в атмосфері і воді. В цій зоні встановлюється режим обмеження і проводиться радіаційний контроль.

Зона спостереження – територія, на якій можливий вплив радіоактивних викидів установ та опромінення населення може досягати встановленої ГД. На території ЗС, розміри, якої, як правило в 3 – 4 рази більше розмірів СЗЗ, проводиться радіаційний контроль.

Після Чорнобильської катастрофи важливе значення має проблема харчування населення, що проживає на забруднених територіях екологічно чистими продуктами (за вмістом радіонуклідів). Так продукт (крім спеціальних продуктів дитячого харчування) вважається придатним до реалізації і спо­живання, якщо виконується співвідношення:

C_Cs/ДР_Cs+C_Sr/ДР_Sr1 (6.2)

де C_Cs і C_Sr- результат вимірів питомої активності радіонуклідів ¹³⁷Сs та ⁹⁰Sr в даному харчовому продукті; ДР_Cs і ДР_Sr- нормативи вмісту ^І37Сs та ⁹⁰Sr для даного харчового продукту, Бк/кг, Бк/л (табл. 6.6).

Таблиця 6.6 – Допустимі рівні вмісту радіонуклідів (ДР):

Продукт	Радіонуклід
	І37Сs	90Sr
1	2	3
Хліб і хлібопродукти	20	5
Картопля	60	20
Овочі (листові, коренеплоди, столова зелень)	40	20
Фрукти	70	10
М'ясо і м'ясні продукти	200	20
Риба і рибні продукти	150	35
Молоко і молочні продукти	100	20

Продовження таблиці 6.6

1	2	3
Яйця, шт	6	2
Вода	2	2
Молоко згущене і концентроване	300	60
Молоко сухе	500	100
Свіжі дикоростучі ягоди і гриби	500	50
Сушені дикоростучі ягоди і гриби	2500	250
Лікарські рослини	600	200
Інші продукти	600	200
Спеціальні продукти дитячого харчування	40	5

Спеціальні продукти дитячого харчування придатні до реалізації і споживання, якщо питомі актив­ності радіонуклідів окремо ¹³⁷Сs та ⁹⁰Sr в даному про­дукті не перевищують нормативів, зазначених вище.

Контроль вмісту ¹³⁷Сs та ⁹⁰Sr у харчових продуктах та питній воді проводиться на основі діючих стандартів, методичних вказівок, узгоджених Головним державним санітарним лікарем України.

Радіологічний контроль сільськогосподарської си­ровини та продовольчих товарів здійснюється органа­ми і установами санітарно-епідеміологічної служби Міністерства охорони здоров'я України, ветеринарною і агрохімічною службами.

Радіологічний контроль продукції тваринного та рослинного походження здійснюється в колективних сільськогосподарських підприємствах і на підприєм­ствах харчової промисловості (м'ясокомбінатах, моло­козаводах) при передачі сировини на переробку або зберіганні, а також на ринках.

Для дослідження води та харчових продуктів відби­рають проби в місцях найбільшого забруднення про­дуктів і за допомогою приладів встановлюють ступінь забрудненості.

При відбиранні проб їх вміщують у скляні балони або поліетиленові мішки за спеціальною методикою і направляють у радіометричну лабораторію, де за допо­могою спеціальних радіоелектронних приладів визнача­ють кількість радіонуклідів. Продукти, які містять радіонукліди в межах норм, встановлених Головним державним санітарним лікарем України, можна реалізувати споживачам. В разі завищення норм, питання про використання кожної партії товару вирішують після по­годження з Міністерством охорони здоров'я України.

Ветеринарно-санітарну експертизу на ринках слід проводити з обов'язковим урахуванням результатів радіометричних вимірювань, що здійснюється в типо­вих лабораторіях ветсанекспертизи і агропрому, облад­наних дозиметричними і радіометричними приладами.

Усі види продукції підлягають обов'язковому радіометричному контролю в лабораторії, і якщо вміст радіонуклідів у межах встановлених норм, то видається дозвіл на їх продаж.

Можливості зниження концентрації радіонуклідів у продуктах та рекомендації щодо режиму харчування людей. При правильному режимі харчування людей, які про­живають в умовах радіоактивного забруднення території, надходження в організм радіонуклідів можна зменшити. При цьому важливо зберегти повноцінність харчування з тим, щоб усі необхідні організму елементи - білки, жири, вуглеводи, органічні кислоти, вітаміни, мінеральні речо­вини і харчові волокна (клітковина, геміцелюлоза, пектин та ін.) були в раціоні в достатній кількості.

Молоко, вершки, кисло-молочні продукти здатні аку­мулювати радіонукліди. Основна частина їх з'єднується з білками і міститься в білково-ліпідних оболонках. То­му вміст радіоактивного стронцію-90, цезію-137 більш низький у молочних продуктах з високим вмістом жирів і меншим білків, і навпаки. При виробництві з молока кисломолочних продуктів утворюються маслянка та си­роватка, в яких залишається основна частина радіонуклідів, що містяться у молоці. Тому перед вжи­ванням їх слід спеціально обробляти осаджувачами радіоактивних речовин. Так можна вилучити до 90% стронцію-90.

При виробництві вершків багато радіоактивних ре­човин (стронцій, цезій) переходить у маслянку. Проми­ванням вершків водою, а потім знежиреним молоком, яке не містить радіонуклідів, можна майже в 10 разів зменшити в них вміст радіоактивних речовин.

При виробництві топленого вершкового масла вдається майже всі білковолецитинні оболонки вилучи­ти, а з ними і радіоактивні речовини.

Сири із незнежиреного і знежиреного молока мають великий вміст білків, які концентрують радіонукліди, осо­бливо міцний комплекс з білками утворює стронцій-90. Сири, вироблені найбільш поширеним сичужно-кислот­ним способом, містять більше радіонуклідів, ніж виготов­лені кислотним способом. При останньому способі ви­робництва сирів з молока вилучають більш як 90% почат­кового вмісту цезію-137.

М'ясо здатне також фіксувати радіоактивний стронцій. При цьому в кістках його концентрація може бути в 1000 разів вищою, ніж у м'язовій тканині.

Досліди показали, що при варінні м'яса в бульйон переходить близько 80% цезію-137, а стронцію-90 - соті частки процента. Тому до використання бульйонів з м'яса, забрудненого різними радіонуклідами, слід підходити диференційовано. Особливо це важливо у зв'язку з тим, що для приготування перших страв використову­ють до 30% добового споживання м'яса.

Концентрація цезію-137 в жировій тканині в 4-10 ра­зів менша, ніж у м'язовій. У перетопленому салі його в 20 разів менше, ніж у сирому, тому топлені жири можуть містити мало радіонуклідів при високому вмісті їх у м'ясі.

М'ясо, вміст радіонуклідів у якого перевищує допу­стимі рівні, забороняється направляти в торгівлю і вжи­вати в їжу. Таке м'ясо використовують при виробництві ковбас, стежачи за тим, щоб готові продукти мали допу­стимі рівні радіонуклідів, або виготовляють з нього м'ясо-кісткове борошно.

Молоко із завищеним вмістом радіонуклідів викори­стовують для виробництва масла, сирів сичужних і су­хого згущеного молока за умови подальшого довгост­рокового зберігання.

Яйця найбільше радіонуклідів накопичують у шкарлупі, з якої при варінні вони можуть переходити в їстівну частину, що обов'язково слід враховувати при вживанні їх у їжу.

Картоплю з вмістом радіонуклідів, нижчим від вста­новлених рівнів, використовують після ретельного про­мивання водою з подальшим очищенням від лушпайок.

Зелені овочі - салат, шпинат і ранню капусту в разі встановлення завищених рівнів радіонуклідів у продаж не допускають, їх утилізують на місці.

Огірки і томати із незначним ступенем забруднення радіонуклідами можна використовувати тільки після відокремлення верхніх прошарків плодів разом із шкірочкою.

Ягоди (чорна смородина, порічки, аґрус, чорниця), які ростуть у зонах радіонуклідного забруднення, дуже поглинають радіонукліди і тому використовувати їх у їжу не можна. Переробляти на компоти, варення, джеми їх також не слід, оскільки радіонукліди в цих продуктах переробки не змінюються.

Вміст радіонуклідів в харчових продуктах значно зменшується під час відповідної технологічної і кулінарної обробки. В домашніх умовах необхідно знімати з овочів верхнє листя, добре мити овочі, фрукти, ягоди у проточній воді і очищувати; гриби, лісові ягоди вимочувати в хо­лодній воді 2-3 год., а в умовах підвищеного забруднення радіонуклідами варити, оскільки частина радіонуклідів, а також нітратів і важких металів переходить у відвар.

Попереднє замочування сприяє зниженню актив­ності радіонуклідів, наприклад, у моркві - на 30,9%, сто­лових буряках - на 29,2, яблуках - на 39,8, кабачках - на 17,8, гарбузах - на 20,9%.

Видалення покривних тканин овочів сприяє змен­шенню вмісту радіонуклідів в тому, що питома ефективність покривних тканин, наприклад, моркви вища на 21,4%, буряків столових - на 46,8% порівняно з м'якоттю.

Питома активність радіонуклідів смородини після миття знижується в середньому на 25%, після бланшу­вання - на 32%.

Бажано уникати споживання нестандартної овоче­вої продукції, перш за все за розмірами (дрібну). Досліди показують, що питома активність радіонуклідів у не­стандартних плодах більшого і меншого розмірів найбільш суттєва і підвищується: у моркви в 2; буряків столових в 2,8; кабачків в 2,4; гарбузів в 2 рази.