Краткая характеристика радионуклидов: йод-131, цезий-137, стронций-90, плутоний-299

Накопление радионуклида 137Сs растениями.

Цезий хорошо поглощается  растительностью, коэффициент накопления элемента в урожае сельскохозяйственных культур может достигать 100%; накопление идет в основном в надземной фитомассе (до 60% поглощенного элемента). На супесчаных почвах 137Сs в 7 раз более доступен для растений, чем 137Сs. Интенсивное вовлечение элемента в биологический круговорот обусловлено кислотностью полесских ландшафтов, благоприятствующих физиологическому накоплению металла организмами, подвижностью металла, а также его аналогией с калием – биохимически активным элементом, дефицит которого в полесских ландшафтах ярко выражен, но который жизненно необходим растениям.

Стронций-90

Свойства радионуклида 90Sr.

Стронций -90 — чистый бета-излучатель с периодом полураспада 29.12 лет. 90Sr - чистый бета-излучатель с максимальной энергией 0,54 эВ. При распаде он образует дочерний радионуклид 90Y с периодом полураспада 64 ч. Как и 137Сs, 90Sr может находиться в растворимой и нерастворимой в воде формах. После аварии на Чернобыльской АЭС во внешнюю среду его попало сравнительно немного - суммарный выброс оценивается в 0,22 МКи. Исторически сложилось так, что в радиационной гигиене уделяется много внимания этому радионуклиду. Причин тому несколько. Во-первых — на стронций-90 приходится значительная часть активности в смеси продуктов ядерного взрыва: 35% суммарной активности сразу после взрыва и 25% через 15-20 лет, во-вторых — ядерные аварии на ПО «Маяк» на Южном Урале в 1957 и 1967 годах, когда в окружающую среду было выброшено значительное количество стронция-90. И, наконец, особенности поведения этого радионуклида в организме человека. Практически весь попавший в организм стронция-9О центрируется в костной ткани. Объясняется это тем, что стронций — химический аналог кальция, а соединения кальция — основной минеральный компонент кости. У детей минеральный обмен в костных тканях интенсивней, чем у взрослых, поэтому в их скелете стронций-90 накапливается в большем количестве, но и выводится быстрее.

Для человека период его  полувыведения стронция-90 - 90-154 суток. От депонированного в костной ткани стронция-90 страдает, в первую очередь, красный костный мозг - основная кроветворная ткань, которая к тому же очень радиочувствительная. От стронция-90 накопленного в тазовых костях, облучаются генеративные ткани. Поэтому для этого радионуклида установлены низкие ПДК — примерно в 100 раз ниже, чем для цезия-1З7.

В организм стронций-90 поступает  только с пищей, причем в кишечнике  всасывается до 20% от его поступления. Наибольшее содержание этого радионуклида в костной ткани жителей северного  полушария было фиксировано в 1963-1965 гг. Тогда этот скачок был вызван глобальными выпадениями радиоактивных  осадков от интенсивных испытаний  ядерного оружия в атмосфере в 1961-1962 гг.

После аварии на чернобыльской  АЭС вся территория со значительным загрязнением стронцием-90 оказалась  в пределах 30- километровой зоны. Большое  количество стронция-90 попало в водоемы, но в речной воде его концентрация нигде не превышала предельно  допустимой для питьевой воды (кроме  реки Припять в начале мая 1986 г. в  ее нижнем течении).

Миграция стронция-90 в почвах.

Радионуклид 90Sr характеризуется  большей подвижностью в почвах по сравнению с 137Сs. Поглощение 90Sr в  почвах в основном обусловлено ионным обменом. Большая часть задерживается  в верхних горизонтах. Скорость миграции его по почвенному профилю зависит  от физико-химических и минералогических особенностей почвы. При наличии  в почвенном профиле перегнойного горизонта, расположенного под слоем  подстилки или дернины, 90Sr концентрируется  в этом горизонте. В таких почвах, как дерново-подзолистая песчаная, перегнойно-торфянисто-глеевая суглинистая на песке, черноземно-луговая оподзоленная, выщелоченный чернозем, наблюдается некоторое увеличение содержания радионуклида в верхней части иллювиального горизонта. В засоленных почвах появляется второй максимум, что связано с меньшей растворимостью сульфата стронция и его подвижностью. В верхнем горизонте он задерживается в солевой корке. Концентрирование в перегнойном горизонте объясняется высоким содержанием гумуса, большой величиной емкости поглощения катионов и образованием малоподвижных соединений с органическим веществом почв.

В модельных экспериментах  при внесении 90Sr в разные почвы, помещенные в вегетационные сосуды, было установлено, что скорость его миграции в условиях опыта возрастает с увеличением содержания обменного кальция. Повышение миграционной способности 90Sr в почвенном профиле при увеличении содержания кальция наблюдалось и в полевых условиях. Миграция стронция-90 возрастает также с увеличением кислотности и содержания органического вещества.

Миграция стронция-90 в растения.

В миграции 90Sr большую роль играет лесная растительность. В период интенсивных радиоактивных выпадений  после аварии на ЧАЭС деревья выполняют роль экрана, на котором осаждались радиоактивные аэрозоли. Задержанные поверхностью листьев и хвои радионуклиды поступают на поверхность почвы с опавшими листьями и хвоей. Особенности лесной подстилки оказывают существенное влияние на содержание и распределение стронция-90. В лиственных подстилках содержание 90Sr постепенно падает от верхнего слоя к нижнему, в хвойных происходит значительное накопление радионуклида в нижней гумусированной части подстилки.

Плутоний-239

В декабре 1940 года был открыт изотоп плутония Pu-238, с периодом полураспада ~90 лет, через год – более важный Pu-239 с периодом полураспада ~24 000 лет, альфа-распад (гамма).

В природе плутоний-239 образуется в урановых рудах. Изотопы плутония получаются в урановых реакторах, а также образуются при испытаниях ядерного оружия.

Поверхностные слои почвы  и донные отложения в настоящее  время являются основным резервуаром  плутония (более 99% поступившего в окружающую среду элемента). Основное количество плутония, находящегося в почве, присутствует в нерастворимой форме. В зависимости  от источника поступления и состава  почвы до 10% всего количества плутония может находиться в растворимой, доступной для усвоения растениями форме.

Ингаляционное поступление  изотопов плутония наблюдается у  работников плутониевых заводов, у  проживающих вблизи предприятий  по переработке ядерного топлива, у  людей, вдыхающих глобальный плутоний. Период полувыведения плутония из легких человека составляет 250–500 суток.

Токсическое действие определяется воздействием альфа-излучения на органы и ткани. Особую опасность представляет инкорпорация плутония, т.к. в этом случае энергия альфа-частиц будет реализована полностью. Различают острое, подострое и хроническое лучевое поражение плутонием.

Плутоний-239 в 2–45 раз токсичнее  радия-226, в 45–200 раз токсичнее стронция.

Сегодня в мире много людей, облученных плутонием. Плутоний концентрируется  в жизненно важных органах – костном  мозге, печени, что опасно для человека. До сих пор наука не дала ответа, как, в каких количествах распределяется этот элемент в разных частях организма.

С воздухом в организм человека поступает едва ли больше 1% всей радиоактивности, примерно 5% попадает с водой, но основная опасность – это радионуклиды в пище (94%).