Радиационная безопасность в РБ

Другой  важный документ – основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСП – 2002). Утверждены Постановлением Главного государственного санитарного врача РБ от 22 февраля 2002 г. Правила являются документом, регулирующим требования по защите людей от вредного  радиа-ционного воздействия при условиях облучения от источников ИИ, на которые распространяется действие НРБ – 2000. Правила являются обязательными для выполнения на территории РБ всеми юридическими и физическими лицами, не зависимо от их подчиненности и форм собственности, в результате действия которых возможно облучение людей. На основании последних двух документов и закона о радиационной безопасности населения разрабатываются методики по измерению активности различных материалов и продуктов, для которых требуется государственный контроль. Все методики возведены в ранг СТБ (стандарт РБ) и включают в себя и методику отбора проб для измерения активности и самоизмерение. Приборы, на которых проводятся измерения, должны быть аттестованы Институтом метрологии и стандартизации. Если определяется активность нового материала, то для измерения адаптируется методика наиболее похожего материала и новая версия методики утверждается в Государственным комитете по стандартизации, метрологии и сертификации. Причем, предварительно ее надо согласовать с Главным санитарным врачом РБ, с Проматомнадзором, с министерством, продукция которого проверяется.

 Включение радионуклидов в  биологический цикл

Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу, в конечном счете концентрируются в почве. Через несколько лет после радиоактивных выпадений на земную поверхность поступление радионуклидов в растения из почвы становится основным путем попадания их в пищу человека и корм животных. При аварийных ситуациях, как показала авария на Чернобыльской АЭС, уже на второй год после выпадений основной путь попадания радиоактивных веществ в пищевые цепи - поступление радионуклидов из почвы в растения.

Радиоактивные вещества, попадающие в почву, могут из нее частично вымываться и попадать в грунтовые  воды. Однако почва довольно прочно удерживает попадающие в нее радиоактивные  вещества. Поглощение радионуклидов  обусловливает очень длительное (в течение десятилетий) их нахождение в почвенном покрове и непрекращающееся поступление в сельскохозяйственную продукцию. V Почва как основной компонент  агроценоза оказывает определяющее влияние на интенсивность включения радиоактивных веществ в кормовые и пищевые цепи.

Поглощение почвами радионуклидов  препятствует их передвижению по профилю  почв, проникновению в грунтовые  воды и в конечном счете определяет их аккумуляцию в верхних почвенных горизонтах. Так, на целинных участках, на естественных лугах и пастбищах радионуклиды задерживаются в самом верхнем слое (О-5 см). После обработки почвы радионуклиды находятся преимущественно в пахотном слое.

Для дальнейшей миграции попадающих в почву радионуклидов и их вовлечения в биологический цикл процесс поглощения почвами имеет  двоякое значение. С одной стороны, сорбция (поглощение) почвами, как правило, снижает размеры поступления  радионуклидов в растения. С другой стороны, аккумуляция сорбированных радионуклидов в верхних горизонтах почвы, т. е. в слое наибольшего распространения корней растений, повышает доступность их растениям, а следовательно, способствует большему накоплению радионуклидов в урожае, чем при свободном передвижении их в более глубокие горизонты.

От поведения радионуклидов  в почве зависит их дальнейшая судьба, а именно: размеры вымывания  их с осадками, миграция по почвенному профилю, степень перехода в прочносорбированное (фиксированное) состояние и, как следствие всех этих процессов, интенсивность поступления в растения. Чем полнее радионуклиды поглотятся почвенным поглощающим комплексом (ППК), чем прочнее они закрепятся в поглощенном состоянии, тем меньше будут вымываться с осадками, мигрировать по профилю почвы и в относительно меньших количествах будут поступать в растения. 

Поведение радионуклидов в почвах в зависимости  от агрохимических показателей почв

Поглощение почвами. Поведение  радионуклидов в почвах в процессах  обменного поглощения подчиняется  тем общим законам, которые были установлены классическим учением  К. К. Гедройца о поглотительной способности  почв. Однако процесс сорбции, в котором  участвуют радионуклиды, характеризуется  тем, что сорбируемое вещество находится в микроколичествах, т. е. в предельно низких концентрациях. Поэтому в данном случае существует очень широкое отношение между величиной емкости поглощения почвы и степенью ее заполнения радиоактивными нуклидами. Следовательно, в процессе поглощения микроколичества радионуклидов не конкурируют за места на поверхности сорбента, так как по отношению к ним насыщенность сорбента всегда остается очень низкой.

Каждая почва в естественном состоянии содержит определенное количество обменно-поглощенных катионов Са, Н, Mg, Na, К, NH₄, A1 и др. В большинстве почв среди них преобладает Са, второе место занимает Mg, в некоторых почвах в поглощенном состоянии в значительном количестве содержится Н и обычно относительно немного Na, К, NH₄ и А1.

Равновесие между твердой  фазой почвы и раствором, содержащим макроэлементы и микроколичества радионуклидов, в общем подчиняется закону действующих масс. Но и здесь следует учитывать специфику, которая обусловливается низкой концентрацией радионуклидов в растворе и относительной большой величиной емкости почвы как сорбента. Если изменение концентрации макроэлементов в такой системе может существенно повлиять на распределение микроколичеств радионуклидов между раствором и сорбентом, то изменение концентрации радионуклидов в той же системе практически не влияет на распределение макроэлементов.

Характер взаимодействия радионуклидов с ППК в общем  можно представить следующей  схемой обменной реакции:

ППКМ + т↔ППКт + М,

где ППК-почвенный поглощающий комплекс; М - ионы элементов поглощающего комплекса; т - ионы радионуклидов.

Радионуклиды обычно присутствуют в растворе в микроколичествах. Количественными критериями, описывающими процессы взаимодействия радионуклидов с почвами, являются полнота поглощения (сорбция) их ППК и прочность закрепления в поглощенном состоянии. Последняя определяет формы нахождения в почве: водорастворимые, обменные и прочно фиксированные почвой (необменные).

Для характеристики сорбционных  процессов радионуклидов в почвах иногда пользуются коэффициентом распределения (Ка) между твердой и жидкой фазами почвы:

где а₀ и а₁ - активность раствора соответственно до и после сорбции; V - объем раствора; d - навеска сорбента.

Отношение сорбированного радионуклида в 1 г почвы к количеству радионуклида, оставшемуся в 1 мл раствора после установления равновесия между раствором и почвой, называется коэффициентом распределения. Чем выше величина коэффициента распределения, тем больше радионуклидов сорбируется почвой.

Твердая фаза почвы довольно полно поглощает все радионуклиды (табл. 1). Исключение составляет только ¹⁰⁶Ru, поглощение которого дерново-подзолистой супесчаной почвой не превышает 50 %, а другими почвами- 60%. Это объясняется тем, что Ru образует комплексные соединения с органическим веществом почвы и поэтому находится в почвенных растворах в коллоидном состоянии. Меньшее поглощение почвами ¹⁰⁶Ru способствует более интенсивной миграции его по профилю почв.

Сорбция радионуклидов  почвами, % поглощенного количества

Закрепление радионуклидов  в поглощенном состоянии. Об относительной  подвижности радионуклидов в  почве судят по прочности закрепления  их в поглощенном состоянии, т. е. по их количеству, вытесненному из почвы  водой, растворами различных солей. При сравнении способности радионуклидов  к вытеснению из поглощенного состояния  катионами солей наблюдаются  более резкие различия в поведении  в почвах микроколичеств радионуклидов (см.табл. 1).

Например, если сопоставить  прочность закрепления в поглощенном  состоянии долгоживущих радионуклидов ⁹⁰Sr и ^I37Cs, то оказывается, что они неодинаково вытесняются из почв. Из всех почв⁹⁰Sr вытесняется в большем количестве, чем ¹³⁷Cs. Оба этих радионуклида поглощаются почвами по типу ионно-обменной сорбции. Однако поглощенный ¹³⁷Cs закрепляется прочнее, чем ⁹⁰Sr. Часть ¹³⁷Cs поглощается почвой в необменной форме.

На разных почвах прочность  закрепления поглощенных радионуклидов  неодинакова. Более прочно они закрепляются в черноземе. В дерново-подзолистой  супесчаной почве радионуклиды находятся  в наиболее подвижном состоянии. К свойствам почвы, влияющим на поведение  радионуклидов в почве, необходимо в первую очередь отнести кислотность  почвенного раствора, величину емкости  поглощения почв, состав обменных катионов, содержание органического вещества, гранулометрический и минералогический состав почв.

Состав поглощенных оснований  и реакция среды - факторы, определяющие степень поглощения и прочность  закрепления радионуклидов при  их попадании в почву. Предварительное  вытеснение кальция из чернозема  снижало долю прочно закрепленных радионуклидов. Добавление же извести в дерново-подзолистую  почву резко повышало долю прочно закрепленных радионуклидов в почве  и способствовало их переводу в необменное состояние, на что указывает тот  факт, что они не вытеснялись в  раствор нейтральной соли. Так, из дерново-подзолистой среднесуглинистой  почвы кислотой вытеснялось 75 % поглощенного количества ⁹⁰Sr, тогда как при известковании этой почвы вытесненное количество радионуклида составляло всего 29 %.

Степень сорбции радионуклидов  зависит не только от количества обменных катионов, но и от содержания их в  растворе. С увеличением концентрации сопутствующих катионов в растворе уменьшается количество ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, сорбированных твердой фазой почвы. Присутствие кальция в растворе снижает сорбцию ⁹⁰Sr твердой фазой почвы, а наличие калия в растворе уменьшает поглощение ^I37Cs почвой. Миграция в биосфере, в частности в почве и системе почва - растение, микроколичеств ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs тесным образом связана с перемещением их химических аналогов - кальция и калия, которые присутствуют в большинстве биологических объектов в макроконцентрациях.

Выявлено совершенно различное поведение в процессе поглощения почвами двух пар сходных между собой по химическим свойствам элементов: с одной стороны, стронция и кальция, а с другой - цезия и калия. При сорбции почвами ⁹⁰Sr и ⁴⁵Са из растворов хлористого кальция практически не меняется соотношение между стронцием и кальцием, т. е. эти два элемента в основном одинаково поглощаются почвами. В процессе поглощения почвами ¹³⁷Cs и ⁴²К из раствора, содержащего хлористый калий, радиоактивный изотоп цезия сорбируется твердой фазой почвы быстрее и полнее, чем изотоп калия. Поэтому соотношение между этими двумя радиоактивными изотопами в растворе после сорбции почвой резко отличается от соотношения их в исходном растворе. 

Роль  гранулометрического и минералогического  состава почвы в процессе сорбции  радионуклидов

Гранулометрический состав. На сорбционные процессы радионуклидов  в почвах влияет гранулометрический состав почв. Это обусловлено тем, что емкость поглощения почвы  зависит от содержания в ней высокодисперсных частиц. К. К- Гедройц указывал, что  основную роль в обменной способности  почв играет илистая фракция, а роль более крупных механических элементов  почвы в физико-химическом поглощении мала. Фракция почвы, частицы которой  крупнее 0,001 мм, обладает емкостью поглощения от 0,12 до 13,4 мгэкв., а фракция частиц меньше 0,001 мм - от 20,6 до 107,4 мг-экв. на 100 г. Почвы, содержащие большее количество высокодисперсных частиц (размером менее 0,001 мм), характеризуются высокой емкостью поглощения.

Известно, что отдельные  фракции почв различаются не только размером частиц, но и физическими, химическими свойствами и минералогическим составом. С уменьшением размеров частиц снижается содержание оксида кремния, возрастает количество полуторных оксидов железа и алюминия и, что  особенно важно для процессов  сорбции радионуклидов, повышается содержание гумуса и обменных катионов кальция, магния и калия. Наибольшим содержанием органического вещества обладают мелкопылеватые и илистые частицы. В более крупных фракциях (средней и крупной пыли) содержание гумуса резко падает, во фракции мелкого песка гумуса практически нет.

Установлено, что гранулометрический состав почвы влияет на прочность  закрепления микроколичеств радионуклидов. Тяжелыми почвами поглощенные радионуклиды, особенно ¹³⁷Cs, сильнее закрепляются, чем легкими. С уменьшением размера фракций почвы прочность закрепления ими ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs повышается. Наиболее прочно закрепляются радионуклиды илистой фракцией.

Поглощение радионуклидов  фракциями почв было довольно полным. Исключение составляет мелкий песок, где  сорбированного ⁹⁰Sr меньше, чем в остальных фракциях почвы. Поглощение же ¹³⁷Cs даже мелким песком составляло около 99 %. Свойства частиц разного размера больше влияют на прочность закрепления ¹³⁷Cs, чем на величину его поглощения. Более всего десорбируется ¹³⁷Cs в 1,0 н растворе хлористого калия из мелкого песка, средней и крупной пыли. Из илистой фракции почв ¹³⁷Cs вытесняется всего около 3 %.