Что такое полураспад цезия 137. Радиоактивные элементы

Радиоактивный стронций-90

Источники загрязнения окружающей среды. Наиболее значимый источник загрязнения внешней среды стронцием-90 — испытания ядерного оружия, причем отмечается отчетливо выраженная локальность выпадений (плотность выпадений зависит от физико-географических и климатических особенностей определенных районов). Поступает во внешнюю среду этот радионуклид также с АЭС и заводов по переработке отработанного ядерного топлива (находится в выбросах в легкорастворимой форме). В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радиоактивного стронция незначительны.

Радиоизотопы стронция характеризуются большим выходом в реакциях деления урана и плутония и высокой подвижностью в экологических цепях природной среды. Все это должно быть учтено в конструкции атомных реакторов, при определении продолжительности их эксплуатации и системы обращения с радиоактивными отходами.

Пищевые пути (цепи). Основные пищевые цепи миграции радиоактивного стронция: атмосфера — растения — человек; атмосфера — почва — растения — человек; атмосфера — почва — растения — животные — человек; атмосфера — водоемы — питьевая вода — человек; атмосфера — водоемы — гидробионты — рыба — человек;

сточные воды — почва — растения — человек; сточные воды — почва — растения — животные — человек; сточные воды — гидробионты — рыба — человек.

Стронций накапливается в зеленых растениях, в частности в злаковых (зерно), ис хлебопродуктами поступает в организм человека. Через сено (корм) он попадает в ткани животных (коров). Поэтому молоко — второй после хлеба путь поступления стронция в организм человека. Наконец, радиоактивный стронций, выпавший на поверхность водоемов или смытый туда поверхностными стоками, легко поглощается одноклеточными водорослями (фитопланктон), по пищевой цепи накапливается рачками и другими мелкими животными (зоопланктон), а затем рыбой.

Концентрация стронция по мере продвижения по пищевой цепи возрастает, в теле некоторых рыб она может быть в десятки тысяч раз выше, чем в воде. Таким образом, рыба, в особенности ее скелет,— другой распространенный пищевой канат поступления стронция в организм человека. Наконец, важным источником радиоактивного стронция являются овощи и плоды.

Стронций по своим качествам, как уже говорилось, весьма близок к кальцию и циркулирует в биосфере вместе с ним. Атмосферный воздух является первичным резервуаром, откуда стронций поступает в водоемы и на сушу. Осаждение радионуклидов из воздуха определяется гравитацией, оседанием на инертной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и удалением атмосферными осадками (дождем, снегом). Время пребывания частиц радиоактивного стронция в атмосфере составляет 30—40 сут, а в стратосфере — несколько лет.

Почва имеет особое значение как депо радиоактивного стронция (почти весь он находится в подвижной форме). Вначале он скапливается на ее поверхности, а затем медленно перераспределяется по ее профилю. Стронций усваивается твердой фазой почвы значительно слабее, чем радиоактивный цезий. На миграцию радиоактивного стронция в почве влияют: климатические условия, рельеф местности, гидрологический режим, характер растительности, агротехнические мероприятия и вид почвы. Почвы по степени возрастания поглотительной способности радиоактивного стронция, в свою очередь, можно расположить в следующий ряд: чернозем — каштановые — дерново-подзолистые.

В растения радиоактивный стронций может поступать вследствие непосредственного загрязнения наземной их части (в момент выпадения радионуклида и вторичного пылеобразования), поглощения из почвы через корневую систему и орошения водами, его содержащими. Степень задерживания радионуклида на растительном покрове обусловлена особенностями растений, размерами радиоактивных частиц и метеорологическими условиями. Осевший на поверхность растений стронций-90 может ею всасываться. Коэффициент задержки радионуклидов глобальных выпадений дикой и сельскохозяйственной растительностью равен примерно 25 % . Время удаления (дождем, ветром и др.) с травянистых растений 50 % задержанных радионуклидов для зон умеренного климата составляет 1—5 нед. Накопление радиоактивного стронция обратно пропорционально количеству обменного кальция в почве, кроме того, оно зависит от вида и сорта растений. Так, больше всего его накапливается в бобовых, при этом в семенах, плодах и клубнях значительно меньше, чем в листьях и стеблях.

Радиоактивный стронций в основном поступает в организм животных с кормами. Переход радионуклида в продукты животного происхождения зависит от его биологической доступности, видовых и возрастных особенностей животных и их физиологического состояния. У телят, ягнят, козлят и поросят всасывание стронция в несколько раз больше, чем у взрослых животных. Основная часть радиоактивного стронция накапливается в костях, преимущественно в эпифазах (суставах). Таким образом, наибольшее накопление стронция возможно в растущем организме, причем этот радионуклид, осевший в костях, крайне трудно удаляется из организма. По степени его накопления в скелете сельскохозяйственных животных их можно расположить в следующий ряд: крупный рогатый скот — козы — овцы — свиньи — куры. Наибольшее накопление радионуклида отмечается в паренхиматозных органах — печени, почках, легких, минимальное — в мышцах, а особенно — в сапе. По степени отложения радиоактивного стронция в мышцах и паренхиматозных органах сельскохозяйственных животных их также можно составить в ряд: крупный рогатый скот — овцы — куры. У взрослых животных стронций в мягких тканях накапливается в большем количестве, чем у молодых, но у молодых животных он выводится значительно быстрее, чем у взрослых. Увеличение в рационе питания животных кальция ускоряет выведение стронция-90. У лактирующих животных радионуклид в значительных количествах выводится с молоком.

До 96 % радиоактивного стронция содержится в скорлупе яиц, 3,5 — в желтке и 0,5 % — в белке.

Водоемы представляют особую опасность, поскольку в них радиоактивный стронций накапливается. Гидробионтами, в частности рыбами, он усваивается по пищевой цепи и непосредственно из воды. При этом содержание стронция-90 в гидробионтах зависит не только от его концентрации в воде, но и от степени ее минерализации: с ее уменьшением накопление радионуклидов в гидробионтах повышается.

В итоге можно сделать вывод о том, что основным источником поступления радиоактивного стронция в организм человека являются продукты растительного и животного происхождения. Растворимые формы стронция хорошо всасываются в желудочно-кишечном тракте. Особую опасность радионуклид представляет для детей, в организм которых он поступает с молоком и накапливается в больших количествах в костях. С возрастом усвояемость радиоактивного стронция снижается. Высокое содержание в рационе питания кальция препятствует всасыванию радиоактивного стронция, который относится к наиболее опасным высокотоксичным радионуклидам. Большие его дозы вызывают у человека острую лучевую болезнь, длительное воздействие небольших доз приводит к развитию хронической ее формы. Для последней характерно поражение в отдаленные сроки кроветворной системы, развитие болезней крови (лейкозы) и костных опухолей.

Радиоактивный цезий-137

Среди техногенных радионуклидов особую опасность представляют радиоактивные изотопы цезия, особенно долгоживущий цезий-137 с периодом полураспада 30±0,2 года. Для этого радионуклида характерна высокая подвижность в экологических цепях природной среды и способность накапливаться в ее отдельных звеньях.

Источники загрязнения окружающей среды. Основным источником образования цезия-137 являются испытания ядерного оружия и предприятия ядерной энергетики. В больших количествах радионуклид накапливается в ядерных реакторах в процессе их эксплуатации. В условиях нормальной эксплуатации АЭС радиоактивные выбросы незначительны и зависят от конструкции ядерного реактора, типа систем очистки от радиоактивных веществ и выбрасываемого из станции воздуха, времени эксплуатации реактора и др. Загрязнителями окружающей среды цезием-137 могут также быть заводы по переработке отработавших твэлов. Потенциальные источники поступления цезия-137 в природную среду — сбросы из АЭС радиоактивных веществ в открытые пресноводные водоемы и хранилища радиоактивных отходов. Дозы облучения населения за счет выбросов предприятий топливно-ядерного цикла в условиях их нормальной эксплуатации незначительны и ниже рекомендованных нормативов.

Большая опасность загрязнения окружающей среды радиоактивным цезием возникает при авариях АЭС, когда значительно увеличиваются его выбросы. Дозы облучения при этом резко возрастают и колеблются в зависимости от масштабов аварии и эффективности мероприятий по ее ликвидации. Поступление цезия-137 в большой степени определяет радиационную опасность на протяжении длительного времени. Уровень загрязнения радиоактивным цезием окружающей среды зависит также от физико-географических и климатических особенностей районов, распределения атмосферных осадков и др. Например, в отдельных районах (украинско-белорусское Полесье, субарктические районы) уровни поступления цезия-137 с продуктами животного и растительного происхождения более высокие, чем в других. На Севере этому способствуют особенности роста лишайников (основной корм оленей), благоприятствующие задержке этого радионуклида и аккумуляции его в течение длительного времени.

Пищевые пути (цепи). Как и радиоактивный стронций, цезий-137 отличает высокая подвижность во внешней среде, особенно в первое время после его выпадения, а также по пищевым цепям, которые аналогичны миграции стронция-90. Еще одна возможная пищевая цепь миграции радионуклидов: источник загрязнения — лекарственные растения — лекарственное растительное сырье — лекарственный препарат — человек. Следует признать, что данная пищевая цепь миграции радионуклидов пока еще изучена недостаточно. В этом отношении представляют интерес данные исследования дикорастущего лекарственного растительного сырья в южных районах Калужской области, подвергнувшихся радиоактивному загрязнению. В результате оказалось, что плоды древесных пород на открытых местах обитания фактически не накапливают цезий-137. Наиболее низкие значения загрязнения почв для заготовки произрастающих на них лекарственных растений с безопасным содержанием цезия-137 выделены для многолетних кустарников и полукустарников, выросших на лугах (тимьян ползучий) и в лесу (брусника обыкновенная, багульник болотный).

Выпавший на поверхность почвы радиоактивный цезий мигрирует в горизонтальном и вертикальном направлениях, при этом важное значение приобретает его растворимость. В почве цезий-137 легко переходит в трудноусвояемую форму, образуя плохорастворимые соли. Поэтому его поступление в растения через корни происходит с трудом. Выпадение кислотных дождей облегчает переход цезия-137 в растворимую форму. На миграцию радионуклида в почве существенное влияние оказывают рельеф местности, гидрологический режим, вид почвы, характер растительности, проводимые агротехнические мероприятия и прочность связи радионуклида с почвой. По степени увеличения поглотительной способности цезия почвы можно расположить в ряд: черноземы — каштановые — дерново-подзолистые.

В растения радиоактивный цезий может поступать в результате непосредственного загрязнения листьев, стеблей, соцветий и плодов, а также усваиваться из почвы через корневую систему. Уровни поверхностного загрязнения растений зависят от их морфологических особенностей, плотности выпадений осадков, физико-химических свойств аэрозолей. По степени концентрирования цезия-137 растения могут быть расположены в следующий ряд: капуста — свекла — картофель — пшеница— естественное разнотравье. Уменьшение загрязненности пастбищной растительности (за счет дождя, ветра, прироста биомассы) происходит за период, равный примерно 14 сут. Более 90 % осевшего радионуклида удаляется в первые 2 мес. Растворимый цезий-137 поглощается корнями растений из почвенного раствора и прочно закрепляется в почве. По степени возрастания перехода цезия-137 в растения можно выстроить следующий ряд почв: дерново-подзолистые — красноземы — лу-гово-карбонатные — черноземы — сероземы. Больший переход радиоактивного цезия наблюдается в регионах с торфянисто-болотными почвами (украинско-белорусское Полесье). По степени накопления этого радионуклида в клубнях и зернах растения можно расположить в ряд: ячмень — просо — пшеница — гречиха — фасоль — овес —-чумиза — картофель — бобы. Величина накопления цезия-137 в растениях зависит от их вида, типа почвы и характера агротехнических мероприятий. При этом концентрация радиоактивного цезия в генеративных и вегетативных органах растений примерно одинакова.

Источниками цезия-137 для человека могут быть растительные (хлеб, овощи, фрукты) и животные (мясо, рыба, молоко и т. п.) продукты. Поскольку этот радионуклид имеет некоторые общие свойства с калием, то ткани растительного и животного происхождения накапливают и калий, и радиоактивный цезий. В организм животных цезий-137 в основном поступает с кормом, а выводится радионуклид преимущественно через почки. Основное количество его накапливается в мышцах (свыше 80 %), на втором месте находится скелет (около 10 %). Содержание радионуклида в 1 кг мышц коров, овец, коз, свиней и кур составляет соответственно 4, 8, 20, 26 и 45 % от суточного поступления. Радиоактивный цезий в значительных количествах выводится с молоком у лактирующих животных. При длительном поступлении радионуклида коровам содержание его в молоке достигает 0,8 — 1,2 % в 1 л от ежесуточного поступления, у коз — 10 — 20 %, у овец — 5 — 15 %. Эти различия связаны с физиологическими особенностями животных, характером корма и условиями их содержания.

Куриные яйца также являются источником поступления цезия-37 в организм человека, причем в белке радиоактивного цезия содержится в 2—3 раза больше, чем в желтке, а в скорлупе — 1—2 % от общего количества радионуклида в яйце.

Радиоактивный цезий в больших количествах накапливается в гидробионтах. Рыба усваивает цезий-137 непосредственно из воды и главным образом с кормом. Степень накопления этого радионуклида обусловлена биологическими и физиологическими особенностями каждого вида рыб. Слабая минерализация воды способствует более высокому накоплению цезия-137. В рыбе пресноводных водоемов радиоактивного цезия содержится в десятки — сотни раз больше, чем в морской. В то же время в промысловой рыбе Атлантического океана — в 10—30 раз ниже, чем в рыбе внутренних морей (например, Каспийского). Водные растения в зависимости от накопления цезия-137 могут быть расположены в следующий ряд: водоросли — растения, погруженные в воду,— прибрежно-водные растения — растения, плавающие на поверхности.

Радиоактивный цезий обладает достаточно высокой радиотоксичностью. В организм человека он может поступать через органы дыхания, кожные покровы, раны и ожоговые поверхности. Однако главный путь — с пищей. Радиоактивный цезий, подобно калию, равномерно распределяется в тканях и органах человека (что приводит к относительно равномерному их облучению), однако большая его часть концентрируется в мышечной ткани (80 % и лишь 10 % в костях). Цезий-137 относительно легко удаляется из организма. Выводится он преимущественно с мочой и частично — с калом. Период полувыведения этого радионуклида из организма — 65—100 сут. Скорость его выведения из организма обусловлена индивидуальными различиями людей в скорости обмена веществ и зависит от возраста, пола, характера питания, а также от многочисленных факторов внешней среды. Следует иметь в виду, что цезий-137 в значительных количествах переходит из организма матери через плаценту в плод (а в период вскармливания — с молоком к новорожденным).

В первые дни после Чернобыльской аварии самая большая опасность для населения исходила от быстро распадающегося изотопа йода-131.

В первые десятилетия после Чернобыля самой большой угрозой был цезий-137. Этого изотопа выпало больше всего, но период его полураспада - 30 лет.

С течением времени наиболее опасным последствием аварии на ЧАЭС становится америций-241 - продукт распада плутония-241. Опасность америция в том, что его количество со временем лишь возрастает. Его период полураспада огромный - 433 года. И он - источник альфа-излучения, а это смертельная угроза для живого организма.

Плутоний - элемент тяжелый. Поэтому выпадал он лишь на территории Чернобыльской зоны и вокруг нее. От плутония уберечься легко: главное, соблюдать правила личной гигиены и хозяйственной деятельности.

Вообще, радиация не мистика, а результат химических процессов. И относиться к ней надо по-научному, тогда можно и жить спокойно. О воздействии радиоактивных изотопов «Нашей Ниве» рассказал физик Валерий Гурачевский.

Прошло 30 лет после Чернобыльской катастрофы. Это не просто очередная круглая дата, но и время полураспада основных радиоактивных изотопов, которыми после взрыва была загрязнена территория Беларуси - цезия-137 и стронция-90. Из названных изотопов в результате распада образуются новые вещества. Насколько они опасны?

Валерий Гурачевский: Завершился период полураспада - это означает, что половина всех данного вида радионуклидов превратилась в стабильные нуклиды, которые уже не излучают. Еще через 30 лет распадется половина от того объема, что остался, потом - еще половина… Чтобы весь выпавший в результате Чернобыльской аварии объем цезия и стронция уменьшился в 1024 раза, нужно 10 периодов полураспада - триста лет. Так что эта история будет тянуться еще долго.

Карта загрязнения территорий цезием-137 после Чернобыльской аварии в 1986 г.

Карта загрязнения цезием-137 в 2015 г.

Карта ипрогнозируемого загрязнения территорий цезием-137 на 2026 г. и 2046 г.

Из радиоактивного стронция-90 в результате распада образуется иттрий-90, а потом уже стабильный металл цирконий. Опасен ли иттрий?

ВГ: Да, иттрий-90 также радиоактивный. Стронций, распадаясь, выделяет бета-частицу, получается иттрий. Иттрий, в свою очередь, также излучает бета-частицу.

Но иттрий имеет очень короткий период полураспада - 64 часа, при расчете опасности по стронцию автоматически учитывают и иттрий. Сколько было стронция - столько будет и иттрия. Накопления не происходит. Но бета-излучение иттрия опаснее, чем излучение стронция, для живых организмов, и фактически, когда мы говорим об опасности стронция, это не совсем верно. Подразумевается иттрий.

Карта загрязнения территорий стронцием-90 и изотопами плутония в 2015 г.

Организм принимает цезий и стронций за калий и кальций

- Каково их воздействие на живые организмы?

ВГ: Стронций находится в одном столбце таблицы Менделеева с кальцием. И живые организмы определяют их как элементы со схожими свойствами: эти вещества накапливаются в костях, в отличие от цезия-137, который (как и калий) накапливается в мягких тканях. А природа предусмотрела отличный способ выведения шлаков из мягких тканей организма - мочеполовая система. Есть такое понятие - период полувыведения из организма. Для цезия это - пара месяцев. Значит, за год он почти полностью из организма выводится.

А для костей такую систему природа не предусмотрела. Поэтому накопленное в них почти никак не выводится. Бета-излучение накопленного в костях стронция воздействует на красный костный мозг - кроветворный орган. При больших дозах накопленный в организме стронций может вызвать рак крови. Но, повторяю, речь идет об очень больших дозах. Такие дозы не получил никто из населения, лишь небольшое число ликвидаторов.

- А как стронций попадает в организм?

ВГ: Радионуклиды, стронций в частности, попадают в организм через пищу, с водой, молоком.

- Где в Беларуси можно проверить продукты питания на содержание радионуклидов?

ВГ: В Беларуси более 800 лабораторий занимаются радиационным контролем пищевой продукции. Практически на любом предприятии, которое занимается пищевым производством, есть пункт радиационного контроля. Пункты радиационного контроля существуют в системе Минздрава (санитарно-эпидемиологические учреждения), на крупных рынках.

- Накопленный в костях стронций ведет себя так же, как в природе? Распадается в иттрий, а затем в цирконий?

ВГ: Да, но концентрация этого вещества в организме микроскопическая.

Период полураспада - 432 года

В последнее время стали говорить о новом радиационном изотопе - америции, который образуется в результате распада радиоактивного плутония. Но сначала задам вопрос о плутонии: где его больше всего выпало после Чернобыльской аварии?

ВГ: Цезий и стронций - осколки деления ядер урана. Но, помимо осколков в реакторе, образуются ядра трансурановых элементов, потяжелее урана. Преобладающую роль играют четыре их вида: плутон-238, плутон-239, плутон-240 и плутон-241. Они образуюся в недрах реактора и были выброшены в атмосферу после аварии. Это тяжелые вещества: 97% их выпало в радиусе примерно 30 километров вокруг Чернобыля. Это отселенная зона, куда человеку попасть не так-то просто. Три из этих изотопов - 238, 239 и 240 - имеют альфа- излучение. По силе своего воздействия на живые организмы альфа-излучение в 20 раз опаснее, чем бета- и гамма-излучения.

Но вот парадокс: плутоний-241 имеет бета-излучение. Казалось бы, вреда от него меньше. Но именно он во время распада превращается в америций-241 - источник альфа-излучения. Период полураспада плутония-241 - 14 лет. То есть, два периода уже прошло, и три четверти выпавшего вещества превратилось в америций.

Плутония-241 во время аварии на ЧАЭС выпало больше всего - это связано с техническими характеристиками реактора. И вот теперь он превращается в америций-241. Ранее в 30-километровой зоне вокруг реактора и за ее пределами америция не было, а теперь он появляется. Его содержание возрастает и за пределами 30-километровой зоны, где трансураны были, но в количествах не превышающих допустимый уровень. И теперь нужно следить, превысит ли содержание америция допустимый уровень или нет.

Допустимый уровень

- А какой допустимый уровень?

ВГ: Законодательство америций-241 пока не учитывает, и точные допустимые нормы его содержания в природе не определены. Но они должны быть примерно такие, как и для других изотопов с альфа-излучением. И сейчас мы наблюдаем тревожную ситуацию: в зонах, расположенных близко от реактора, растет уровень альфа-излучения и возрастают размеры этих зон. Прогноз - к 2060 году америция там станет вдвое больше, чем сейчас там насчитывается всех изотопов плутония вместе взятых. А период полураспада америция - 432 года. Так что эта проблема на долгие-долгие годы.

От облучения снаружи защитит одежда

- В интернете пишут, что у излучения америция очень высокая проникающая способность.

ВГ: Проникающая способность альфа-излучения мизерная. Но при условии, что радиация воздействует на организм снаружи. От такого облучения можно укрыться листом бумаги - и бумага вбирает в себя альфа-излучение. Для человека роль такой бумаги выполняет ороговевший верхний слой кожи. Да и одежду надо учесть - ведь никто голый по зоне не бегает. Но есть еще облучение внутреннее - в случае, если источник альфа-излучения попадает в организм. С пищей, например. И оно уже опасное, так как изнутри организму нечем от него защититься. 80-90% полученных населением доз облучения сегодня, а также связанных с радиацией заболеваний, - результат внутреннего облучения.

- В каких органах накапливается америций?

ВГ: В костях, как и стронций. Это опасный радионуклид. Но, повторяю, в панику впадать не стоит. Нужно проводить исследования, измерения.

Правда ли, что америций имеет большую летучесть по сравнению с исходным плутонием и поэтому ему проще «захватывать» новые территории?

ВГ: Летучесть приблизительно такая же. Возможно, он имеет большую, чем плутоний способность переходить из почвы в растения, но это еще надо проверять.

Радикальный прогноз: вплоть до отселения части Речицкого района

- Ведутся ли исследования содержания америций в почве, его распространения?

ВГ: Да. Этим занимается Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник - он имеет прекрасную лабораторию, благодаря нашим западным партнерам. Также соответствующим оборудованием располагают Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.

Но простой фермер или председатель колхоза, сможет ли он в ближайшей из тех 800 лабораторий радиационного контроля проверить свою продукцию на содержание америция?

ВГ: Выявление америция возможно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием. Это длительное и дорогостоящее исследование. Но, если кто-то обратится в указанные выше институции, думаю, там им помогут. В большинстве из названных 800 лабораторий можно определить уровень цезия-137 и калия-40. На стронций исследования делают не везде.

- Какие территории Беларуси заражены (или могут быть в последующие годы заражены) америцием?

ВГ: В отношении этого ученые спорят. Некоторые считают, что ситуация очень серьезная, и даже часть Речицкого района может попасть в зону заражения.

- И какие меры можно предпринимать, чтобы уберечься?

ВГ: Повторяю, это только версия. Но в крайнем случае никакие меры не помогут. Только контроль. И, если ситуация будет складываться так, как прогнозируют упомянутые ученые, - вплоть до отселения.

Основные радионуклиды в аварийном выбросе

Из книги В.Гурачевского «Введение в атомную энергетику. Чернобыльская авария и ее последствия».

Валерий Гурачевский. Кандидат физико-математических наук, доцент. Один из инициаторов создания и руководитель Центра по радиологии и качеству продуктов в АПК при Белорусском государственном агротехническом университете. Автор более 100 научных публикаций, нескольких книг - в т.ч. книги «Введение в атомную энергетику. Чернобыльская авария и ее последствия».

В Полесском радиационном заповеднике америций обнаружили в организмах диких кабанов, потому что кабаны роют землю и едят корнеплоды с землей

О том, как изучают уровень содержания америция в почве, «НН» рассказал Вячеслав Забродский, заведующий лабораторией Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Лаборатория имеет американские альфа- и гамма-спектрометры фирмы Canberra, с помощью которых можно исследовать содержание америция и других радиоактивных изотопов в почве и продуктах питания.

Вячеслав Забродский рядом с гамма-спектрометром

Определение уровня гамма-излучения в пробах почвы и донных отложений, рассказал Вячеслав Забродский, это не дорогостоящий процесс. Однако альфа-спектрометрия требует в тысячу раз более точных измерений. Процесс занимает около семи дней и требует дорогостоящих реактивов - анализ одной пробы может стоить сумму около двух миллионов рублей. На вопрос, может ли фермер, который хочет проверить свою продукцию или почву, обратиться в лабораторию, заведующий ответил положительно. Правда, отметил он, никто пока еще не обращался.

В любой точке заповедника небольшое количество америция в почве присутствует, говорит Забродский. Может он быть и в прилегающих районах. Ученый отмечает, что как последствие ядерных испытаний америций есть в любой точке земного шара. В меньшей концентрации, конечно.

Если америций содержится в почве, почему же не меняется законодательная база, не определены нормы его содержания? Возможно, потому не торопятся, отмечает Забродский, что америций имеет достаточно низкий коэффициент перехода в живые организмы. Связано это с тем, что, например, цезий и стронций - это радиационные аналоги калия и кальция, элементов, которые являются основой биологической жизни. А америций и плутоний, из которого он образуется, воспринимаются организмом как чужеродные элементы. И остаются, таким образом, в почве и в растения не переходят.

И все же для попадания в человеческий организм этот радиоактивный лежебока шансы имеет. Например, через организмы тех, в чей рацион входит почва.

«Мы проводили исследования на диких кабанах, - говорит Забродский. - Почва составляет 2% их рациона. Америций, плутоний мы обнаружили даже в их мышечной ткани. На минимуме возможности обнаружения, но нашли».

Могут ли эти изотопы попасть в организм с дымом?

Маловероятно, отмечает Забродский. «Когда были пожары в Хойниках, мы собирали пробы частиц дыма, сажи. Цезий, стронций в них был, но плутоний, америций - нет, поскольку его нет в древесине».

Радиационная обстановка на территории Полесского радиационно-экологического заповедника

Дмитрий Павлов: Весь плутоний выпал на закрытой территории

«Законодательство менять можно и нужно, - говорит начальник управления реабилитации пострадавших территорий Департамента по ликвидации последствий Чернобыльской АЭС Дмитрий Павлов. - Но сначала нужно оценить целесообразность. У нас весь плутоний выпал на закрытой территории, в заповеднике, куда мы не пускаем ни туристов, ни пешие группы. Зачем нормы, применяемые к этой территории, распространять на всю страну?

Да, в заповеднике есть проблема: ядерное топливо во время взрыва выпало в виде дисперсных частиц. И можно подцепить эту частицу на обувь и перенести в любую сторону. Поэтому бывает ситуация, когда в одной точке радиационный фон нормальный, а через пять метров - превышешение в сотни раз».

Но проблема с америцием, считает Павлов, раздувается искусственно: «Никто почему-то не сопоставляет территории распространения америция и самоочищения почв от цезия и стронция - посмотрите, какая там будет разница в площадях. Украина и Россия завидуют нам, ведь мы не бросили эти территории. Мы не имеем столько земли, сколько в России, чтобы можно было их бросить. Там люди живут, работают. Как можно получать там чистые продукты? Например, вносятся удобрения, они подменяют собой имеющийся в почве цезий».

Карта радиационной обстановки в Гомельской области в 2015 году.

Карта радиационной обстановки в Брестской области в 2015 году.

Как измеряется уровень стронция в молоке

Также Дмитрий Павлов согласился прокомментировать громкое дело с молоком, взятым на пробу на белорусской ферме в 45 км от Чернобыля. В том молоке, по мнению журналистов Associated Press, было выявлено десятикратное превышение содержания стронция-90.

Исследование того молока, объяснил Дмитрий Павлов, осуществлялось на устройстве MKС-АТ1315 производства белорусского предприятия «Атомтех». Для определения содержания каждого из радиоактивных изотопов требуется особенным образом готовить пробу. Простейший анализ - на цезий-137. Для него достаточно литра жидкого молока, времени на такой анализ требуется 30 минут.

Анализ на стронций требует специальной подготовки пробы. Во-первых, молока должна быть не менее трех литров. Сначала его выпаривают в течение пяти дней, пропускают через специальный фильтр. Потом сухое вещество, остающееся на фильтре, сжигают. И из трех литров молока выходит пара десятков граммов сожженного вещества. В нем-то устройство и определяет уровень содержания стронция, а потом с помощью расчетных таблиц рассчитывается содержание радионуклида в исходных трех литрах молока.

Анализ на стронций тогда даже не проводился, но в протоколе измерений, который получили на руки журналисты, устройство автоматически выдало цифры по всем возможным на нем измерениям. По стронцию-90 и калия-40 это цифры произвольные, совершенно случайные, объясняет Дмитрий Павлов.

Америций - 95-й элемент таблицы Менделеева. Синтезирован в 1944 году в Чикаго. Назван в честь Америки подобно тому, как ранее выявленный элемент с похожей внешней электронной оболочкой был назван в честь Европы.

Мягкий металл, светится в темноте за счет собственного альфа-излучения. Изотоп америций-241 накапливается в выработанном оружейном плутонии - этим обусловлено наличие альфа-излучения в ядерных отходах. Период полураспада америция-241 - 432,2 года.

Схема электронных оболочек атома америция.

Провести анализ на содержание америция можно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием. Этим занимаются Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник, Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.

Подготовил Андрей Скурко

3 часа назад при взрыве грязной бомбы в автомобиле террористом-смертником погибло 30 случайных прохожих и 80 были ранены. Национальная гвардия обнаружила опасный уровень радиоактивного изотопа цезий 137 в нескольких кварталах с ветреной стороны. Цезий 137 – это побочный продукт работы ядерного реактора. Он даёт как бета, так и гамма излучения. Однако последние более опасны. Высокая доза цезия 137 может вызывать ожоги, острую лучевую болезнь и даже летальный исход.

Информация поступает в медицинский центр штата Мен. Симптомом радиоактивного облучения очень часто является тошнота и рвота, которые могут проявиться через несколько часов или пару дней. Когда гамма-лучи проходят через тело человека, то они могут оставлять незначительный уровень радиоактивности в тканях. Период полураспада цезия – 30 лет. Он способен излучать радиацию десятилетиям.

Период полураспада – это срок, за который распадается половина вещества. Он указывает на то, как долго ядро сохраняет форму, прежде чем распасться. К счастью, есть лекарство, которое может помочь.

Если человек вдохнул или проглотил цезий, то существует продукт, способных разложить его. Он называет берлинская лазурь. Но в медицинском центре штата Мен есть лишь небольшой запас этого вещества. Она была изобретена в качестве краски.

В ранний период фармакологических открытий обнаружили, что она помогает выводить талий – крысиный яд. Нам известно, что она также помогает от цезия – связывая его в кишечнике и помогая выводить его смет со стулом. Берлинская лазурь выводит цезий и должна помочь в лечении острой лучевой болезни, снизив уровень радиации в организме больных.

Через 4 часа после взрыва в приёмном отделении больницы возникает новый кризис. Оно переполнено людьми, которые жалуются на плохое самочувствие. Есть люди, которые уверены, что получили дозу облучения . У них ухудшается самочувствие, возникают головные боли. Это нормально для любой тревожной ситуации. Те, кто беспокоится и нервничает, сам генерирует симптомы болезни для своего же организма.

Персонал больницы старается успокоить толпу, но ситуация быстро ухудшается. По мере того, как распространяются новости о грязной бомбе, тысячи автомобилей выезжают на дороги. Жители Портленда спасаются от радиации бегством, но их машины и одежда уже заражены. Власти закрывают паромные переправы и автобусные сообщения, чтобы не допустить дальнейшего распространения невидимых, но очень опасных частиц.

Аэропорт также закрыт. Всё, что осталось в зоне шлейфа подлежит дезактивации до того, как сможет двигаться дальше. Корабли, поезда, автомобили. Нужно убедиться в том, что радиоактивное вещество не будет распространяться дальше. Конечно, чем дальше то эпицентра взрыва, тем меньше концентрация. На достаточном расстоянии уровень радиации не является опасным.

Берлинская лазурь — противоядие

Спустя 6 часов после взрыва у некоторых раненых наблюдается паление уровня лейкоцитов. Эти составляющие крови помогают иммунной системе организма бороться с болезнями и инфекциями. Чем ниже их уровень – тем больше риск заболеть. Если пострадавший получил достаточно большую дозу радиации, то врачам необходимо тщательно сделать за этим показателем в крови.

Биологические свойства цезия-137 (137 Сs) - одного из наиболее биологически важных радионуклидов поступивших в окружающую среду после аварии на ЧАЭС.

Свойства радионуклида 137 Сs

Цезий-137 - бета-излучатель с периодом полураспада 30.174 года. 137 Сs открыт в 1860 г. немецкими учеными Кирхгофом и Бунзеном. Название получил от латинского слова caesius - голубой, по характерной яркой линии в синей области спектра. В настоящее время известно несколько изотопов цезия. Наибольшее практическое значение имеет 137 Сs , один из наиболее долгоживущих продуктов деления урана.

Ядерная энергетика является источником поступления 137 Сs в окружающую среду. Согласно опубликованным данным в 2000 году реакторами АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено около 22,2 х 10 19 Бк 137 Сs . Выброс 137 Сs осуществляется не только в атмосферу, но и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками. Суммарная активность продуктов деления, образовавшихся в ядерном реакторе атомной подводной лодки мощностью 60 МВт при его непрерывной работе в течение одного года, достигает более 3,7 х 10 17 Вк, в том числе 137 Сs - приблизительно 24 х 10 14 Бк. Естественно, что при крупных авариях, происшедших с двумя атомными подводными лодками США («Третер» в 1963 году и «Скорпион» в 1967), большая часть радиоактивных веществ, включая 137 Сs , могла поступить в воду и явиться источником длительного загрязнения.

По своим химическим свойствам цезий близок к рубидию и калию - элементам 1 группы. Радиоизотопы цезия применяются в химических исследованиях, в гаммадефектоскопии, в радиационной технологии, в радиобиологических экспериментах. 137 Сs используется как источник -излучения для контактной и дистанционной лучевой терапии, а также для радиационной стерилизации. Изотопы цезия при любом пути поступления в организм хорошо всасываются.

После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1.0 МКи цезия-137. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС . От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни.

Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность - цезий-137 плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему. Поэтому еще в доаварийные времена содержание этого радионуклида в выращенной здесь продукции было в 35-40 раз выше, чем в центральных районах страны. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не из-за опасно высокого радиационного фона - там стало невозможным ведение сельского хозяйства.

В Украине есть места, где нельзя получать чистую продукцию даже при уровне загрязнения цезием-137 в 1 Ки/км 2 .

Биологическое действие 137 Сs

Изотопы цезия, являясь продуктами деления урана, включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время 137 Сs обнаруживается в организме различных животных и человека. Следует отметить, что стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в количествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.

Всасывание 137 Сs в ЖКТ животных и человека составляет 100%. В отдельных участках ЖКТ всасывание 137 Сs происходит с различной скоростью. По данным ученых через час после введения всасывается по отношению к введенной дозе: в желудке всасывается 7% 137 Сs , в двенадцатиперстной кишке-77%, в тощей-76%, в подвздошной-78%, в слепой-13%, в поперечно-ободочной кишке-39%.

Через дыхательные пути в организм человека поступление 137 Сs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбции цезия может существенно различаться у разных видов животных. Поступив в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.

Л. А. Булдаков, Г. К. Королев считают, что изотопы цезия больше всего накапливаются в мышцах. По данным Ю. И. Москалева после внутривенного введения 137 Сs быстро покидает кровяное русло. В первые 10 - 30 мин максимальная концентрация его регистрируется в почках (7-10% в 1 грамме ткани). Затем происходит перераспределение его, и основные количества - до 52,2% - задерживаются в мышечной ткани.

Проводили исследования по распределению 137 Сs в организме свиней. Свиньям скармливали 137 Сs с пищей однократно или повторно в течение 7 суток в суммарных дозах 2,9 или 1,6 кБк. На 1, 7, 14, 28 и 60 суток после введения изотопа животных забивали и исследовали содержание 137 Сs в мышечной ткани. Содержание активности в мышечной ткани животных, получавших 137 Сs в дозе 2,967 кБк, было почти в 2 раза выше, чем у животных, получавших 137 Сs в дозе 1,609 кБк. Уменьшение радиоактивности в мышечной ткани было наиболее выражено в первые 14 суток при обеих дозах радионуклида. Выведение 137 Сs из организма свиней осуществлялось главным образом с мочой. Скорости выведения 137 Сs при однократном и повторных введениях существенно различались. Период полувыведения изотопа при однократном введении составлял 5 суток, а при повторных- 14 суток.

В организме северных оленей, после однократного введения, 137 Сs распределятся таким образом. В мышцах накапливается 100%, в почках - 79, сердце - б7, селезенке - 60, легких - 55, печени - 48 %.

В опытах на собаках, проведенных в 1968 году, было установлено, что при однократным внутри-венным введением 137 Сs в количестве 3,5 – 14 х 10 7 Бк/кг изучал распределение по органам. Показано, что наибольшие количества 137 Сs через 19-81 суток содержатся в скелетных мышцах, печени, почках. Важно отметить, что введенная доза 137 Сs и пол животных не влияют на распределение нуклида по органам и тканям.

Определение 137 Сs в организме человека проводят по измерению гамма-излучения от тела и бета-, гамма-излучению от выделений (моча, кал). Для этой цели используют бета-гамма-радиометры и счетчик излучений человека (СИЧ). По отдельным пикам спектра, соответствующим различным гамма-излучателям, можно определить их активность в организме. С целью профилактики радиационных поражений 137 Сs все работы с жидкими и твердыми соединениями рекомендуется проводить в герметичных боксах. Для предупреждения попадания цезия и его соединений внутрь организма необходимо использовать средства индивидуальной защиты и соблюдать правила личной гигиены.

На рабочем месте без разрешения санэпидемслужбы могут находиться открытые препараты цезия с активностью 0,37- 3,7 мБк (10-100 мкКи).

Неотложная помощь при остром поражении изотопами цезия

Неотложная помощь при поражении изотопами 137 Сs заключается в дезактивации рук и лица водой с мылом, моющими порошками «Эра», «Астра». Необходимо провести промывание носоглотки и ротовой полости водой или физиологическим раствором.

Для ускорения выведения цезия из организма рекомендуют применять в качестве сорбентов: ферроцин, 1,0: 100 мл воды, или бентонит, 20,0: 200 мл воды, с последующим вызыванием рвоты (1 % -ный апоморфин - 0,5 мл под кожу), или обильное промывание желудка водой. После очистки желудка повторное назначение курса лечения ферроцином (1,0 г 2-3 раза в сутки в течение 15-20 суток). В тяжелых случаях гемодиализ (применение аппарата «Искусственная почка»). Всемерное повышение водносолевого обмена. Назначение ацетата калия, 30,0: :200,0, по 1 столовой ложке 5 раз в день. Калиевая диета (изюм, курага) Внутривенное введение лимоннокислого натрия 10% -ного – 2 - З мл. Мочегонные с водной нагрузкой. Внутрь димедрол 0,05 г, антибиотики.

Допустимое поступление 137 Сs в организм человека не должно превышать 7,4 х 10 2 Бк/сутки. Допустимое годовое поступление 137 Сs в организм персонала через органы дыхания составляет 13,3 х 10 4 Бк/год. Допустимая концентрация 137 Сs в воздухе рабочих помещений 5,18 х 10 -1 Бк/л, в воде - 5,5 х 10 2 Бк/л, в атмосферном воздухе 18 х 10 -3 Бк/л.

Миграция 137 Сs в почвах

Выпавший, после аварии на ЧАЭС , на почву 137 Сs прочно удерживается в верхнем гумусированном слое. Со временем происходят его физико-химические превращения, осуществляется миграция по почвенному профилю, накопление растительностью. Для цезия характерно поглощение минеральной частью почв. Элемент внедряется в кристаллические решетки глинистых минералов, прочно связываясь там самой тонкодисперсной частью почвы. Наиболее интенсивно цезий поглощается вермикулитом, флогопитом, гидрофлогопитом, асканитом, гумбрином. Сорбция цезия почвенным поглощающим комплексом после его выпадения в почву осуществляется в первое время крупнодисперсными частицами, смещаясь затем в сторону поглощения мелкодисперсной фракцией. За семь лет доля цезия, фиксированного минеральной частью почвы, увеличилась в серых лесных почвах в 2,5 раза, дерново-подзолистых -4,5 раза, в черноземных - 7 раз и может достигать 80-95% валового содержания элемента в почве. Прочно связывается цезий почвенной органикой, образуя, в частности, гуматы и фульваты. Последние характеризуются значительно большей подвижностью. Увеличивают подвижность металла водорастворимые органические вещества, образующиеся при разложении растительности. При миграции цезия в глубь почвенного горизонта выделяют два типа массопереноса - быстрый (обусловленный передвижением металла вместе с тонкодисперсными частицами) и медленный (обусловленный передвижением водорастворимых форм). В суглинистых разностях дерново-подзолистых почв наблюдается только медленный перенос, в супесчаных и песчаных - и медленный, и быстрый с преобладанием последнего. В среднем доля быстрого переноса составляет 15% всех мигрирующих форм цезия.

Н. В. Тимофеевым-Ресовским с соавторами 137 Сs выделен в отдельную группу изотопов по характеру поведения в системе почва - раствор - в группу, обладающую признаками обменного и необменного поведения. Наиболее важным фактором миграции цезия в системе почва - раствор является изменение его собственной концентрации (он по-разному мигрирует в почвах-грунтах в зависимости от того, в каком количестве находится в них: поведение цезия в системе необменное при микроконцентрациях и обменное в области макроконцентраций).

В силу незначительной гидролизации сорбция 137 Сs слабо зависит от рН почвенного раствора.

Отмечено накопление 137 Сs в пойменных почвах, обусловленное дополнительным привнесением с механическими взвесями во время паводков. В пойменных почвах 137 Сs , как правило, задерживается в верхнем 5-сантиметровом слое. Однако в тех случаях, когда поверхностные горизонты пойменных почв представлены слоями легкого механического состава с низким содержанием гумуса, 137 Сs выщелачивается из этих горизонтов и задерживается в нижележащих. Миграционная способность 137 Сs повышена и в некоторых торфяных почвах, где он энергично поступает в растения. Японские исследователи отмечают факты проникновения 137 Сs в породы (невыветрелые базальты) на глубину 3-5 см.

Накопление радионуклида 137 Сs 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 137 Сs в 7 раз более доступен для растений, чем 137 Сs . 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.

Литература:

• Бударников В.А., Киршин В.А., Антоненко А.Е. Радиобиологический справочник. – Мн.: Уражай, 1992. – 336 с.
• Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.
• Журавлев В.Ф. Токсикология радиоактивных веществ. – 2-е, изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 336 с.

Радиоактивный цезий-137

Об авторе

Иван Яковлевич Василенко, доктор медицинских наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР, ведущий научный сотрудник Государственного научного центра РФ - Института биофизики. Область научных интересов - токсикология продуктов ядерного деления, радиационная гигиена.

Введение

Среди антропогенных радионуклидов , глобально загрязняющих биосферу , особого к себе внимания требует радиоактивный цезий - один из основных источников, формирующих дозы внешнего и внутреннего облучения людей. Известно 34 изотопа цезия с массовыми числами 114-148, из них только один ( 133 Cs ) стабильный , остальные - радиоактивны.

133 Cs относится к рассеянным элементам. В незначительных количествах он содержится практически во всех объектах внешней среды. Кларковое (среднее) содержание нуклида в земной коре - %, в почве - %. Цезий - постоянный микроэлемент растительных и животных организмов: в живой фитомассе содержится в количестве %, в организме человека - примерно 1 г. Этот нуклид поступает в основном с пищей в количестве 10 мкг/сут. Выводится из организма преимущественно с мочой (в среднем 9 мкг/сут). Биологическая роль цезия до сих пор окончательно не раскрыта.

Из радиоактивных изотопов цезия наиболее интересен 137 Cs с периодом полураспада 30 лет. 137 Cs - -излучающий нуклид со средней энергией -частиц 170.8 кэВ. Его дочерний нуклид 137m Ba имеет период полураспада 2.55 мин и испускает -кванты с энергией 661 кэВ. 137 Cs широко применяется в медицине (для диагностики и лечения), радиационной стерилизации, дефектоскопии и во многих других технологиях. Другие радиоизотопы цезия имеют меньшее значение.

Известно, что выброс радиоактивного цезия в окружающую среду происходит в основном в результате испытаний ядерного оружия и аварий на предприятиях атомной энергетики. В реакторах выход 137 Cs зависит от делящегося материала и энергии нейтронов , вызывающих деление, и составляет по активности 5.1-6.3%. Относительное содержание радиоцезия в продуктах деления меняется с их "возрастом" (табл.1).

Таблица 1

Испытание ядерного оружия - один из наиболее значимых источников радиоактивного загрязнения планеты, в том числе 137 Cs . К началу 1981 г. суммарная активность поступившего в окружающую среду 137 Cs достигла 960љПБк. Плотность загрязнения в Северном и Южном полушариях и в среднем на земном шаре составляла соответственно 3.42; 0.86 и 3.14 кБк/м 2 , а на территории бывшего СССР в среднем - 3.4љкБк/м 2 .

В ядерных реакторах в процессе их эксплуатации накапливаются продукты деления (фиссиум) и трансурановые элементы , суммарная активность которых огромна. Среди радионуклидов фиссиума радиоизотопы цезия занимают значительное место (табл.2). На 1љМВт (эл. мощности ) этого радионуклида за год образуется столько, что его активность составляет 130 ТБк (Т, тера - 1012). Суммарное накопление нуклида в реакторах всего мира (в пересчете на активность) к концу столетия достигнет 900 ЭБк (Э, экса - 1018), что примерно в тысячу раз больше количества поступивших во внешнюю среду радионуклидов при ядерных взрывах.

Таблица 2

Известно, что при нормальных условиях эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов, в том числе радиоактивного цезия, незначительны. Подавляющее количество продуктов ядерного деления остается в топливе. По данным дозиметрического контроля, концентрация цезия в районах расположения АЭС лишь незначительно превышает концентрацию нуклида в контрольных районах, где загрязнение среды происходит за счет испытаний ядерного оружия . Объем выбросов радионуклидов зависит от конструктивных особенностей реакторов, времени их эксплуатации, способа очистки и состояния оборудования. Источником загрязнения могут быть и радиохимические заводы (РХЗ) по переработке отработанных твэлов , и хранилища радиоактивных отходов. По прогнозу Научного комитета по действию атомной радиации при ООН (НКДАР), выбросы радиоцезия к 2000љг. могут достигнуть 1.5-5.2 ТБк.

Чрезвычайно сложные ситуации возникают после аварий, когда во внешнюю среду поступает огромное количество радионуклидов и загрязнению подвергаются большие территории. Например, при аварии на Южном Урале в 1957 г. произошел тепловой взрыв хранилища радиоактивных отходов, и в атмосферу поступили радионуклиды с суммарной активностью 74 ПБк, в том числе 0.2 ПБк 137 Cs . При пожаре на РХЗ в Уинденейле в Великобритании в 1957љг. произошел выброс 12 ПБк радионуклидов, из них 46 ТБк 137 Cs . Технологический сброс радиоактивных отходов предприятия "Маяк" на Южном Урале в р.Течу в 1950 г. составил 102љПБк, в том числе 137 Cs 12.4 ПБк. Ветровой вынос радионуклидов из поймы оз.Карачай на Южном Урале в 1967љг. составил 30 ТБк. На долю 137 Cs пришлось 0.4 ТБк. Настоящей катастрофой стала в 1986 г. авария на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС): из разрушенного реактора было выброшено 1850 ПБк радионуклидов, при этом на долю радиоактивного цезия пришлось 270 ПБк. Распространение радионуклидов приняло планетарные масштабы. На Украине, в Белоруссии и Центральном экономическом районе Российской Федерации выпало более половины от общего количества радионуклидов, осевших на территории СНГ. Известны случаи загрязнения внешней среды в результате небрежного хранения источников радиоактивного цезия для медицинских и технологических целей.

Миграция во внешней среде

Цезий легко мигрирует во внешней среде, чему способствуют два обстоятельства. Во-первых, 137 Cs - конечный продукт цепочки распадов:
,
в которой йод и ксенон присутствуют в газовой фазе . При ядерных взрывах образуются мелкодисперсные частицы, адсорбирующие цезий и медленно выпадающие на поверхность земли. Процесс выпадения ускоряют атмосферные осадки и агрегация частиц с образованием более крупных. Во-вторых, при всех (кроме подземных) ядерных взрывах и аварийных выбросах предприятий атомной энергетики выпадения содержат цезий в хорошо растворимой форме, что имеет принципиальное значение в процессах его миграции. При наземных взрывах на силикатных почво-грунтах образуются слаборастворимые частицы. Содержание радионуклида в атмосферных осадках при ядерных взрывах в слаборастворимой форме колебалось в широких пределах - 3.3-82.4% (мас).

Выпавший на поверхность земли радиоактивный цезий перемещается под воздействием природных факторов в горизонтальном и вертикальном направлениях. Горизонтальная миграция происходит при ветровой эрозии почв, смывании атмосферными осадками в низменные бессточные участки. Скорость миграции зависит от гидрометеорологических факторов (скорости ветра и интенсивности атмосферных осадков), рельефа местности, вида почв и растительности и физико-химических свойств нуклида.

Вертикальный перенос цезия происходит с фильтрационными токами воды и связан с деятельностью почвенных животных и микроорганизмов, выносом из корнеобитаемого слоя почвы в наземные части растений и др. Подвижность и биологическая доступность нуклида со временем снижается в результате перехода в "слабообменное" состояние.

В первые годы после выпадения цезий в основном содержится в верхнем, 5-10-сантиметровом, слое почвы независимо от ее вида. Удержание нуклида происходит благодаря высокому содержанию в верхнем слое мелкодисперсных фракций (особенно глинистых) и органических веществ, повышающих сорбционные свойства почвы. Проникновение радиоактивного цезия на глубины 30-50 см, очевидно, занимает десятки и сотни лет, однако перераспределение его по профилю почвы может произойти и быстрее - в результате сельскохозяйственной деятельности. В этом случае нуклид относительно равномерно рассредоточивается в пределах всего пахотного слоя.

Как правило, "путешествие" 137 Cs по пищевым цепочкам начинается с растений, куда нуклид может попасть непосредственно в момент радиоактивных выпадений, либо косвенно - через листья, стебли и корневую систему с пылью и водой. Уровни поверхностного загрязнения растений определяются их морфологическими особенностями и физико-химическими свойствами выпадающих аэрозолей . Известно, что растения способны задерживать аэрозоли с размером частиц менее 45 мкм. Особенно высокое содержание радионуклидов отмечено у лишайников, чая и хвойных деревьев, что связано с их биологическими особенностями. Относительно аэрозольного цезия установлено, что более всего он накапливается в капусте, далее по убыванию - свекле, картофеле, пшенице и естественной травянистой растительности. Накопление цезия в растительном покрове (разнотравье) относительно содержания этого нуклида в окружающией среде в средней полосе колеблется от 0.1 до 0.36. Со временем уровни загрязнения растений снижаются в результате прямых потерь (под действием дождя и ветра) и прироста биомассы: так, примерно в течение двух недель содержание нуклидов в пастбищной растительности уменьшается вдвое.