Основы радиационной безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов

Радиоактивность — самопроизвольный распад атомных ядер некоторых элементов, приводящий к изменению их атомного номера и массового числа. Радиоактивный распад не может быть остановлен или ускорен, осуществляется со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада — вре­менем, в течение которого распадается половина всех атомов. Распад радиоак­тивных элементов сопровождается потоками ионизирующих излучений, каждое из которых характеризуется своими физико-химическими свойствами: альфа- излучение представляет собой поток положительно заряженных частиц (атомов гелия), скорость которых может достигать 20 000 км/с; вследствие наличия по­ложительного заряда а-частицы отклоняются в магнитном поле (к северному по­люсу). £ета-излучение -— поток отрицательно заряженных частиц (электронов), движущихся со скоростью света; вследствие наличия отрицательного заряда электроны отклоняются в магнитном поле (к южному полюсу). Лзлшя-излуче-ние — коротковолновое магнитное излучение, близкое по свойствам к рентге­новскому; распространяется со скоростью света, в магнитном поле не отклоняет­ся, обладает высокой энергией — от нескольких тысяч до нескольких миллионов электронвольт.

В системе СИ единицей измерения радиоактивности служит беккерелъ (Бк) — одно ядерное превращение в секунду.

Уровень облучения населения оценивают в единицах эквивалентной дозы — зивертах (Зв). 1 зиверт — это эквивалентная доза любого вида излучения, погло­щенная биологической тканью массой 1 кг и создающая такой же биологический эффект, что и поглощенная доза в 1 грей фотонного излучения. 1 грэй (Гр) — это поглощенная доза излучения, соответствующая 1 Дж энергии ионизирующего излучения любого вида, переданной облученному веществу массой 1 кг.

Радиационный фон Земли складывается из трех компонентов:

• космическое излучение;

• естественные радионуклиды, содержащиеся в почве, воде, воздухе, дру­
гих объектах окружающей среды;

• искусственные радионуклиды, образовавшиеся в результате деятельнос­
ти человека (например, при ядерных испытаниях); радиоактивные отходы, от­
дельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском
хозяйстве.

К природным источникам облучения человека относят следующие.

1. Космическое излучение. Доза космогенных радионуклидов практически
полностью обусловлена воздействием изотопа углерода-14 (¹⁴С), образующего­
ся при взаимодействии космического излучения с атмосферным воздухом, и со­
ставляет 12 мкЗв/год.

2. Ингаляция. Наибольший вклад в суммарную дозу облучения населения
дает ингаляция долгоживущих природных радионуклидов уранового ряда изо­
топов радия, их короткоживущих дочерних продуктов, находящихся в воздухе
помещений и атмосферном воздухе, а также радионуклидов ториевого ряда. Эта
доза обусловлена облучением легочного эпителия короткоживущими дочерни­
ми продуктами радона-222 (²²²Rn), а также дозой, полученной за счет раство­
рения газообразного ²²²Rn в крови и последующего облучения внутренних ор­
ганов человека. Суммарная эффективная доза при ингаляции составляет около
1260 мкЗв/год.

3. Поступление с пищей и водой. Доза внутреннего облучения за счет
поступления природных радионуклидов с водой и пищей включает две состав­
ляющие:

а) доза, обусловленная воздействием калия-40 (⁴⁰К). Эта доза практически
одинакова для всех людей и не может быть существенно изменена. Содержание
стабильного калия-39 (³⁹К) в организме человека регулируется водно-солевым
балансом. Калий-40 поступает и выводится из организма в постоянном соотно­
шении со стабильным калием. Поэтому содержание ⁴⁰К в организме человека
постоянно и не зависит от его поступления в организм;

б) доза, создаваемая радионуклидами уранового и ториевого рядов. Эта
доза пропорциональна годовому поступлению указанных радионуклидов с про­
дуктами питания и водой. Среди радионуклидов уранового и ториевого рядов на­
ибольший вклад в облучение людей вносят свинец-210 (²¹⁰РЬ), который возника­
ет при распаде ²²²Rn и его короткоживущих дочерних продуктов, содержащихся в
атмосферном воздухе. Свинец-210 и образующиеся при его распаде висмут-210
(^2!0Bi) и полоний-210 (²¹⁰Ро) осаждаются на земную поверхность, создавая гло­
бальные выпадения природных радионуклидов, что приводит к радиоактивному
загрязнению воды, поверхности водоисточников, травы и сельскохозяйственных
растений.

Несмотря на то что основная часть дозы внутреннего облучения населения обусловлена поступлением природных радионуклидов с пищей, их содержание в продуктах питания в настоящее время не нормируется.

Наибольшая доза облучения населения искусственными источниками создается при использовании излучения в медицине, в первую очередь при про­ведении рентгено-диагностических процедур. Вторыми по значимости являют­ся глобальные выпадения радионуклидов, в основном цезия-137 (ⁱ³⁷Cs) и строн-ция-90 (⁹⁰Sr), в результате испытаний ядерного оружия в атмосфере. Наибольшая создаваемая ими доза была зафиксирована в 1963 г. (140 мкЗв/год). После запре­щения ядерных испытаний она непрерывно снижается и на сегодняшний день составляет 5 мкЗв/год.

В настоящее время при глобальных выпадениях искусственных радионукли­дов создаются дозы примерно в 10 раз меньшие, чем при глобальных выпадени­ях природных радионуклидов. Так, доза облучения населения, проживающего на территориях, подвергшихся радиоактивному заражению, составляет 2 мкЗв/год. В основном эта доза обусловлена последствиями Чернобыльской аварии 1986 г. Дозы от всех остальных аварий значительно ниже: текущие выбросы и сбросы АЭС и других радиационных объектов дают крайне малый вклад в среднюю дозу облучения населения.

На сегодняшний день наиболее опасными для организма человека техно­генными радионуклидами являются радионуклиды ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr, период полурас­пада которых составляет приблизительно 30 лет. Это означает, что через 30 лет после аварии на Чернобыльской АЭС, т. е. к 2016 г., распадется только половина ядер атомов этих элементов, а к 2190 г. останется около 1 % нераспавшихся ядер атомов (закон распада радиоактивных элементов является обратно-экспоненци­альной зависимостью).

Биологическое воздействие ядерных излучений на живые объекты включа­ет два этапа:

1) первичное действие излучения на биохимические процессы, функции
я структуры органов и тканей;

2) нейрогенные и гуморальные сдвиги, возникающие в организме под влия­нием радиации: нарушением обмена веществ, ферментативных процессов и пр.

В результате взаимодействия излучений с биосредой живому организму передается определенная доля энергии. Основная величина, характеризующая действие излучения на организм, находится в прямой зависимости от количества поглощенной энергии.

При одних и тех же количествах радиации внутреннее облучение во много раз опаснее внешнего, так как, во-первых, резко увеличивается время облуче­ния из-за того, что попавшие внутрь организма радионуклиды вступают в хи­мическую связь с различными элементами ткани и медленно из нее выводятся; во-вторых, расстояние от источника облучения до облучаемой ткани уменыпа ется практически до нуля. Радионуклиды отлагаются внутри организма нерав­номерно и могут концентрироваться вблизи особо чувствительных к излучению и важных для жизнедеятельности органов или непосредственно в них (крити­ческие органы — красный костный мозг, щитовидная железа, половые органы, селезенка).

Результатом биологического действия радиации является нарушение нор­мальных биохимических процессов с последующими функциональными и мор­фологическими изменениями в клетках и тканях, определяющими в конечном счете механизм развития и специфику патологического процесса. Под действи­ем радиации в организме образуются токсические вещества (радиотоксины), вы­зывающие качественные и количественные изменения биологических свойств крови, лимфы, тканевой жидкости и других сред. К токсичным агентам можно отнести гормоны, ферменты, продукты обмена веществ и распада тканей. На­пример, при облучении увеличивается выделение надпочечных гормонов, что приводит к повышению содержания гликогена в печеночной ткани.

При попадании в организм радиоактивные изотопы любого химического элемента участвуют в обмене веществ точно так же, как и стабильные изотопы данного элемента. Действие радионуклидов, попавших организм, не отличается от действия внешних Источников излучения. Их особенностью является лишь то, что они, включаясь в обмен веществ, могут оставаться в тканях в течение длительного времени. Активность радионуклидов нельзя погасить ни химичес­кими, ни физическими средствами.

При поступлении в организм радионуклидов большое влияние на степень биологического действия оказывает наличие нерадиоактивных химических эле­ментов-аналогов. Элементами-аналогами являются кальций и стронций. Щелоч­ноземельный изотоп стронция-90 вытесняет кальций из его соединений.

Цезий-137 всасывается в желудочно-кишечном тракте полностью, распро­страняется в организме равномерно, преимущественно в мягких тканях. Степень всасывания в кишечнике стронция-90 составляет 9-60 %, так как щелочнозе­мельные элементы образуют труднорастворимые соединения, накапливается он в основном в костной ткани.

Распределение радионуклидов в организме слабо зависит от возраста. Для всех радионуклидов критическими органами являются кроветворная система и половые железы, так как в них даже при малых дозах радиации происходят существенные изменения. У беременных радиоактивные изотопы проходят че­рез плаценту и откладываются в тканях плода. Наиболее интенсивное всасыва­ние и депонирование происходит у молодого растущего организма. Так, строн-ций-90 сначала в большом количестве откладывается в губчатых, а в дальней­шем - в компактных частях костей. Стронций-90 токсичнее цезия-137 в 10 раз и плохо выводится из организма.

Дата добавления: 2014-11-18