федеральное бюджетное учреждение здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл»
В почве присутствуют почти все известные в природе химические элементы, в том числе и радионуклиды. Радионуклиды – химические элементы, способные к самопроизвольному распаду с образованием новых элементов, а также образованные изотопы любых химических элементов. Следствием ядерного распада является ионизирующая радиация в виде потока альфа-частиц (поток ядер гелия, протонов) и бета-частиц (поток электронов), нейтронов, гамма-излучение и рентгеновское излучение. Это явление получило название радиоактивность. Химические элементы, способные к самопроизвольному распаду называются радиоактивными. Наиболее употребляемый синоним ионизирующей радиации радиоактивное излучение.
Радиоактивность почв обусловлена содержанием в них радионуклидов. Различают естественную и искусственную радиоактивность. Естественная радиоактивность почв вызывается естественными радиоактивными изотопами, которые всегда в тех или иных количествах присутствуют в почвах и почвообразующих породах. Естественные радионуклиды подразделяют на 3 группы. Первая группа включает радиоактивные элементы – элементы, все изотопы которых радиоактивны: уран (238U, 235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон (222Rn, 220Rn). Во вторую группу входят изотопы «обычных» элементов, обладающие радиоактивными свойствами: калий (40К), рубидий (87Rb), кальций (48Са), цирконий (96Zr) и др. Третью группу составляют радиоактивные изотопы, образующиеся в атмосфере под действием космических лучей: тритий (3Н), бериллий (7Ве, 10Ве) и углерод (14С).
По способу и времени образования радионуклиды подразделяют на: первичные – образовавшиеся одновременно с образованием планеты (40К, 48Сa, 238U); вторичные продукты распада первичных радионуклидов (всего 45 – 232Th, 235U, 220Rn, 222Rn, 226Ra и др.); индуцированные – образовавшиеся поддействием космических лучей и вторичных нейтронов (14С, 3Н, 24Na). Всего насчитывают более 300 природных радионуклидов. Валовое содержание естественных радиоактивных изотопов в основном зависит от почвообразующих пород. Почвы, сформировавшиеся на продуктах выветривания кислых пород, содержат радиоактивных изотопов больше, чем образовавшиеся на основных и ультраосновных породах; тяжелые почвы содержат их больше, чем легкие. Естественные радиоактивные элементы распределяются по профилю почв обычно относительно равномерно, но в некоторых случаях они аккумулируются в иллювиальных и глеевых горизонтах. В почвах и породах присутствуют преимущественно в прочно связанной форме.
Искусственная радиоактивность почв обусловлена поступлением в почву радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Образование изотопов в почвах может происходить вследствие наведенной радиации. Наиболее часто искусственное радиоактивное загрязнение почв вызывают изотопы 235U, 238U, 239Pu, 129I,131 I , 140 Ba , 106 Ru , 90 Sr , 137 Cs и др.
Экологические последствия радиоактивного загрязнения почв заключаются в следующем. Включаясь в биологический круговорот, радионуклиды через растительную и животную пищу попадают в организм человека и, накапливаясь в нем, вызывают радиоактивное облучение. Радионуклиды, подобно многим другим загрязняющим веществам, постепенно концентрируются в пищевых цепях. В экологическом отношении наибольшую опасность представляют 90Sr и 137Cs. Это обусловлено длительным периодом полураспада (29,1 лет – 90Sr и 30,0 лет – 137Cs), высокой энергией излучения и способностью легко включаться в биологический круговорот, в цепи питания. Стронций по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей, а цезий близок к калию и включается во многие реакции живых организмов. Искусственные радионуклиды закрепляются в основном (до 80-90%) в верхнем слое почвы: на целине – слое 0-10 см, на пашне – в пахотном горизонте. Наибольшей сорбцией обладают почвы с высоким содержанием гумуса, тяжелым гранулометрическим составом, богатые монтмориллонитом и гидрослюдами, с непромывным типом водного режима. В таких почвах радионуклиды способны к миграции в незначительной степени.
По степени подвижности в почвах радионуклиды образуют ряд 90 106 137 129 239 Sr > Ru > Ce > J > Pu . Скорость естественного самоочищения почв от радиоизотопов зависит от скоростей их радиоактивного распада, вертикальной и горизонтальной миграции. Период полураспада радиоактивного изотопа – время, необходимое для распада половины количества его атомов.
Особенность радиоактивного загрязнения почвенного покрова заключается в том, что количество радиоактивных примесей чрезвычайно мало, иони не вызывают изменений основных свойств почвы – рН, соотношения элементов минерального питания, уровня плодородия. Поэтому, в первую очередь, следует лимитировать (нормировать) концентрации радиоактивных веществ, поступающих из почвы в продукцию растениеводства. Поскольку в основном радионуклиды являются тяжелыми металлами, то основные проблемы и пути нормирования, санации и охраны почв от загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами в большей степени сходны и зачастую могут рассматриваться вместе.
Республика Марий Эл радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС не подверглась. Загрязнение территории обусловлено лишь глобальными атмосферными выпадениями. Фоновые значения радиоактивного загрязнения почвы, обусловленные глобальными выпадениями, представлены в табл. 1.
Источник
Радиоактивное загрязнение почвы
Активная деятельность человека очень часто неблагоприятно сказывается на окружающем мире живой и неживой природы. Бурное развитие промышленности, сельского хозяйства, трудности утилизации отходов — все это серьезно угрожает экологии планеты. С появлением атомной энергетики и усовершенствованием ядерного оружия возникла еще одна проблема — радиоактивное загрязнение почв, водоемов, атмосферы. Радиоактивное загрязнение почвы – это превышение в ней концентрации радионуклидов над показателями предельно допустимой нормы вследствие антропогенной деятельности. Загрязненные территории характеризуются значительным превышением доз внешнего и внутреннего облучения. Как происходит радиоактивное загрязнение почв? Источники загрязнения — это две группы радионуклидов: техногенные и природные. Известно, что в почве содержатся естественные радионуклиды. Но их концентрация значительно увеличивается от добычи, складирования природного сырья, переработки, внесения удобрений, их производства, сжигания угля, использования золы в качестве подкормок растениям или для изготовления строительных материалов и т.д. За счет стремительного производства и использования удобрений с каждым годом возрастает количество радиоактивно загрязненных почв. Искусственные радионуклиды массово попадают в компоненты биосферы планеты из-за ядерных взрывов. Таким образом, основными причинами, вызывающими радиоактивное загрязнение почвенного покрова, являются:
— интенсивное освоение земель сельскохозяйственного назначения;
— разработка месторождений природных ископаемых;
— захоронение радиоактивных отходов;
— выбросы радиации АЭС;
— испытание ядерного оружия.
Существует множество отрицательных последствий загрязнения почвы: непосредственное негативное влияние радиоактивных веществ на животных, растительность и человека, значительное ограничение возможности использовать почвенные ресурсы в сельскохозяйственных целях. Ведь вся продукция, которую получают с такого земельного участка, имеет превышающие норму уровня концентрации радиоактивных веществ вследствие загрязнения открытых водоемов и грунтовых вод, куда из почвы вымываются вредные соединения. Сильное загрязнение может привести к невозможности использовать пресную воду не только для питья и приготовления пищи, но и на выпаивание скоту или полив сельскохозяйственных угодий.
По вопросам проведения радиологических исследований обращаться : ФГБУ «Ставропольская МВЛ»
Источник
Радиоактивное загрязнение почв
В почвах присутствуют почти все известные в природе химические элементы, в том числе и радионуклиды.
Радионуклиды – химические элементы, способные к самопроизвольному распаду с образованием новых элементов, а также образованные изотопы любых химических элементов. Следствием ядерного распада является ионизирующая радиация в виде потока
— альфа-частиц (поток ядер гелия, протонов),
— бета-частиц (поток электронов),
— нейтронов,
— гамма-излучение,
— рентгеновское излучение.
Это явление получило название радиоактивность.
Химические элементы, способные к самопроизвольному распаду называются радиоактивными. Наиболее употребляемый синоним ионизирующей радиации – радиоактивное излучение.
Ионизирующее излучение – поток заряженных или нейтральных частиц и электромагнитных квантов, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации и возбуждению ее атомов и молекул.
Ионизирующие излучения имеют
— электромагнитную (гамма- и рентгеновское излучения) и
— корпускулярную (альфа-излучение, бета-излучение, нейтронное излучение) природу.
Гамма-излучение – это электромагнитное излучение, обусловленное гамма-лучами (дискретными пучками или квантами, называемыми фотонами), если после альфа- или бета-распада ядро остается в возбужденном состоянии. Гамма-лучи в воздухе могут проходить значительные расстояния. Фотон гамма-лучей с высокой энергией может проходить сквозь тело человека. Интенсивное гамма-излучение может повредить не только кожу, но и внутренние органы. Защищают от этого излучения плотные и тяжелые материалы, железо, свинец. Гамма-излучение можно создавать искусственно в ускорителях зараженных частиц (микротрон), например, тормозное гамма-излучение быстрых электронов ускорителя при их попадании на мишень.
Рентгеновское излучение – аналогично гамма-излучению. Космическое рентгеновское излучение поглощается атмосферой. Рентгеновские лучи получают искусственно, они приходятся на нижнюю часть энергетического спектра электромагнитного излучения.
Радиоактивное излучение — естественный фактор в биосфере для всех живых организмов, да и сами живые организмы обладают определенной радиоактивностью. Среди биосферных объектов почвы обладают наиболее высокой естественной степенью радиоактивности. В этих условиях природа благоденствовала многие миллионы лет, разве что в исключительных случаях при геохимических аномалиях, связанных с месторождением радиоактивных пород, например, урановых руд.
В XX человечество столкнулось с радиоактивностью запредельно превышающей естественную, а следовательно и биологически анормальную. Первыми пострадавшими от избыточных доз радиации были великие ученые, открывшие радиоактивные элементы (радий, полоний) супруги Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри. А затем: Хиросима и Нагасаки, испытания атомного и ядерного оружия, многие катастрофы, в том числе Чер-нобыльская и т.д.
Действие радиации зависит от энергии частиц и силы излучения, то есть числа частиц, вылетающих в единицу времени.
Сила излучения измеряется в беккерелях (1 Бк = 1 распад в секунду) или кюри (1 Ки = 3,7⋅10 10 Бк). Дозу излучения, поражающую организм, находят путем измерения количества поглощенной им энергии. В качестве единиц радиоактивности используют также:
— кулон/килограмм — Кл/кг (1 Кл/кг = 38763 рентген);
— грей (1 Гр = 100 рад);
— зиверт (1 Зв = 100 бэр).
Куло́н (русское обозначение: Кл; международное: C) — единица измерения электрического заряда (количества электричества) в Международной системе единиц (СИ).
Бэр (биологический эквивалент рентгена) — устаревшая внесистемная единица измерения эквивалентной дозы ионизирующего излучения. До 1963 года эта единица понималась как «биологический эквивалент рентгена», в этом случае 1 бэр соответствует такому облучению живого организма данным видом излучения, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при экспозиционной дозе гамма-излучения в 1 рентген. В СИ бэр имеет ту же размерность и значение, что и рад — обе единицы равны 0,01 Дж/кг для излучений с коэффициентом качества, равным единице.
100 бэр равны 1 зиверту.
Поскольку бэр достаточно большая единица измерения, обычно эквивалентную дозу измеряют в миллибэрах (мбэр, 10 −3 бэр) или микрозивертах (мкЗв, 10 −6 Зв). 1 мбэр = 10 мкЗв.
Максимальные дозы, не причиняющие вреда организму человека, в случае их многократного действия равны 3⋅l0 -3 Гр (0,3 рад) в неделю и в случае единовременного действия — 0,25 Гр (25 рад).
Доза естественного облучениязависит от
— высоты над уровнем моря,
— природы подстилающих почву пород.
Радиоактивное излучение является канцерогенным (вызывает раковые заболевания) и мутагенным (увеличивает частоту мутаций) фактором.
На процесс поглощения и накопления радиоактивных изотопов живыми организмами влияют многие факторы:
1. Природа радиоактивных элементов. Наибольшее значение имеют изотопы с длинным периодом полураспада и особенно те, которые накапливаются в тканях: Sr 90 в костях и I 132 в щитовидной железе.
2. Очень высокая специфичность коэффициента концентрации, который представляет отношение элемента в организме к его количеству в окружающей среде. Этот коэффициент изменяется в очень широких пределах, от 1 до 200, а иногда и значительно больше. Поэтому некоторые организмы благодаря извлечению радиоактивных элементов из окружающей среды сами становятся токсичными.
3. Содержание в окружающей среде элементов-антагонистов. Отмечено, что в пищевых цепях радиоизотопы способны вступать в конкурентные отношения с другими химическими элементами. Чем меньше содержание соответствующих элементов в окружающей среде, тем большее значение приобретают изотопы. Так живущие в бедной среде организмы загрязняются быстрее, чем обитающие в богатой. Овцы, пасущиеся на бедных кислых торфянистых почвах (pH 4,3), имеют коэффициент концентрации в костях Sr 90 , равный 714, против 115 на бурой пустынно-степной почве с pH 6,8.
4. Вид и возраст организмов. Радиочувствительность разных организмов весьма различна. Установлено, что микроорганизмы более чувствительны к а- и р- лучам, а крупные организмы — к у лучам. По степени устойчивости к радиации живые организмы образуют ряд: бактерии > насекомые > млекопитающие. Молодые особи обладают большей радиочувствительностью и большей интенсивностью поглощения радионуклидов, чем старые.
Наиболее значимыми объектами биосферы, определяющими биологические функции всего живого являются почвы.
Радиоактивность почв обусловлена содержанием в них радионуклидов.
— естественную,
— искусственную радиоактивность.
Естественная радиоактивность почв вызывается естественными радиоактивными изотопами, которые всегда в тех или иных количествах присутствуют в почвах и почвообразующих породах.
Естественные радионуклиды подразделяют на 3 группы.
Первая группа включает радиоактивные элементы — элементы, все изотопы которых радиоактивны: уран ( 238 U, 235 U), торий ( 232 Th), радий ( 226 Ra) и радон ( 222 Rn, 220 Rn).
Во вторую группу входят изотопы «обычных» элементов, обладающие радиоактивными свойствами: калий ( 40 К), рубидий ( 87 Rb), кальций ( 48 Са), цирконий ( 96 Zr) и др.
Третью группу составляют радиоактивные изотопы, образующиеся в атмосфере под действием космических лучей: тритий (3Н), бериллий ( 7 Ве, 10 Ве) и углерод ( 14 С).
Валовое содержание естественных радиоактивных изотопов в основном зависит от почвообразующих пород. Почвы, сформировавшиеся на продуктах выветривания кислых пород, содержат радиоактивных изотопов больше, чем образовавшиеся на основных и ультраосновных породах; тяжелые почвы содержат их больше, чем легкие.
Естественные радиоактивные элементы распределяются по профилю почв обычно относительно равномерно, но в некоторых случаях они аккумулируются в иллювиальных и глеевых горизонтах. В почвах и породах присутствуют преимущественно в прочносвязанной форме.
Искусственная радиоактивность почв обусловлена поступлением в почву радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Образование изотопов в почвах может происходить вследствие наведенной радиации. Наиболее часто искусственное радиоактивное загрязнение почв вызывают изотопы урана, плутония, йода, селена, бария, рутения, стронция, цезия: 235 U, 238 U, 239 Pu, 129 I, 131 I, 144 Ce, 140 Ba, 106 Ru, 90 Sr, 137 Cs и т. д.
Экологические последствия радиоактивного загрязнения почв заключаются в следующем. Включаясь в биологический круговорот, радионуклиды через растительную и животную пищу попадают в организм человека и, накапливаясь в нем, вызывают радиоактивное облучение. Радионуклиды, подобно многим другим загрязняющим веществам, постепенно концентрируются в пищевых цепях.
В экологическом отношении наибольшую опасность представляют 90 Sr и 137 Cs. Это обусловлено длительным периодом полураспада (28 лет 90 Sr и 33 года l37 Cs), высокой энергией излучения и способностью легко включаться в биологический круговорот, в цепи питания. Стронций по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей, а цезий близок калию и включается во многие реакции живых организмов.
Искусственные радионуклиды закрепляются в основном (до 80-90%) в верхнем слое почвы: на целине — в слое 0—10 см, на пашне — в пахотном горизонте. Наибольшей сорбцией обладают почвы с высоким содержанием гумуса, тяжелым гранулометрическим составом, богатые монтмориллонитом и гидрослюдами, с непромывным типом водного режима. В таких почвах радионуклиды способны к миграции в незначительной степени. По степени подвижности в почвах радионуклиды образуют ряд 90 Sr > l06 Ru > 137 Cs > 144 Се > 129 I > 239 Pu. Скорость самоочищения почв от радиоизотопов зависит от скоростей их радиоактивного распада, вертикальной и горизонтальной миграции.
Период полураспада радиоактивного изотопа — время, необходимое для распада половины количества его атомов.
Вклад антропогенных источников загрязнения почвенного покрова в общую дозовую нагрузку на человека мал по сравнению с естественным радиационным фоном. Однако четко проявляется тенденция увеличения с течением времени роли локального антропогенного радиационного фактора, что следует учитывать при разработке мер охраны почв от радиоактивного загрязнения.
Особенность радиоактивного загрязнения почвенного покрова заключается в том, что количество радиоактивных примесей чрезвычайно мало и они не вызывают изменений основных свойств почвы — pH соотношения элементов минерального питания, уровня плодородия, поэтому, в первую очередь, следует лимитировать (нормировать) концентрации радиоактивных веществ, поступающих из почвы в продукцию растениеводства.
Поскольку в основном радионуклиды являются тяжелыми металлами, то основные проблемы и пути нормирования, санации и охраны почв от загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами в большой степени сходны и зачастую могут рассматриваться вместе.
Источник