В первые дни после Чернобыльской аварии самая большая опасность для населения исходила от быстро распадающегося изотопа йода-131. В первые десятилетия 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 тяжёлый. Поэтому выпадал он лишь на территории Чернобыльской зоны и вокруг неё. От плутония уберечься легко: главное, соблюдать правила личной гигиены и хозяйственной деятельности. О воздействии радиоактивных изотопов «Нашей Ніве» рассказал физик Валерий Гурачевский .

Валерий Гурачевский - кандидат физико-математических наук, доцент. Один из инициаторов создания и руководитель Центра по радиологии и качеству продуктов в АПК при Беларусском государственном агротехническом университете. Автор более 100 научных публикаций, нескольких книг, в том числе издания «Введение в атомную энергетику. Чернобыльская авария и её последствия».

Завершился период полураспада. Это означает, что половина всех радионуклидов данного вида превратилась в стабильные нуклиды, которые уже не излучают. Ещё через 30 лет распадется половина от того объёма, что остался, потом - ещё половина… Чтобы весь выпавший в результате Чернобыльской аварии объём цезия и стронция уменьшился в 1024 раза, нужно 10 периодов полураспада - 300 лет. Так что эта история будет тянуться ещё долго.

Иттрий-90 тоже радиоактивный и опасный. Стронций, распадаясь, выделяет бета-частицу, и получается иттрий, который, в свою очередь, также излучает бета-частицу. Но иттрий имеет очень короткий период полураспада - 64 часа, при расчёте 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.

Каково их воздействие на живые организмы?

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. Речь идёт об очень больших дозах. Такие дозы не получил никто из населения, лишь небольшое число ликвидаторов.

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

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 ведёт себя так же, как в природе. Распадается в иттрий, а затем в цирконий. Но концентрация этого вещества в организме микроскопическая.

Где больше всего плутония выпало после Чернобыльской аварии?

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 тяжёлые вещества: 97% их выпало в радиусе примерно 30 километров вокруг Чернобыля. Это отселённая 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 её 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.

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. 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.

Допустимый уровень

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, растёт 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

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 ещё 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.

Америций накапливается в костях, как и стронций. Это опасный радионуклид.

Радикальный прогноз: вплоть до отселения части Речицкого района

Исследованиями содержания америций в почве и его распространения занимается Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник. Также соответствующим оборудованием располагают Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.

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?

В отношении этого учёные спорят. Некоторые считают, что ситуация очень серьёзная, и даже часть Речицкого района может попасть в зону заражения. Правда, это только версия. Но в крайнем случае никакие меры не помогут. Только контроль. И, если ситуация будет складываться так, как прогнозируют упомянутые учёные, - вплоть до отселения.

Основные радионуклиды в аварийном выбросе

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.

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 ещё не обращался.

В любой точке заповедника небольшое количество америция в почве присутствует, говорит Забродский. Может он быть и в прилегающих районах. Учёный 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 всё же для попадания в человеческий организм этот радиоактивный лежебока шансы имеет. Например, через организмы тех, в чей рацион входит почва.

Учёные провели исследования на диких кабанах. Почва составляет 2% их рациона. Америций, плутоний 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» .

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» .

Как измеряется уровень стронция в молоке

Дмитрий Павлов также прокомментировал громкое дело с молоком , взятым на пробу на беларусской 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 беларусского 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.

При делении образуются разнообразные изотопы, можно сказать, половина таблицы Менделеева. Вероятность образования изотопов разная. Какие-то изотопы образуются с большей вероятностью, какие-то с гораздо меньшей (см. рисунок). Практически все они радиоактивные. Однако у большинства из них периоды полураспада очень маленькие (минуты или еще меньше) и они быстро распадаются в стабильные изотопы. Однако, среди них есть изотопы, которые с одной стороны охотно образуются при делении, а с другой имеют периоды полураспада дни и даже годы. Именно они представляют для нас основную опасность. Активность, т.е. количество распадов в единицу времени и соответственно количество "радиоактивных частиц", альфа и/или бета и/или гамма, обратно пропорциональна периоду полураспада. Таким образом, если есть одинаковое количество изотопов, активность изотопа с меньшим периодом полураспада будет выше, чем с большим. Но активность изотопа с меньшим периодом полураспада будет спадать быстрее, чем с большим. Йод-131 образуется при делении с приблизительно такой же "охотой" как и цезий-137. Но у йода-131 период полураспада "всего" 8 суток, а у цезия-137 около 30 лет. В процессе деления урана, по началу количество продуктов его деления, и йода и цезия растет, но вскоре для йода наступает равновесие – сколько его образуется, столько и распадается. С цезием-137, из-за его относительно большого периода полураспада, до этого равновесия далеко. Теперь, если произошел выброс продуктов распада во внешнюю среду, в начальные моменты из этих двух изотопов наибольшую опасность представляет йод-131. Во-первых, из-за особенностей деления его образуется много (см. рис.), во-вторых из-за относительно малого периода полураспада его активность высока. Со временем (через 40 дней) его активность упадет в 32 раза, и скоро практически его видно не будет. А вот цезий-137 поначалу может быть "светить" не так сильно, зато его активность будет спадать гораздо медленнее.
Ниже рассказано о самых "популярных" изотопах, которые представляют опасность при авариях на АЭС.

Радиоактивный йод

Среди 20 радиоизотопов йода, образующихся в реакциях деления урана и плутония, особое место занимают 131-135 I (T 1/2 = 8.04 сут.; 2.3 ч.; 20.8 ч.; 52.6 мин.; 6.61 ч.), характеризующиеся большим выходом в реакциях деления, высокой миграционной способностью и биологической доступностью. В обычном режиме эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов йода, невелики. В аварийных условиях, как свидетельствуют крупные аварии, радиоактивный йод, как источник внешнего и внутреннего облучения, был основным поражающим фактором в начальный период аварии.

Упрощенная схема распада йода-131. При распаде йода-131 образуются электроны с энергиями до 606 кэВ и гамма-кванты, в основном с энергиями 634 и 364 кэВ.

Основным источником поступления радиойода населению в зонах радионуклидного загрязнения были местные продукты питания растительного и животного происхождения. Человеку радиойод может поступать по цепочкам:

• растения → человек,
• растения → животные → человек,
• вода → гидробионты → человек.

Молоко, свежие молочные продукты и листовые овощи, имеющие поверхностное загрязнение, обычно являются основным источником поступления радиойода населению. Усвоение нуклида растениями из почвы, учитывая малые сроки его жизни, не имеет практического значения.

У коз и овец содержание радиойода в молоке в несколько раз больше, чем у коров. В мясе животных накапливаются сотые доли поступившего радиойода. В значительных количествах радиойод накапливается в яйцах птиц. Коэффициенты накопления (превышение над содержанием в воде) 131 I в морских рыбах, водорослях, моллюсках достигает соответственно 10, 200-500, 10-70.

Практический интерес представляют изотопы 131-135 I . Их токсичность невелика по сравнению с другими радиоизотопами, особенно альфа-излучающими. Острые радиационные поражения тяжелой, средней и легкой степени у взрослого человека можно ожидать при пероральном поступлении 131 I в количестве 55, 18 и 5 МБк/кг массы тела. Токсичность радионуклида при ингаляционном поступлении примерно в два раза выше, что связано с большей площадью контактного бета-облучения.

В патологический процесс вовлекаются все органы и системы, особенно тяжелые повреждения в щитовидной железе, где формируются наиболее высокие дозы. Дозы облучения щитовидной железы у детей вследствие малой ее массы при поступлении одинаковых количеств радиойода значительно больше, чем у взрослых (масса железы у детей в зависимости от возраста равна 1:5-7 г., у взрослых – 20 г.).

Радиоактивный йод про радиоактивный йод содержатся гораздо подробные сведения, которые, в частности, могут быть полезны медицинским работникам.

Радиоактивный цезий

Радиоактивный цезий является одним из основных дозообразующих радионуклидов продуктов деления урана и плутония. Нуклид характеризуется высокой миграционной способностью во внешней среде, включаяпищевые цепочки. Основным источником поступления радиоцезия человеку являются продукты питания животного и растительного происхождения. Радиоактивный цезий, поступающий животным с загрязненным кормом, в основном накапливается в мышечной ткани (до 80 %) и в скелете (10 %).

После распада радиоактивных изотопов йода основным источником внешнего и внутреннего облучения является радиоактивный цезий.

У коз и овец содержание радиоактивного цезия в молоке в несколько раз больше, чем у коров. В значительных количествах он накапливается в яйцах птиц. Коэффициенты накопления (превышение над содержанием в воде) 137 Cs в мышцах рыб достигает 1000 и более, у моллюсков – 100- 700,
ракообразных – 50- 1200, водных растений – 100- 10000.

Поступление цезия человеку зависит от характера питания. Так после аварии на ЧАЭС в 1990 гю вклад различных продуктов в среднесуточное поступление радиоцезия в наиболее загрязненных областях Беларуси был следующим: молоко – 19 %, мясо – 9 %, рыба – 0.5 %, картофель – 46 %, овощи – 7.5 %, фрукты и ягоды – 5 %, хлеб и хлебопродукты – 13 %. Регистрируют повышенное содержание радиоцезия у жителей, потребляющих в больших количествах "дары природы" (грибы, лесные ягоды и особенно дичь).

Радиоцезий, поступая в организм, относительно равномерно распределяется, что приводит к практически равномерному облучению органов и тканей. Этому способствует высокая проникающая способность гамма-квантов его дочернего нуклида 137m Ba, равная примерно 12 см.

В исходной статье И.Я. Василенко, О.И. Василенко. Радиоактивный цезий про радиоактивный цезий содержатся гораздо подробные сведения, которые, в частности, могут быть полезны медицинским работникам.

Радиоактивный стронций

После радиоактивных изотопов йода и цезия следующим по значимости элементом, радиоактивные изотопы которого вносят наибольший вклад в загрязнение – стронций. Впрочем, доля стронция в облучении значительно меньше.

Природный стронций относится к микроэлементам и состоит из смеси четырех стабильных изотопов 84 Sr (0.56 %), 86 Sr (9.96 %), 87 Sr (7.02 %), 88 Sr (82.0 %). По физико-химическим свойствам он является аналогом кальция. Стронций содержится во всех растительных и животных организмах. В организме взрослого человека содержится около 0.3 г стронция. Почти весь он находится в скелете.

В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов незначительны. В основном они обусловлены газообразными радионуклидами (радиоактивными благородными газами, 14 С, тритием и йодом). В условиях аварий, особенно крупных, выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов стронция, могут быть значительными.

Наибольший практический интерес представляют 89 Sr (Т 1/2 = 50.5 сут.) и 90 Sr (Т 1/2 = 29.1 лет), характеризующиеся большим выходом в реакциях деления урана и плутония. Как 89 Sr, так и 90 Sr являются бета-излучателями. При распаде 89 Sr образуется стабильный изотоп итрия ( 89 Y) . При распаде 90 Sr образуется бета-активный 90 Y, который в свою очередь распадается с образованием стабильного изотопа циркония (90 Zr).

C хема цепочки распадов 90 Sr → 90 Y → 90 Zr. При распаде стронция-90 образуются электроны с энергиями до 546кэВ, при последующем распаде итрия-90 образуются электроны с энергиями до 2.28 МэВ.

В начальный период 89 Sr является одним из компонентов загрязнения внешней среды в зонах ближних выпадений радионуклидов. Однако у 89 Sr относительно небольшой период полураспада и со временем начинает превалировать 90 Sr.

Животным радиоактивный стронций в основном поступает с кормом и в меньшей степени с водой (около 2 %). Помимо скелета наибольшая концентрация стронция отмечена в печени и почках, минимальная – в мышцах и особенно в жире, где концентрация в 4–6 раз меньшая, чем в других мягких тканях.

Радиоактивный стронций относится к остеотропным биологически опасным радионуклидам. Как чистый бета-излучатель основную опасность он представляет при поступлении в организм. Населению нуклид в основном поступает с загрязненными продуктами. Ингаляционный путь имеет меньшее значение. Радиостронций избирательно откладывается в костях, особенно у детей, подвергая кости и заключенный в них костный мозг постоянному облучению.

Подробно все изложено в исходной статье И.Я. Василенко, О.И. Василенко. Радиоактивный стронций .

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

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.

Наш мир сегодня озабочен вопросами загрязнения окружающей среды. И это понятно - состав воздуха, которым мы дышим, и пища, которую мы употребляем, уже давно перестала быть экологически чистой. С момента первого испытания ядерного оружия (1945 год) наша планета загрязнена различными радионуклидами с антропогенными свойствами. И один из них - цезий-137. Период полураспада его огромен, а воздействие на человеческий организм разнообразно. Об этом и многом другом расскажем в данной статье.

Один из множества

Цезий в периодической таблице Дмитрия Менделеева относится к главной подгруппе первой группы шестого периода и имеет атомный номер 55. Химический символ элемента - Cs (Caesium), и свое название он получил благодаря наличию в спектре относительной интенсивности электромагнитного излучения двух синих линий (от латинского слова caesius, что означает "небесно-голубой").

Как простое вещество цезий представляет собой мягкий серебристо-желтый металл с выраженными щелочными особенностями.

Открыли этот элемент в 1860 году два ученых из Германии Р. Бунзен и Г. Кирхгоф. Они использовали метод спектрального анализа, и цезий стал первым элементом, который был обнаружен данным способом.

Многоликий цезий

В природе цезий встречается исключительно в виде стабильного изотопа Cs-133. Но современная физика знает 39 искусственно созданных радионуклидов (радиоактивных изотопов).

Напомним, что изотопы - это разновидности атома элемента с различным количеством нейтронов в их ядрах.

Дольше всех (до 2,3 миллиона лет) живет изотоп Cs-135, второй по периоду полураспада - цезий-137. Именно последний является виновником радиационного загрязнения нашей планеты. Период полураспада цезия-137 в секундах - 952066726, что составляет 30,17 года.

Данный изотоп образуется при распаде ядер в ядерном реакторе, а также при испытаниях оружия с ядерными боеголовками.

Нестабильный радионуклид

В результате периода полураспада цезия-137 он проходит стадию бета-распада и превращается в нестабильный барий-137m, а затем в стабильный барий-137. При этом выделяется гамма-излучение.

Именно полный период полураспада цезия-137 равен 30 лет, а до бария-137m он распадается за 2,55 минуты. Суммарная энергия этого процесса равна 1175,63 ± 0,17 кэВ.

Формулы, описывающие период полураспада цезия-137, сложны и являются частью распада урана.

Физические и химические свойства

О физических свойствах изотопа и особенностях его распада мы уже писали. По химическим свойствам данный элемент близок с рубидием и калием.

Все изотопы (в том числе и цезий-137 с периодом полураспада 30,17 года) при попадании в живой организм любым способом прекрасно всасываются.

Главный поставщик биосферного радионуклида

Источником биосферного радиоактивного нуклида цезия-137 с периодом полураспада больше 30 лет является ядерная энергетика.

Статистика неумолима. По данным 2000 года, всеми реакторами атомных электростанций мира в атмосферу выброшено порядка около 22,2 × 10 19 Бк цезия-137, период полураспада которого - более 30 лет.

Загрязняется не только атмосфера. С танкеров и ледоколов с атомными установками, с подводных атомных лодок в год в океан попадает данный радионуклид. Так, по подсчетам специалистов, в течение работы одного реактора подводной лодки в течение одного года в океан попадет порядка 24 х 10 14 Бк. Если учесть время полураспада цезия-137, это становится опасным источником очень длительного загрязнения окружающей среды.

Самые известные выбросы

Прежде чем перейти к воздействию радионуклидного цезия на организм человека, напомним о нескольких крупных катастрофах, сопровождавшихся выбросами этого элемента в биосферу.

Немногие знают, но в 1971 году в районе Иваново (деревня Галкино) были проведены работы по глубинному зондированию коры нашей планеты. Это были подземные ядерные взрывы, после одного из которых из одной скважины вырвался грязевой фонтан. И сегодня в месте этих работ фиксируется излучение в 3 миллирентгена в час, а радионуклиды стронций-90 и цезий-137 все еще выходят на поверхность Земли.

О катастрофе в Чернобыле в 1986 году известно всем. Но не все знают, что тогда в атмосферу поступило около 1850 ПБк радиационных элементов. И 270 ПБк из них - цезий-137.

В 2011 году, когда авария произошла на японской АЭС «Фукусима», 15 ПБк цезия-137 с периодом полураспада, равным 30 годам, поступило в воды Тихого океана.

Что происходит потом

С радиоактивными осадками и отходами цезий-137 попадает в почву, откуда поступает в растения, у которых наблюдается коэффициент его поглощения на уровне 100 %. При этом до 60 % нуклида накапливается в надземных частях растительного организма. При этом в почвах, бедных калием, эффект накопления цезия-137 заметно увеличивается.

Наибольшие коэффициенты накопления этого нуклида отмечены в пресноводных водорослях, лишайниках и растительных организмах арктической зоны. В теле животных этот радионуклид накапливается в мышцах и печени.

Наиболее высокие его концентрации отмечались у северных оленей и водоплавающих птиц арктических побережий.

Аккумулируют цезий и грибы. Особенно маслята, польские грибы, моховики и свинушки на протяжении всего периода полураспада.

Биологические свойства цезия-137

Природный цезий - это один из микроэлементов организма животных. В нашем организме цезий содержится в количестве 0,0002-0,06 мкм в расчете на 1 грамм мягких тканей.

Радионуклид цезия, как уже говорилось, включается в круговорот веществ в биосфере и свободно перемещается по биологическим трофическим цепочкам.

При пероральном попадании в организм человека в желудочно-кишечном тракте происходит 100%-е всасывание этого нуклида. Однако в разных отделах скорость этого процесса разная. Так, через час после поступления в организм в желудке человека всасывается до 7 % цезия-137, в двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишке - до 77 %, в слепой кишке - до 13 %, а в последнем отделе кишечника (поперечно-ободочном) - до 40 %.

Доля цезия-137, который попадает через дыхательные пути, составляет 25 % от количества, поступающего с пищей.

Через кровь - в мышцы

После реабсорбции в кишечнике цезий-137 приблизительно равномерно распределяется в тканях организма.

Последние исследования на свиньях показали, что наибольших концентраций данный нуклид достигает в мышечных тканях.

При изучении северных оленей было установлено, что цезий-137 после однократного введения распределяется следующим образом:

• Мышцы - 100 %.
• Почки - 79 %.
• Сердце - 67 %.
• Легкие - 55 %.
• Печень - 48 %.

Период полувыведения составляет от 5 до 14 суток и осуществляется преимущественно с мочой.

Что происходит в организме человека

Главные пути попадания цезия в организм - через пищеварительный тракт и дыхательные пути. При наружном попадании цезия-137 на неповрежденную кожу проникает внутрь 0,007 %. При попадании внутрь организма 80 % его накапливается в скелетных мышцах.

Выводится элемент через почки и кишечник. В течение месяца выводится до 80 % цезия. В соответствии с данными Международной комиссии по радиологической защите период полувыведения радионуклида составляет семьдесят дней, но скорость зависит от состояния организма, возраста, питания и других факторов.

Радиационные поражения, схожие по симптоматике с лучевой болезнью, развиваются при получении дозы более 2 Гр. Но уже при единицах МБк наблюдаются признаки легкого лучевого поражения в виде диареи, внутренних кровотечений, слабости.

Как уберечься от заражения

Для определения количества цезия-137 в организме человека проводят измерение бета-гамма-радиометрами или счетчиками излучений человека (СИЧ) гамма-излучения от тела или от выделений.

При анализе пиков спектра, которые соответствуют данному радионуклиду, определяют его активность в организме.

Профилактика заражений жидкими или твердыми соединениями цезия-137 заключается в проведении манипуляций исключительно в герметичных боксах. Для предотвращения попадания элемента внутрь используют средства индивидуальной защиты.

При этом стоит помнить, что период полураспада цезия-137 равен 30 годам. Так, в 1987 году в Бразилии (город Гояния) произошла кража детали из установки радиотерапии. В течение 2 недель заражению подверглось порядка 250 человек, четверо из них умерли в течение месяца.

Допустимые нормы и неотложная помощь

Допустимыми поступлениями данного элемента считается 7,4 х 10 2 Бк в течение суток и 13,3 х 10 4 Бк в год. Содержание в воздухе не должно превышать 18 х 10 -3 Бк на 1 кубический метр, а в воде - 5,5 х 10 2 Бк на литр.

При превышении указанных норм необходимо применить меры по ускорению выведения элемента из организма. В первую очередь следует провести мероприятия по дезактивации поверхностей (лица и рук) водой с мылом. При попадании вещества через дыхательные пути - промыть носоглотку физиологическим раствором.

Ускорит выведение элемента применение сорбентов и мочегонных средств с водной нагрузкой.

В тяжелых случаях проводится гемодиализ и назначается специфическая терапия.

Но есть и польза

В химических исследованиях, гаммадефектоскопии, в радиационных технологиях и при проведении различных радиобиологических опытах ученые нашли применение этому антропогенному элементу с излучающими свойствами.

Цезий-137 применяется в контактной и лучевой терапии, в стерилизации медицинского инструментария, пищевых продуктов.

Этот элемент нашел свое применение при изготовлении радиоизотопных источников тока и в уровнемерах сыпучих веществ, где он используется в непрозрачных герметичных емкостях.