Утверждены

Министерством сельского

хозяйства СССР,

Министерством

здравоохранения СССР и

Государственным комитетом

по использованию

атомной энергии СССР

 

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЕДЕНИЮ СЕЛЬСКОГО И ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

ПРИ РАДИОАКТИВНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

 

Настоящие рекомендации посвящены одной из актуальных проблем радиационной защиты. В них рассматриваются наиболее типичные ситуации, сопровождающиеся радиоактивным загрязнением внешней среды, обсуждаются закономерности поведения радионуклидов в пищевых цепочках и способы уменьшения накопления радиоактивных веществ в сельскохозяйственной продукции. Рассматриваются вопросы лучевого поражения сельскохозяйственных растений и животных, а также способы их защиты. Анализируется эффективность различных способов ведения сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения территории.

Рекомендации предназначены для использования специалистами сельского и лесного хозяйства и здравоохранения, а также специалистами в области радиационной защиты.

Материалы, изложенные в настоящих рекомендациях, могут служить научной основой для разработки конкретных инструкций и наставлений по ведению сельского и лесного хозяйства для различных случаев радиоактивного загрязнения внешней среды.

Рекомендации разработаны авторским коллективом специалистов Государственного комитета по использованию атомной энергии СССР при участии специалистов Министерства сельского хозяйства СССР и Министерства здравоохранения СССР.

Настоящие рекомендации являются значительно расширенным и дополненным изданием ранее опубликованных "Рекомендаций по ведению сельского и лесного хозяйства на территории с повышенной радиоактивностью" (М., "Колос", 1964 год).

 

ВВЕДЕНИЕ

 

К настоящему времени достаточно хорошо изучены природа и масштабы радиационной опасности, создаваемой нормальными и аварийными выбросами радиоактивных веществ на предприятиях атомной промышленности и энергетики, а также возникающей в результате радиоактивных выпадений после испытания ядерного оружия.

Основными источниками радиоактивного загрязнения биосферы могут быть ядерные взрывы в атмосфере, в воде и на поверхности суши (локальный и глобальный характер загрязнения), аварии космических летальных аппаратов с ядерными энергетическими установками (преимущественно глобальный характер загрязнения), а также крупные аварии на предприятиях по переработке облученного горючего или на атомных электростанциях (преимущественно локальный характер загрязнения). Поэтому на случай возникновения подобных ситуаций должны быть предусмотрены конкретные мероприятия в области сельскохозяйственного использования загрязненных территорий.

При разработке таких мероприятий необходимо исходить из значимости основных факторов радиационной опасности, т.е. облучения от радиоактивных веществ, находящихся во внешней среде (внешнего облучения), и внутреннего облучения в результате ингаляции этих веществ или потребления загрязненных пищевых продуктов. Соотношение опасностей, создаваемых этими факторами, обусловливается природой источника загрязнения внешней среды и изменяется во времени. Например, в первые часы и дни после ядерного взрыва или выброса смеси радиоактивных продуктов деления молодого возраста основную опасность представляет внешнее гамма-облучение. В дальнейшем определяющим фактором радиационной опасности становится внутреннее облучение организма вследствие накопления в нем радиоактивных нуклидов (радионуклидов), поступающих с пищевыми продуктами. Однако при загрязнении внешней среды глобальными выпадениями, технологическими или аварийными выбросами ведущая роль пищевых продуктов как фактора радиационной опасности может проявиться с первых же дней.

Специфика радиоактивного загрязнения внешней среды обусловливается радионуклидным составом проникающего в биосферу радиоактивного материала, его физико-химическими свойствами, степенью дисперсности.

Наиболее сложной и опасной является радиационная обстановка после массированного ракетно-ядерного удара, так как при этом громадные пространства могут быть подвержены интенсивному загрязнению продуктами ядерных взрывов. Для этой ситуации особенно характерна смена факторов радиационной опасности во времени. Радиационную обстановку при других случаях загрязнения внешней среды практически можно рассматривать как отдельный вариант радиационной обстановки, возникающей после ядерного взрыва. Поэтому в настоящих рекомендациях основные закономерности поведения радиоактивных нуклидов в биологических цепочках и защитные мероприятия, направленные на уменьшение поражающего действия ионизирующего излучения на организмы человека и животных, изложены в основном в последовательности, соответствующей развитию радиационной обстановки в случае ядерной войны.

Приведенные в настоящей работе данные могут быть использованы при разработке мероприятий по ведению сельского и лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения, связанного как с применением ядерного оружия, так и с авариями на предприятиях атомной промышленности и т.д.

Изучение и анализ закономерностей поведения радионуклидов в биосфере и биологических цепочках, действия излучений на растительные и животные организмы позволяют прогнозировать радиационную обстановку и разрабатывать системы защитных мероприятий в области сельскохозяйственного производства при различных случаях радиоактивного загрязнения внешней среды. Эта система должна включать в себя прежде всего мероприятия, обеспечивающие производство сельскохозяйственной продукции с минимальными уровнями радиоактивного загрязнения. От эффективности и масштаба применения защитных мероприятий при радиоактивном загрязнении внешней среды в значительной мере зависит снижение опасности внутреннего облучения человека.

Настоящие рекомендации составлены на основе обобщения экспериментальных данных, полученных в многолетних стационарных опытах, с привлечением сведений, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе. Эти рекомендации могут служить научной основой для разработки конкретных инструкций и наставлений по ведению сельского и лесного хозяйства для различных случаев радиоактивного загрязнения окружающей человека среды.

 

Часть I

 

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

ПОВЕДЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДЕ И ДЕЙСТВИЕ

ИЗЛУЧЕНИЙ НА ЖИВОТНЫЕ И РАСТИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНИЗМЫ

 

Физические свойства радиоактивных нуклидов

 

К числу наиболее важных физических свойств радионуклидов с точки зрения их радиационного воздействия на живую природу следует отнести тип радиоактивного распада, период полураспада и энергетические характеристики излучения (табл. 1).

 

Таблица 1

 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НУКЛИДОВ,

ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ ПРОДУКТОВ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА

И НАВЕДЕННЫХ ИЗ МАТЕРИАЛОВ КОНСТРУКЦИИ И ГРУНТА

 

┌────────────┬──────────┬───────────┬──────────────────────┬──────────────┐

│Радионуклид │Период    │    Тип    │ Максимальная энергия │Гамма-постоян-│

│            │полураспа-│ излучения │наиболее характерного │ная, р/ч      │

│            │да        │           │    излучения, кэв    │              │

├────────────┴──────────┴───────────┴──────────────────────┴──────────────┤

│                   Продукты ядерного деления и синтеза                   │

│                                                                         │

│ 3          │          │           │                      │              │

│H           │12,3 года │бета       │бета 18 (100)         │-             │

│  89        │          │           │                      │              │

│Sr          │51 день   │бета, гамма│бета 1460 (100)       │-             │

│  90        │          │           │                      │              │

│Sr          │28,4 года │бета       │бета 535 (100)        │-             │

│  95        │          │           │                      │              │

│Zr          │65 дней   │бета, гамма│бета 883 (3)          │4,16          │

│            │          │           │гамма 756 (54)        │              │

│  99        │          │           │                      │              │

│Mo          │67 ч      │бета, гамма│бета 1420 (2)         │1,8           │

│            │          │           │гамма 750 (7)         │              │

│  103       │          │           │                      │              │

│Ru          │39,4 дня  │бета, гамма│бета 715 (3)          │2,74          │

│            │          │           │гамма 611 (7,5)       │              │

│  106       │          │           │                      │        106   │

│Ru          │366 дней  │бета       │бета 39,6 (100)       │1,17 (Rh   )  │

│ 131        │          │           │                      │              │

│I           │8,06 дня  │бета, гамма│бета 812 (0,7)        │2,23          │

│            │          │           │бета 722 (2,8)        │              │

│ 132        │          │           │                      │              │

│I           │2,3 ч     │бета, гамма│бета 730 - 970 (35)   │-             │

│            │          │           │бета 1160 - 2120 (65) │              │

│            │          │           │гамма 670 (100)       │              │

│ 133        │          │           │                      │              │

│I           │20,9 ч    │бета, гамма│бета 1300 (93)        │-             │

│            │          │           │гамма 530 (93)        │              │

│ 134        │          │           │                      │              │

│I           │54 мин.   │бета, гамма│бета 1600 (70)        │-             │

│            │          │           │гамма 860 (100)       │              │

│ 135        │          │           │                      │              │

│I           │6,8 ч     │бета, гамма│бета 1070 (40)        │-             │

│            │          │           │гамма 1200 (70)       │              │

│  132       │          │           │                      │              │

│Te          │77,7 ч    │бета, гамма│бета 160 (40)         │-             │

│            │          │           │бета 280 (60)         │              │

│            │          │           │гамма 220 (91)        │              │

│  137       │          │           │                      │              │

│Cs          │30 лет    │бета, гамма│бета 1180 (8)         │3,16          │

│            │          │           │гамма 661 (82,5)      │              │

│  140       │          │           │                      │              │

│Ba          │12,8 дня  │бета, гамма│бета 1022 (60)        │2,52          │

│            │          │           │гамма 537 (25)        │              │

│  141       │          │           │                      │              │

│Ce          │32,5 дня  │бета, гамма│бета 591 (33)         │0,39          │

│            │          │           │гамма 145 (46)        │              │

│  144       │          │           │                      │              │

│Ce          │284,5 дня │бета, гамма│бета 319 (63)         │0,25          │

│            │          │           │гамма 134 (14)        │              │

│                                                                         │

│                   Нуклиды, наведенные из материалов                     │

│                          конструкции и грунта                           │

│                                                                         │

│ 14         │          │           │                      │              │

│C           │5760 лет  │бета       │бета 158,5 (100)      │-             │

│  54        │          │           │                      │              │

│Mn          │291 день  │K-захват   │гамма 835 (100)       │4,83          │

│  56        │          │           │                      │              │

│Mn          │2,6 ч     │бета, гамма│бета 2860 (50)        │-             │

│            │          │           │гамма 845 (100)       │              │

│  59        │          │           │                      │              │

│Fe          │45 дней   │бета, гамма│бета 1560 (0,3)       │6,25          │

│            │          │           │гамма 462 (51)        │              │

│  60        │          │           │                      │              │

│Co          │5,25 года │бета, гамма│бета 306 (100)        │13,2          │

│            │          │           │гамма 1332 (100)      │              │

│  65        │          │           │                      │              │

│Zn          │248 дней  │бета, гамма│гамма 1120 (45)       │2,73          │

│ 185        │          │           │                      │              │

│W           │75,8 дня  │бета, гамма│бета 425 (100)        │0,0085        │

│            │          │           │гамма 56 (2,5)        │              │

└────────────┴──────────┴───────────┴──────────────────────┴──────────────┘

 

Примечание. В скобках дан процент от общего количества энергии.

 

Смесь радиоактивных продуктов ядерного взрыва, являющуюся источником облучения внешней среды, принято характеризовать средними энергиями бета- и гамма-излучений (табл. 2).

 

Таблица 2

 

ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗЛУЧЕНИЯ СМЕСИ ПРОДУКТОВ АТОМНОГО

И ТЕРМОЯДЕРНОГО ВЗРЫВОВ В ВОЗРАСТЕ ДО 30 СУТОК

 

┌──────────────┬───────────┬───────────────┬────────────┬─────────────────┐

│  Тип взрыва  │  E     ,  │     Слой      │  E     ,   │Гамма-постоянная,│

│              │   гамма   │  половинного  │   гамма    │       р/ч       │

│              │    Мэв    │  ослабления,  │    Мэв     │                 │

│              │           │   мг/кв. см   │            │                 │

├──────────────┼───────────┼───────────────┼────────────┼─────────────────┤

│Атомный       │0,34 - 0,47│53 - 87        │0,45 - 1,15 │2,2 - 5,1        │

│Термоядерный  │0,25 - 0,50│33 - 90        │0,25 - 1,15 │1,5 - 5,1        │

└──────────────┴───────────┴───────────────┴────────────┴─────────────────┘

 

Химические свойства радиоактивных нуклидов

 

Радионуклиды, которыми может быть обусловлено загрязнение внешней среды, имеют различное происхождение, химические и физические свойства.

Значительная часть радионуклидов представляет собой осколки ядер атомов, подвергшихся делению, и продукты радиоактивного распада этих осколков. При делении ядер урана или плутония может образоваться более 200 радионуклидов примерно 70 элементов, однако наибольшим выходом характеризуются нуклиды с массовыми числами около 90 и 140. Нуклидный состав неразделенной смеси продуктов ядерного деления изменяется во времени вследствие радиоактивного распада, в конечном счете относительно обогащаясь долгоживущими продуктами деления (табл. 3). В первоначальный период (до 100 суток) скорость распада смеси изменяется согласно закону Вэя-Вигнера:

 

                                        -1,2

                             A  = A  x t    ,

                              t    0

 

    где:

    A  - начальная активность смеси;

     0

    A  - активность смеси через время t.

     t

 

Таблица 3

 

СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ПРОДУКТАХ АТОМНОГО

И ТЕРМОЯДЕРНОГО ВЗРЫВОВ, %

 

┌─────────────────┬───────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│   Радионуклид   │    Возраст смеси продуктов взрыва (время после деления - синтеза)     │

│                 ├─────────────────────────────────────────────────┬─────────────────────┤

│                 │                    атомного                     │    термоядерного    │

│                 ├──────────┬─────┬────────┬────────┬────────┬─────┼────┬───────┬────────┤

│                 │   7 ч    │24 ч │4 суток │10 суток│30 суток│1 год│20 ч│3 суток│10 суток│

├─────────────────┼──────────┼─────┼────────┼────────┼────────┼─────┼────┼───────┼────────┤

│  89             │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Sr               │0,05      │0,21 │1,20    │2,28    │6,82    │2,73 │-   │-      │0,7     │

│  90             │        -4│     │        │        │        │     │    │       │        │

│Sr               │3,2 x 10  │0,001│0,015   │0,02    │0,066   │1,90 │-   │-      │-       │

│  95             │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Zr               │0,06      │0,23 │1,38    │3,32    │8,25    │6,30 │-   │0,2    │0,7     │

│  99             │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Mo               │1,3       │3,4  │11,3    │6,3     │0,41    │-    │2,1 │1,8    │1,9     │

│  103            │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Ru               │0,04      │0,16 │0,95    │2,13    │4,70    │0,52 │-   │0,2    │0,8     │

│  106            │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Ru               │-         │0,003│0,015   │0,036   │0,11    │1,75 │-   │-      │-       │

│ 131             │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│I                │0,2       │0,75 │3,58    │5,5     │3,29    │-    │0,5 │0,6    │1,9     │

│ 132             │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│I                │0,7       │2,6  │8,2     │5,5     │0,24    │-    │1,3 │1,2    │1,6     │

│  137            │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Cs               │-         │0,002│0,016   │0,023   │0,071   │2,10 │-   │-      │-       │

│  140            │          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Ba               │0,3       │1,1  │5,67    │10,3    │10,82   │-    │0,6 │0,7    │2,7     │

│  141,144     144│          │     │        │        │        │     │    │       │        │

│Ce        + Pr   │0,08      │0,51 │3,46    │6,82    │14,92   │53,46│-   │0,46   │2,5     │

│Актиноиды        │          │     │Менее 20│        │        │     │53  │80     │71      │

└─────────────────┴──────────┴─────┴────────┴────────┴────────┴─────┴────┴───────┴────────┘

 

--------------------------------

<*> В локальных выпадениях на местности смесь радионуклидов в результате фракционирования обедняется нуклидами йода, стронция и цезия.

 

    Наряду  с  образованием  радиоактивных  продуктов деления, в результате

нейтронной  активации  неразделившейся  части  ядерного  горючего возникает

                                                237     239

определенное количество актиноидов (в основном U    и Np   ).

    Другую группу радионуклидов составляют  продукты  нейтронной  активации

атомов химических элементов, входящих в материалы,  подвергшиеся  облучению

нейтронным потоком.  Нуклидный  состав  этой  группы  радиоактивных веществ

существенно   зависит   от  химического  состава  материалов,  подвергшихся

активации.

    При  активации  грунта  в результате ядерного взрыва образуется большое

количество радионуклидов, наиболее важными из которых являются радионуклиды

алюминия, натрия, железа, марганца, кобальта, вольфрама. Наибольший вклад в

суммарную  активность  продуктов  нейтронной  активации  в первые несколько

               28                                         24       56

часов  дает  Al    (T     =  2,3  мин.),  до  20  ч  -  Na    и  Mn   (T

                     1/2                                                1/2

                                          59     60

соответственно  14  и  2,6  ч),  затем  Fe   и Co  . Скорость распада смеси

радионуклидов  этой  группы  приблизительно  соответствует скорости распада

смеси продуктов деления.

    При  захвате  нейтронов  атомами,  входящими  в  состав воздуха и воды,

                                                  14

образуется  некоторое  количество  радионуклида  C   с периодом полураспада

5760 лет.

    При термоядерном взрыве  общее  количество  образующихся  радионуклидов

может быть в 10 раз больше, чем при атомном взрыве.

                                              235    239    3

    Остатки  непрореагировавшего  горючего  (U   , Pu    и H ) представляют

еще одну группу радионуклидов.

 

Физические свойства продуктов ядерного взрыва

 

При ядерном взрыве в результате выделения больших количеств энергии образуется огненный шар, состоящий из материала конструкции ядерного устройства, и вовлеченного в сферу взрыва воздуха, и (при наземном ядерном взрыве) грунта в газообразном состоянии. В процессе охлаждения огненного шара и радиоактивного облака происходит конденсация веществ, вовлеченных в сферу взрыва. Вначале конденсируются наиболее тугоплавкие вещества. Размеры частиц, образующихся при охлаждении вещества, колеблются в пределах от нескольких сантиметров до долей микрометра. Частицы размером от 1 см до нескольких десятков микрометров выпадают вблизи места взрыва в процессе движения радиоактивного облака в направлении ветра. Эти выпадения (их принято называть локальными) приводят к образованию "радиоактивного следа". Размеры выпадающих частиц уменьшаются в направлении движения радиоактивного облака.

Биологическая доступность радионуклидов (способность вовлекаться в биологические циклы) зависит не только от их химической природы, но и от размеров частиц, в состав которых они входят. Таким образом, опасность от радиоактивных выпадений обусловлена их интенсивностью и степенью дисперсности. В биологическом отношении наиболее опасны частицы диаметром менее 100 мкм, которые в значительной степени задерживаются на посевах сельскохозяйственных культур и характеризуются высокой (по сравнению с более крупными частицами) растворимостью радионуклидов.

 

Таблица 4

 

РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ, ВЫПАДАЮЩИХ ВДОЛЬ ОСЕВОЙ ЛИНИИ СЛЕДА

ОТ ОБЛАКА НАЗЕМНОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО ВЗРЫВА МОЩНОСТЬЮ 15 МТ

ПРИ СКОРОСТИ ВЕТРА 50 КМ/Ч

 

┌────────────────┬───────────────────────────────────────────────┐

│   Расстояние   │              Диаметр частиц, мкм              │

│от эпицентра, км├───────────────┬───────────────┬───────────────┤

│                │    средний    │  минимальный  │ максимальный  │

├────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────┤

│40              │650            │240            │1100           │

│100             │290            │150            │880            │

│200             │160            │130            │250            │

│400             │100            │85             │120            │

│1000            │58             │50             │80             │

│2000            │42             │37             │47             │

└────────────────┴───────────────┴───────────────┴───────────────┘

 

Данные, приведенные в табл. 4, показывают, что даже в случае взрыва большой мощности значительная часть территории следа радиоактивного облака образована выпадениями мелких частиц. С уменьшением мощности взрыва доля мелкодисперсной фракции частиц возрастает.

Более мелкие частицы распределяются по радиоактивному облаку и по мере его подъема, расширения и перемешивания с массами воздуха рассредоточиваются в толще атмосферы. Время выпадения этих частиц зависит от высоты подъема облака. Если облако не вышло за пределы нижних слоев атмосферы - тропосферы, то радиоактивные выпадения, охватывающие значительные районы земного шара и называемые в данном случае тропосферными (или полуглобальными), продолжаются в течение нескольких недель. В случае проникновения облака в верхние слои атмосферы - стратосферу - радиоактивные вещества образуют стратосферный "резервуар", из которого на поверхность земли радиоактивный материал поступает в течение ряда лет. Стратосферные выпадения такого типа, приводящие к повсеместному загрязнению внешней среды на земном шаре, принято называть глобальными выпадениями.

Распределение продуктов ядерных взрывов между различными типами выпадений зависит от мощности и вида взрыва (табл. 5). При воздушном взрыве радиоактивные выпадения состоят только из частиц, образованных из материалов ядерного устройства. В этом случае продукты ядерного взрыва представлены преимущественно тонкодисперсными частицами, осаждающимися в виде стратосферных и тропосферных выпадений. При наземном (надводном) взрыве, когда огненный шар касается поверхности земли (воды), в сферу взрыва вовлекаются массы грунта (воды) весом до нескольких миллионов тонн. Поэтому наземный (надводный) взрыв отличается от воздушного интенсивным выпадением материала в районе взрыва, т.е. значительной долей локальных выпадений.

 

Таблица 5

 

ВЫПАДЕНИЯ ПРОДУКТОВ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА

И МОЩНОСТИ ВЗРЫВА, %

 

┌───────────────────────┬─────────────────────────────────────────────────┐

│      Вид взрыва       │                 Мощность взрыва                 │

│                       ├───────────────────┬─────────────────────────────┤

│                       │    < 1 Мт ТНТ     │         > 1 Мт ТНТ          │

│                       ├─────────┬─────────┼─────────┬────────┬──────────┤

│                       │локальные│тропо-   │локальные│тропо-  │глобальные│

│                       │         │сферные  │         │сферные │          │

├───────────────────────┼─────────┼─────────┼─────────┼────────┼──────────┤

│Воздушный              │0        │100      │0        │1       │99        │

│Наземный               │80       │20       │79       │1       │20        │

│Надводный              │20       │80       │20       │1       │79        │

└───────────────────────┴─────────┴─────────┴─────────┴────────┴──────────┘

 

Химические свойства продуктов ядерных взрывов

 

Химические свойства радиоактивных продуктов ядерных взрывов обусловливают интенсивность включения радионуклидов в биологические циклы и последующее распределение радиоактивных веществ в природе. Следует различать химическую природу самих радионуклидов и того вещества, в составе которого эти нуклиды введены во внешнюю среду.

Химические свойства радионуклидов элемента обусловливаются его положением в периодической системе (табл. 6). Наиболее высокой химической активностью обладают нуклиды элементов I группы и галогенов, так как они практически не образуют труднорастворимых соединений. Несколько уступают в химической активности нуклиды щелочноземельных элементов, наименее активны нуклиды группы редкоземельных элементов, а также цирконий и ниобий. Особое место занимают нуклиды рутения и молибдена, высокая миграционная способность которых объясняется образованием несорбирующихся комплексов.

 

Таблица 6

 

СОДЕРЖАНИЕ В ПРОДУКТАХ ЯДЕРНОГО ДЕЛЕНИЯ РАЗНОГО

ВОЗРАСТА РАДИОНУКЛИДОВ, ОТНОСЯЩИХСЯ К РАЗЛИЧНЫМ

ГРУППАМ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, %

 

┌───────────────────┬─────────────────────────────────────────────────────┐

│ Группа элементов  │                       Возраст                       │

│                   ├────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┤

│                   │10 дней │50 дней │70 дней │ 1 год  │ 2 года │ 3 года │

├───────────────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤

│Щелочные           │-       │-       │-       │1,6     │3,8     │6,5     │

│Щелочноземельные   │8,1     │6,4     │3,6     │2,7     │4,8     │8,3     │

│Лантаноиды         │28,0    │26,0    │21,2    │35,8    │38,6    │36,6    │

│IV группа          │2,4     │11,3    │11,2    │3,7     │-       │-       │

│(цирконий)         │        │        │        │        │        │        │

│V группа (ниобий)  │-       │12,5    │20,0    │8,4     │-       │-       │

│VI группа          │14,5    │2,2     │1,8     │-       │-       │-       │

│(молибден, теллур) │        │        │        │        │        │        │

│Галогены           │16,2    │-       │-       │-       │-       │-       │

│VIII группа        │10,9    │37,9    │36,8    │46,5    │51,6    │46,8    │

│(рутений, родий)   │        │        │        │        │        │        │

└───────────────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘

 

Характер поведения смеси радионуклидов может изменяться в зависимости от состава, определяемого возрастом смеси.

Вещество, в составе которого находятся радиоактивные продукты ядерного взрыва, характеризуется различными свойствами в зависимости от типа и мощности взрыва и природы материала, вовлеченного в сферу взрыва. При воздушном и надводном взрывах продукты взрыва представлены легкорастворимыми химическими соединениями. При наземных взрывах химическая подвижность радиоактивного вещества значительно меньше, чем при воздушных и обусловливается составом грунта. При наземном взрыве на грунтах силикатной природы продукты взрыва представлены стеклообразными оплавленными частицами, обладающими высокой химической устойчивостью. При взрыве на карбонатных почвообразующих породах продукты такого взрыва представлены в основном карбонатами и окислами щелочноземельных элементов, характеризующимися довольно высокой растворимостью в природных водах и кислых растворах. Растворимость радионуклидов существенно зависит и от дисперсности частиц. Сравнительная оценка растворимости продуктов ядерных взрывов может быть сделана на основе данных, приведенных в табл. 7.

 

Таблица 7

 

РАСТВОРИМОСТЬ РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ,

% ОБЩЕЙ АКТИВНОСТИ

 

┌────────────────────────────────────────────────────┬────────────────────┐

│          Тип взрыва и дисперсность частиц          │    Растворитель    │

│                                                    ├───────┬────────────┤

│                                                    │ вода  │1-процентная│

│                                                    │       │  соляная   │

│                                                    │       │  кислота   │

├────────────────────────────────────────────────────┼───────┼────────────┤

│Воздушный                                           │50     │90          │

│Наземный:                                           │       │            │

│  на карбонатных грунтах                            │32 - 34│~ 90        │

│  на силикатных грунтах при среднем диаметре частиц,│       │            │

│  мкм:                                              │       │            │

│    2 (из облака)                                   │38     │38          │

│    20                                              │3,4    │8,5         │

│    40                                              │1,5    │3,8         │

│    2000                                            │0,6    │1,2         │

│    2000 - 5000 (шлак)                              │0,1    │0,2         │

└────────────────────────────────────────────────────┴───────┴────────────┘

 

    Растворимость  радионуклидов,  включенных  в состав оплавленных частиц,

зависит  от  времени  образования частицы в процессе формирования облака. В

общем  виде  можно  считать,  что  чем  крупнее частица, тем меньше времени

находилась  она  в  облаке  ядерного  взрыва.  Так  как многие радионуклиды

образуются  не только при делении, но и путем последовательного превращения

по цепочкам радиоактивного распада, то происходит явление фракционирования,

заключающееся  в том, что крупные частицы обогащены тугоплавкими продуктами

             141      144      95

деления   (Ce   ,   Ce   ,   Zr  ),   а   более  мелкие  частицы  обогащены

                                                                  89    90

легкоплавкими  и  образующимися  по цепочкам распада нуклидами (Sr  , Sr  ,

  137     131     132      140

Cs   ,   I   ,   I   ,   Ba   ).   Результатом   фракционирования  является

неодинаковая  химическая  подвижность  отдельных радионуклидов, связанных с

                                                       137     89       90

частицами   различной  дисперсности.  Растворимость  Cs   ,  Sr    и  Sr  ,

находящихся  в  поверхностных  слоях  мелких  частиц,  выше  по сравнению с

растворимостью  этих нуклидов, если они находятся в крупных частицах.  В то

                            144     106

же  время  растворимость  Ce    и Ru   , более равномерно распределенных по

всему  объему  частицы,  почти  не  зависит  от  ее  размеров.  Кроме того,

локальные радиоактивные выпадения, особенно представленные тонкодисперсными

                                   131   132     89

частицами,  значительно  обеднены I   , I    и Sr  , концентрация которых в

                                        90

выпадениях  примерно  в  25  раз,  а  Sr    -  в  7 раз ниже по сравнению с

содержанием  их в облаке взрыва. Это объясняется летучестью рассматриваемых

нуклидов или их предшественников.

Частицы субмикронного размера (0,1 - 1 мкм), осаждающиеся на поверхность земли в виде глобальных выпадений, характеризуются практически полной растворимостью в воде. Биологическая подвижность радионуклидов в этом случае почти не отличается от подвижности радионуклидов, находящихся в растворенном состоянии.

 

Биологическая подвижность радионуклидов

 

Поведение отдельных радионуклидов в биологических цепочках определяется не только их физико-химической природой, но и способностью включаться в процессы минерального обмена в качестве биогенных элементов или их химических аналогов.

Представление о биологической доступности радионуклидов может дать величина всасываемости их в кровь из желудочно-кишечного тракта животных и человека (табл. 8). Однако в природной обстановке интенсивность включения в биологические циклы обусловливается чаще всего суммарным действием ряда природных факторов. Особенно это важно для системы почва - растение, в которой подвижность радионуклидов в значительной мере обусловливается природой их взаимодействии с почвой (табл. 9).

 

Таблица 8

 

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВСАСЫВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ, %

 

┌──────────────────────────────────────────┬──────────────────────┐

│                  Элемент                 │Коэффициент всасывания│

├──────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤

│ 3                                        │                      │

│H , C, Na, Mo, I, Cs, Mn                  │80 - 100              │

│Fe, Co, Zn, Sr, Te                        │10 - 30               │

│Ru, Sb, Ba, U                             │3 - 5                 │

│Редкоземельные элементы, Zr, Nb, Y, Pu, Np│< 0,01                │

└──────────────────────────────────────────┴──────────────────────┘

 

Таблица 9

 

         КОЭФФИЦИЕНТ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ РАЗЛИЧНЫХ

              ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УРОЖАЕ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР,

                          КЮРИ/КГ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

                          ----------------------

                              КЮРИ/КГ ПОЧВЫ

 

┌───────────────────────────────────────┬────────────────────────┐

│                Элемент                │Коэффициент концентрации│

├───────────────────────────────────────┼────────────────────────┤

│Sr, Te, Mn, Zn, Mo                     │1 - 100                 │

│Ba, I, Co                              │0,1 - 10                │

│Cs, Ru                                 │0,01 - 1                │

│Y, Zr, W, Sb, редкоземельные элементы  │0,1                     │

└───────────────────────────────────────┴────────────────────────┘

 

                                                                       137

    Специфическая  роль  почвы  особенно  проявляется  при  миграции Cs   ,

который  активно накапливается растениями из водных растворов и значительно

менее  интенсивно  поступает  из почвы вследствие избирательной сорбции его

минералами почвы.

    Из  данных  табл. 8  и 9 можно заключить, что наибольшей интенсивностью

                                                        14   3

включения в биологические циклы характеризуются I, Sr, C  , H , Cs, Ba, Mn,

Zn,  Co,  Fe,  Na,  Te.  Однако  степень  опасности,  создаваемой каждым из

радионуклидов,  определяется  также  их  вкладом  в сумму продуктов деления

разного возраста и токсичностью. В этой связи в некоторых случаях опасность

могут  представлять  такие  нуклиды,  как  нуклиды  урана  и  трансурановых

элементов.

    Если  радионуклиды  попадают  в  биосферу  в  составе  частиц продуктов

ядерных  взрывов,  то  интенсивность  вовлечения  их  в биологические циклы

обусловливается   их   относительной  биологической  доступностью,  которая

описывается  отношением  величины накопления нуклида растениями (животными)

из  частиц ядерных взрывов к величине накопления растениями (животными) его

в  свободной от носителя воднорастворимой форме. Так, например, доступность

  90       137

Sr    и  Cs     для  растений  (животных)  из  продуктов ядерных взрывов на

силикатных грунтах примерно в 10 - 100 раз меньше, чем из раствора.

 

ПРОЦЕССЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

 

Процессы миграции радионуклидов во внешней среде

 

Совокупность действия природных факторов является решающим условием распределения и миграции радионуклидов в объектах внешней среды, в том числе и по биологическим цепочкам.

К числу природных процессов, которые влияют на распределение и перераспределение радионуклидов во внешней среде, относятся следующие:

распределение радиоактивного материала в атмосфере земли под действием перемещения и перемешивания масс воздуха;

осаждение радиоактивных веществ на поверхность почвы, растительный покров и другие элементы суши, а также на поверхность внутренних водоемов и океанов под действием сил инерционного осаждения воздушных примесей и вымывания атмосферными осадками;

миграция радионуклидов на земной поверхности под действием ветра, стока воды в речные системы и низины и вертикальная миграция вследствие проникновения с грунтовыми водами, перемешивания толщи воды в водоемах и морях, а также миграция в результате хозяйственной деятельности человека и других факторов;

включение радионуклидов в пищевые цепочки человека в результате загрязнения исходных звеньев биологического метаболизма.

 

Осаждение радиоактивных веществ из атмосферы

 

При инжекции радиоактивных веществ в атмосферу она становится потенциальным источником загрязнения внешней среды. В частности, при попадании продуктов ядерных взрывов в верхние слои атмосферы процессы обмена воздушных масс между тропосферой и стратосферой, перемещение воздушных масс по всему пространству атмосферы приводят к повсеместному выпадению продуктов ядерных взрывов.

Гравитационное осаждение крупных частиц аэрозоля, инерционное осаждение (при турбулентной диффузии несущих частицы воздушных масс) и вымывание частиц аэрозоля атмосферными осадками - основные механизмы доставки продуктов ядерных взрывов к поверхности земли.

В зависимости от дисперсности частиц время их существования в атмосфере различно. Крупные частицы радиоактивных примесей (локальные выпадения) не могут находиться в атмосфере в течение длительного времени и выпадают обычно за время от нескольких часов до суток. Частицы меньших размеров, которые подвергаются лишь действию инерционного осаждения и вымывания атмосферными осадками, пребывают в атмосфере значительно дольше. Так, период полупребывания продуктов ядерных взрывов в тропосфере исчисляется одной - двумя неделями, а в стратосфере - одним - двумя годами. Вследствие этого стратосферные выпадения являются наиболее продолжительными и повсеместными (табл. 10).

 

Таблица 10

 

ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ЕЖЕГОДНЫХ ВЫПАДЕНИЙ ПРОДУКТОВ

ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ ПОСЛЕ РАЗОВОГО ПОПАДАНИЯ В АТМОСФЕРУ

С УЧЕТОМ РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА

 

┌────────────────────┬───────────────────────────────────────────┐

│    Время, годы     │                Выпадения                  │

│                    ├─────────────────────┬─────────────────────┤

│                    │   смесь продуктов   │      90     137     │

│                    │   ядерных взрывов   │    Sr   и Cs        │

├────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────┤

│1                   │150                  │16                   │

│2                   │35                   │8                    │

│3                   │9                    │4                    │

│4                   │3                    │2                    │

│5                   │1                    │1                    │

└────────────────────┴─────────────────────┴─────────────────────┘

 

Интенсивность глобальных стратосферных выпадений зависит от сезонных колебаний обмена воздушных масс между стратосферой и тропосферой. Наиболее интенсивный обмен воздушных масс и обусловленная им повышенная плотность глобальных выпадений наблюдаются в северном полушарии в течение весенних и первых летних месяцев. Вследствие этого в средних широтах северного полушария на март - июнь приходится около 70% годовой суммы выпадений продуктов ядерных взрывов, введенных в стратосферу.

    Плотность радиоактивных выпадений на поверхности земли при определенной

концентрации радионуклидов в приземном слое воздуха зависит от дисперсности

частиц,   скорости   ветра   и   состояния   подстилающей  поверхности  (ее

шероховатости).  Для  мелкодисперсных  частиц  диаметром  менее  200  мкм в

качестве  количественной  характеристики  зависимости между концентрацией в

воздухе и плотностью выпадений применяется скорость турбулентного осаждения

V ,  характеризующаяся  отношением  интенсивности  выпадений [кюри/(кв. м x

 g

сек.)] к  концентрации  в воздухе (кюри/куб. м). Экспериментальные величины

скоростей  осаждения  V  приводятся в табл. 11. В целом для смеси продуктов

                       g

ядерных  взрывов,  осаждающихся  в  составе  тропосферных  и  стратосферных

выпадений,  можно  принять  следующие  величины  V :  1 см/сек. - для смеси

                                                  g

возраста  10  - 70 дней; 0,5 см/сек. - для смеси возраста 150 дней - 1 год;

0,1  см/сек.  -  для  смеси  возраста  2  -  3 года. Значения V  могут быть

                                                               g

использованы   для   определения   интенсивности  выпадений  при  известной

концентрации продуктов деления в атмосфере [по формуле d = q x V , где: g -

                                                                g

концентрация в воздухе, кюри/куб. м; d - интенсивность выпадений, кюри/(кв.

м x сек.)].

 

Таблица 11

 

         ВЕЛИЧИНЫ СКОРОСТИ ОСАЖДЕНИЯ V  ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ, СМ/СЕК.

                                      g

 

┌───────────────────────┬────────────────────────┬────────────────────────┐

│    Продукт деления    │Подстилающая поверхность│            V           │

│                       │                        │             g          │

├───────────────────────┼────────────────────────┼────────────────────────┤

│Смесь продуктов деления│Травяной луг            │0,1 - 1,0               │

│(глобальные выпадения) │Липкая бумага           │1,0                     │

│                       │Травяной луг            │0,25 - 4,0              │

│                       │Скошенная трава         │0,59                    │

│ 131                   │                        │                        │

│I                      │Полынь                  │0,52                    │

│                       │Сухая почва             │0,33                    │

│                       │Бумага                  │0,2                     │

│  90                   │                        │                        │

│Sr                     │-"-                     │0,1                     │

│  137                  │                        │                        │

│Cs                     │-"-                     │0,1                     │

│  95                   │                        │                        │

│Zr                     │-"-                     │0,5                     │

│  140                  │                        │                        │

│Ba                     │Трава                   │0,26                    │

└───────────────────────┴────────────────────────┴────────────────────────┘

 

Миграция радионуклидов на поверхности земли

 

Осевшие на земную поверхность радиоактивные вещества под воздействием природных процессов мигрируют в горизонтальном и вертикальном направлениях, в результате чего иногда происходит их перераспределение.

Горизонтальная миграция радиоактивных веществ происходит в основном под действием ветровой эрозии подстилающей поверхности (вторичная ветровая миграция) и стока в гидрографическую сеть или бессточные понижения.

Величина вторичной ветровой миграции существенно зависит от прочности фиксации выпавших радиоактивных веществ на покрове земли (что особенно важно для свежевыпавшего, плохо зафиксированного материала), от дисперсности поднимаемых ветром частиц и скорости ветра.

    Для   условий   средней  полосы  СССР  доля  осевшего  мелкодисперсного

радиоактивного  вещества,  поступающая  под  действием ветра в атмосферу за

                                                 -7          -9

единицу  времени,  изменяется  примерно от 2 x 10   до 4 x 10   %/сутки (от

запаса  вещества  на  площади)  в  течение  1 - 3 лет с момента загрязнения

территории.   Ветровой   перенос   поднятого   с  загрязненной  поверхности

радиоактивного  вещества  может  привести  к  загрязнению примыкающих более

чистых территорий.

    Поверхностный   сток   воды  в  гидрографическую  сеть  или  бессточные

понижения   являются   вторым   важным   фактором  горизонтальной  миграции

радионуклидов.  Радиоактивные  вещества  переносятся поверхностным стоком в

основном  только  с  водосборных  бассейнов. Лесонасаждения могут полностью

задерживать   поверхностный  сток  радионуклидов.  На  пахотных  угодьях  с

                                                     90

посевами  различных  культур  поверхностный  сток  Sr    может составлять в

среднем  1%  в  год, достигая в отдельных случаях 25%. Поэтому в бессточных

                          90

понижениях концентрация Sr   в верхних слоях почвы может быть в 10 раз выше

по  сравнению  с  прилегающими участками. Общий сток радионуклидов в речные

системы  достигает  нескольких  процентов  в  год  от запаса на водосборном

бассейне.

Вертикальная миграция радиоактивных веществ в почве является результатом действия многих факторов (например, перемещения радионуклидов растениями, переноса фильтрационными токами воды, процессами перемешивания и диффузии, деятельности почвенных животных и т.д.). Эти процессы могут приводить к снижению концентрации радионуклидов в верхнем пятисантиметровом слое почвы в 2 - 3 раза.

 

Поведение радионуклидов в почве

 

Поведение радионуклидов, попавших на поверхность почвы, определяется их химической подвижностью, рельефом, типом и густотой травостоя, агрохимическими и физическими свойствами почвы, а также интенсивностью рассмотренных выше процессов миграции.

Первоначально основная доля радионуклидов фиксируется верхними слоями почвы (табл. 12). Со временем они перемещаются по вертикальному профилю почвы в зависимости от степени их подвижности в составе радиоактивного вещества. Глубина проникновения их по профилю целинной почвы с ненарушенной структурой, даже в случае загрязнения воднорастворимыми формами, не превышает нескольких сантиметров. Однако иногда (особенно в легких, сильновыщелачиваемых почвах) отдельные нуклиды, образующие слабосорбируемые комплексы, в результате процессов миграции достигают глубины в несколько десятков сантиметров и могут доходить до грунтовых вод (табл. 13).

 

Таблица 12

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ЛУГОВОМ ЦЕНОЗЕ НА 2-Й ГОД

ПОСЛЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОРАСТВОРИМЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ,

% ЗАПАСА НА ЕДИНИЦЕ ПЛОЩАДИ

 

┌───────────────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐

│     Компонент     │    90  │    137 │    144 │    106 │    95  │

│                   │  Sr    │  Cs    │  Ce    │  Ru    │  Zr    │

├───────────────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┤

│        Чернозем выщелоченный, мятликово-овсяницевый луг        │

│                                                                │

│Трава              │2       │1       │2       │1       │0,2     │

│Слой почвы, см:    │        │        │        │        │        │

│  0 - 2            │57      │33      │41      │60      │29      │

│  2 - 4            │8       │8       │14      │14      │19      │

│  4 - 7            │9       │20      │15      │11      │27      │

│  7 - 10           │10      │17      │13      │8       │21      │

│                                                                │

│          Серая лесная почва, разнотравно-злаковый луг          │

│                                                                │

│Трава              │1       │2       │0,5     │0,2     │6       │

│Слой почвы, см:    │        │        │        │        │        │

│  0 - 2            │<...>   │67      │75      │62      │50      │

│  2 - 4            │<...>   │16      │15      │15      │15      │

│  4 - 7            │6       │11      │6       │7       │14      │

│  7 - 10           │2       │2       │1       │4       │10      │

│                                                                │

│             Чернозем выщелоченный, ковыльная степь             │

│                                                                │

│Трава              │2       │3       │4       │3       │2       │

│Слой почвы, см:    │        │        │        │        │        │

│  0 - 2            │77      │33      │15      │57      │71      │

│  2 - 4            │7       │13      │7       │18      │15      │

│  4 - 7            │3       │12      │14      │9       │6       │

│  7 - 10           │1       │3       │8       │4       │2       │

└───────────────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘

 

Таблица 13

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ПО ВЕРТИКАЛЬНОМУ ПРОФИЛЮ

ЦЕЛИННОЙ ПОЧВЫ НА 10-Й ГОД ПОСЛЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ВОДНОРАСТВОРИМЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ,

% ЗАПАСА НА ЕДИНИЦЕ ПЛОЩАДИ

 

┌────────────────────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┐

│   Слой почвы, см   │     90   │     137  │     106  │     144  │

│                    │   Sr     │   Cs     │   Ru     │   Ce     │

├────────────────────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┤

│                   Дерново-подзолистая почва                    │

│                                                                │

│0 - 2               │18        │67        │6         │6         │

│2 - 5               │14        │9         │2         │2         │

│5 - 10              │14        │2         │4         │9         │

│10 - 15             │4         │1         │4         │1         │

│40 - 70             │26        │8         │48        │50        │

│                                                                │

│                      Серая лесная почва                        │

│                                                                │

│0 - 2               │40        │66        │53        │32        │

│2 - 5               │53        │12        │10        │44        │

│5 - 10              │2         │3         │9         │3         │

│10 - 15             │0,4       │0,7       │1         │0,8       │

│40 - 70             │2,5       │2,1       │13        │10        │

│                                                                │

│                     Чернозем выщелоченный                      │

│                                                                │

│0 - 2               │32        │57        │41        │32        │

│2 - 5               │48        │16        │33        │52        │

│5 - 10              │19        │7         │10        │15        │

│10 - 15             │0,4       │0,05      │5         │0,4       │

│40 - 70             │0,2       │0,1       │3,9       │0,1       │

└────────────────────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┘

 

Процессы миграции радионуклидов во внешней среде под действием природных факторов практически не приводят к значительному изменению плотности первоначального загрязнения больших территорий (за исключением особых случаев - пыльные бури и т.д.). Расширение площади территории радиоактивного следа под действием факторов миграции практически заканчивается в течение первого года с момента его образования, и смещение "границ" следа при выпадении относительно тонкодисперсного материала не превышает 1 - 2 км.

 

Поведение и миграция радионуклидов в водоемах

 

Открытые водоемы (озера, пруды и реки) при радиоактивном загрязнении характеризуются специфическими особенностями. Так, при выпадении мелкодисперсного радиоактивного вещества на водную поверхность большая его часть растворяется в воде или коагулирует со взвешенными в толще воды частицами, что приводит в конечном счете к довольно однородному радиоактивному загрязнению всего объема водоема.

Концентрация продуктов ядерных взрывов в воде будет зависеть от соотношения площади поверхности и объема водоема, т.е. чем меньше глубина водоема, тем выше концентрация радионуклидов.

В процессе осаждения радиоактивного вещества на дно водоема и последующего обмена радионуклидов между водой и грунтом ложа в открытых водоемах сравнительно быстро устанавливается динамическое равновесие между содержанием радионуклидов в воде и грунте. В табл. 14 приводятся значения периодов полуочищения воды и времени достижения максимального загрязнения ила, наблюдаемые после однократного загрязнения водоемов смесью воднорастворимых форм продуктов деления.

 

Таблица 14

 

ПЕРИОДЫ ПОЛУОЧИЩЕНИЯ ВОДЫ И ВРЕМЯ ДОСТИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ

КОНЦЕНТРАЦИЙ РАДИОНУКЛИДОВ В ИЛАХ, СУТКИ

 

┌─────────────────────┬─────────────────────┬────────────────────┐

│     Радионуклид     │ Период полуочищения │  Время достижения  │

│                     │                     │    максимального   │

│                     │                     │  загрязнения илов  │

├─────────────────────┼─────────────────────┼────────────────────┤

│  90                 │                     │                    │

│Sr                   │120 - 190            │780 - 1100          │

│ 90                  │                     │                    │

│Y                    │4 - 27               │-                   │

│  144                │                     │                    │

│Ce                   │1 - 24               │8 - 90              │

│  106                │                     │                    │

│Ru                   │18 - 100             │80 - 230            │

└─────────────────────┴─────────────────────┴────────────────────┘

 

При достижении динамического равновесия между содержанием радионуклидов в воде и иле общее количество попавшего в водоем радиоактивного вещества распределяется между основными компонентами водоема в определенных пропорциях (табл. 15).

 

Таблица 15

 

ПРИМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЛГО- И СРЕДНЕЖИВУЩИХ ПРОДУКТОВ

ДЕЛЕНИЯ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ НЕПРОТОЧНЫХ ВОДОЕМОВ,

% ОБЩЕГО ЗАПАСА В ВОДОЕМЕ

 

┌────────────────┬───────────────┬───────────────┬───────────────┐

│  Радионуклид   │     Вода      │      Ил       │   Биомасса    │

├────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────┤

│  90            │               │               │               │

│Sr              │10,4           │89,0           │0,6            │

│  137           │               │               │               │

│Cs              │1,2            │98,8           │-              │

│  125           │               │               │               │

│Sb              │2,6            │97,4           │-              │

│  106           │               │               │               │

│Ru              │8,0            │92,0           │-              │

│<...>           │<...>          │<...>          │<...>          │

└────────────────┴───────────────┴───────────────┴───────────────┘

 

Основное количество радиоактивного вещества, даже при выпадении подвижных форм, концентрируется в верхних слоях донных отложений или распределяется так же, как и в ненарушенном профиле целинных почв. В отдельных случаях глубина проникновения радионуклидов достигает нескольких десятков сантиметров в зависимости от физико-химических свойств грунта.

    Различные  представители  водной  флоры  и  фауны,  населяющие водоем и

составляющие его биомассу, характеризуются разной способностью к накоплению

радионуклидов.  Для  пресноводных  организмов  величина накопления (которую

                                                                    2     5

принято  оценивать  коэффициентом накопления) <*> может достигать 10  - 10

(табл. 16).

--------------------------------

<*> Коэффициент накопления есть отношение концентраций радионуклида в биологическом объекте и воде.

 

Таблица 16

 

            КОЭФФИЦИЕНТЫ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ПРЕСНОВОДНЫМИ

                                  КЮРИ/КГ СЫРОГО ВЕСА

                     ОРГАНИЗМАМИ, -------------------

                                      КЮРИ/Л ВОДЫ

 

┌───────────┬─────────┬─────────────┬─────────┬─────────────┬─────────────┐

│Радионуклид│Планктон │  Нитчатые   │Водная   │   Личинки   │    Рыба     │

│           │         │  водоросли  │расти-   │  насекомых  │             │

│           │         │             │тельность│             │             │

├───────────┼─────────┼─────────────┼─────────┼─────────────┼─────────────┤

│  59       │      5  │  5          │         │  5          │  4          │

│Fe         │2 x 10   │10           │-        │10           │10           │

│  64       │      3  │      2     4│         │      2     3│       2     │

│Cu         │2 x 10   │5 x 10  - 10 │-        │5 x 10  - 10 │10 - 10      │

│  65       │         │  5          │         │  4          │  3     4    │

│Zn         │-        │10           │-        │10           │10  - 10     │

│  90       │  4     5│  4         5│      1  │  2     5    │  3         3│

│Sr         │10  - 10 │10  - 5 x 10 │5 x 10   │10  - 10     │10  - 3 x 10 │

│           │  3      │      2      │         │      2      │             │

│Изотопы    │10       │5 x 10       │-        │2 x 10       │-            │

│редко-     │         │             │         │             │             │

│земельных  │         │             │         │             │             │

│элементов  │         │             │         │             │             │

│  137      │         │  3         3│         │  3          │             │

│Cs         │-        │10  - 5 x 10 │-        │10           │-            │

└───────────┴─────────┴─────────────┴─────────┴─────────────┴─────────────┘

 

В рыбе, наиболее ценном в практическом отношении представителе биомассы, распределение накопленных радионуклидов зависит от их физико-химических свойств и биологической доступности (табл. 17).

 

Таблица 17

 

                       90

       РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Sr   В ОРГАНИЗМЕ РЫБЫ, % СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ

 

┌─────────────────────────────┬──────────────────────────────────┐

│            Ткань            │   Вклад в суммарное содержание   │

├─────────────────────────────┼──────────────────────────────────┤

│Мышцы                        │5                                 │

│Скелет                       │54                                │

│Чешуя                        │39                                │

│Внутренние органы            │2                                 │

└─────────────────────────────┴──────────────────────────────────┘

 

    Приведенные  закономерности  распределения  радионуклидов в компонентах

водоема   при  достижении  динамического  равновесия  позволяют  установить

определенные   зависимости   между   плотностью  загрязнения  территории  и

содержанием  радионуклидов  в компонентах водоема. Подобные соотношения для

  90

Sr    при  загрязнении водоема подвижными формами приведены в табл. 18. Эти

данные  позволяют оценить возможность использования биопродуктов водоемов в

качестве корма для животных или в пищевых целях.

 

Таблица 18

 

                         90

            СОДЕРЖАНИЕ Sr   В КОМПОНЕНТАХ НЕПРОТОЧНЫХ ВОДОЕМОВ

            ПРИ ПЛОТНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ 1 КЮРИ/КВ. КМ

 

┌────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐

│            Компонент           │                  -11          │

│                                │  Концентрация, 10    кюри/кг  │

├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤

│Вода                            │4,5                            │

│Рыба:                           │                               │

│  мышцы                         │90                             │

│  кость                         │4500                           │

│Планктон                        │2200                           │

│Водные растения                 │4500                           │

│Донные отложения                │900                            │

└────────────────────────────────┴───────────────────────────────┘

 

ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПИЩЕВЫЕ ЦЕПОЧКИ

(ПОЧВА - РАСТЕНИЯ - СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ -

ПРОДУКЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА)

 

Источники радиоактивного загрязнения растительности

 

Радиоактивное загрязнение растительности, как одного из первых звеньев пищевых цепочек, является важным фактором радиоактивного загрязнения диеты человека в целом. Радионуклиды могут поступать в растения по двум основным путям: в результате непосредственного загрязнения растений выпадающими из атмосферы радиоактивными осадками и при корневом усвоении радионуклидов из почвы.

В естественных условиях загрязнение растений может происходить одновременно внекорневым и корневым путями.

 

Закономерности внекорневого загрязнения растений

 

Радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных растений при внекорневом пути поступления обусловливается прежде всего природой радиоактивных выпадений, условиями внешней среды, физико-химическими свойствами осаждающихся продуктов и биологическими особенностями растений.

Если сельскохозяйственные растения подвергаются загрязнению "сухими" (частицы аэрозоля или грубодисперсной пыли) или "мокрыми" (с атмосферными осадками или в виде водных растворов) радиоактивными выпадениями, то уровни радиоактивного загрязнения растительности в первую очередь зависят от концентрации радионуклидов в атмосфере или интенсивности выпадений.

Существенную роль в случае "сухих" выпадений играет дисперсность радиоактивного вещества: чем крупнее частицы выпадений, тем меньшая их доля задерживается на растениях (табл. 19). Для выпадений, характеризующихся тонкодисперсными частицами (<= 1 мкм), величина первоначального удержания может достигать нескольких десятков процентов.

 

Таблица 19

 

СРЕДНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО УДЕРЖАНИЯ ЧАСТИЦ

ЛОКАЛЬНЫХ ВЫПАДЕНИЙ ОТ НАЗЕМНОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА

ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ, % ВЫПАВШЕГО ВЕЩЕСТВА

НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ

 

┌───────────────────────────────┬────────────────────────────────┐

│      Размер частиц, мкм       │           Удержание            │

├───────────────────────────────┼────────────────────────────────┤

│40                             │8,2                             │

│50                             │5,2                             │

│100                            │1,4                             │

│150                            │0,72                            │

│200                            │0,50                            │

│300                            │0,30                            │

│500                            │0,14                            │

│700                            │0,09                            │

└───────────────────────────────┴────────────────────────────────┘

 

    Химическая  принадлежность  радионуклидов  также  оказывает  влияние на

степень  их  фиксации  растениями.  Вследствие  этого  относительно легко и

быстро  проникают  в  растения  наиболее  подвижные  радионуклиды, в первую

очередь  йода  и цезия. В значительной мере это объясняется физиологической

ролью  в  процессах  роста  и  развития  растений  тех элементов, к которым

принадлежат   радионуклиды  или  их  аналоги.  Так,  при  равной  плотности

выпадений  отдельных  нуклидов  в  биологически доступных формах накопление

  137                                                              90

Cs     в  клубнях  картофеля  в  40  раз  превышает  накопление  Sr  , если

загрязнение  происходит  в  период оттока калия в клубни. При загрязнении в

иные  фазы  развития растений картофеля размеры накопления цезия и стронция

близки между собой.

К числу биологических особенностей, оказывающих влияние на степень радиоактивного загрязнения растений, в первую очередь относятся морфологические особенности. Способность растений удерживать радиоактивные частицы увеличивается по мере роста, т.е. с развитием поверхности вегетативной массы и увеличением ее запаса на единицу площади, с приближением ориентации листовых пластинок и стеблей растений к горизонтальной, при наличии складчатости, морщинистости, опушенности листьев и смолистых отложений. Воскообразный слой (кутикула) на поверхности растений уменьшает их способность удерживать выпадающие радионуклиды.

Уровни загрязнения растениеводческой продукции, производимой в условиях радиоактивных выпадений, будут зависеть кроме описанных факторов от защищенности товарных органов. В этом случае вегетативная масса сельскохозяйственных растений будет характеризоваться значительно более высокими уровнями загрязнения, чем корнеплоды, клубнеплоды и даже зерно, присутствие радионуклидов в которых обусловлено перераспределением в тканях растений, а также вторичным загрязнением.

Условия внешней среды оказывают также существенное влияние на уровни радиоактивного загрязнения сельскохозяйственной растительности радиоактивными выпадениями. Повышенная влажность воздуха во время дождливой погоды увеличивает степень удержания радионуклидов, выпадающих с атмосферными осадками. Однако, если выпадение радиоактивных веществ с моросящими дождями приводит к более высоким уровням загрязнения растительности, то ливневые дожди оказывают обратное действие, смывая с растений осевшие ранее радиоактивные вещества.

Удаление радиоактивных веществ с растений с течением времени происходит под действием совокупности всех факторов внешней среды: смывания дождем, стряхивания радиоактивных веществ под механическим действием ветра или животных, удаления за счет отмирания старых листьев и побегов, разбавления новой биомассой.

Прочность фиксации радионуклидов растениями принято оценивать периодом полупотерь, т.е. временем, за которое запас их в растительности после однократного (разового) загрязнения снижается вдвое под влиянием процессов удаления. Период полупотерь радионуклидов с растений в общем случае колеблется в пределах 1 - 30 дней.

Радиоактивные выпадения по своему происхождению и времени воздействия могут быть разделены на две группы: разовые выпадения из облака, образовавшегося при ядерном взрыве или технической аварии, и непрерывные (длительные) выпадения радиоактивных веществ, введенных в тропосферу или стратосферу или поступающих в нижние слои атмосферы от постоянно действующего источника (труба атомного предприятия и пр.). Характер взаимодействия разовых и непрерывных выпадений с растительным покровом в целом одинаков, однако различное время воздействия выпадений обусловливает разные уровни загрязнения продукции при равном количестве выпадающих радионуклидов.

 

Количественные характеристики радиоактивного загрязнения

растениеводческой продукции при разовых выпадениях

 

Первоначальное удержание радионуклидов сельскохозяйственными растениями после разового загрязнения посевов радиоактивными веществами обусловливается в основном химической природой радионуклидов, биологическими особенностями растений и фазой роста в момент загрязнения (табл. 20). При этом максимальные размеры удержания наблюдаются в период наибольшего развития биомассы. Вегетативные надземные органы свеклы, картофеля и огурцов с шершаво-волосистыми или складчатыми горизонтально ориентированными листьями характеризуются повышенной способностью удерживать радионуклиды.

 

Таблица 20

 

ВЕЛИЧИНЫ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО УДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ

РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ

ПОСЛЕ РАЗОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОСЕВОВ ВОДНОРАСТВОРИМЫМИ

СОЕДИНЕНИЯМИ, % ВЫПАВШЕГО НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ

 

┌─────────────────────────┬───────────────────────┬───────────────────────┐

│        Культура         │  Период интенсивного  │         Фаза          │

│                         │  нарастания биомассы  │ технической спелости  │

│                         ├───────┬───────┬───────┼───────┬───────┬───────┤

│                         │   90  │   137 │   144 │   90  │   137 │   144 │

│                         │ Sr    │ Cs    │ Ce    │ Sr    │ Cs    │ Ce    │

├─────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤

│Вегетативная масса:      │       │       │       │       │       │       │

│  Пшеница                │56     │18     │23     │21     │5      │4      │

│  Ячмень                 │75     │9      │35     │14     │8      │2      │

│  Свекла                 │83     │22     │48     │82     │63     │45     │

│  Картофель              │67     │33     │57     │69     │58     │34     │

│  Огурцы                 │40     │10     │12     │57     │38     │30     │

│  Капуста                │6      │2      │3      │14     │15     │5      │

│Продуктивные органы:     │       │       │       │       │       │       │

│  Пшеница                │-      │-      │-      │0,2    │0,2    │0,8    │

│  Ячмень                 │-      │-      │-      │1,3    │0,2    │1,0    │

│  Огурцы                 │-      │-      │-      │0,6    │0,4    │0,4    │

└─────────────────────────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘

 

Скорость потерь радионуклидов с растений и, следовательно, период полупотерь изменяется во времени (табл. 21). Это обусловлено существованием трудно- и легкоудаляемых фракций радионуклидов, взаимодействующих с поверхностью листьев и стеблей растений. В первый период после загрязнения основная часть (60 - 80%) удержанных растениями радионуклидов представлена легкоудаляемой фракцией. Если к моменту загрязнения растения достигли фазы технической спелости, то удаление радионуклидов происходит крайне медленно.

 

Таблица 21

 

ПЕРИОДЫ ПОЛУПОТЕРЬ РАДИОНУКЛИДОВ, ЗАДЕРЖАННЫХ ПОСЕВАМИ

РАСТЕНИЙ ПРИ РАЗОВОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ВОДНОРАСТВОРИМЫМИ

СОЕДИНЕНИЯМИ В ПЕРИОД ИНТЕНСИВНОГО

НАРАСТАНИЯ БИОМАССЫ, СУТКИ

 

┌─────────────┬───────────────────┬───────────────────┬───────────────────┐

│  Культура   │         90        │         137       │         144       │

│             │       Sr          │       Cs          │       Ce          │

│             ├───────────────────┴───────────────────┴───────────────────┤

│             │                          фракция                          │

│             ├─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┤

│             │легко-   │трудно-  │легко-   │трудно-  │легко-   │трудно-  │

│             │удаляемая│удаляемая│удаляемая│удаляемая│удаляемая│удаляемая│

├─────────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤

│Пшеница      │-        │6        │1        │12       │-        │8        │

│Ячмень       │0,8      │13       │1,5      │14       │2,5      │10       │

│Свекла       │1,4      │14       │0,8      │11       │3,5      │13       │

│Картофель    │1,2      │29       │1,2      │12       │0,8      │14       │

│Огурцы       │1,7      │15       │0,6      │20       │0,6      │26       │

│Капуста      │-        │5        │0,4      │11       │0,6      │5        │

└─────────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘

 

Для прогнозирования вероятных уровней загрязнения урожая после разовых радиоактивных выпадений можно использовать коэффициенты пропорциональности, устанавливающие связь между концентрацией радионуклидов в продукции и плотностью радиоактивных выпадений (табл. 22).

 

Таблица 22

 

            КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ МЕЖДУ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ

         РАДИОНУКЛИДОВ В ПРОДУКТИВНЫХ ОРГАНАХ РАСТЕНИЙ ПРИ УБОРКЕ

          УРОЖАЯ И ПЛОТНОСТЬЮ РАЗОВЫХ ВЫПАДЕНИЙ ВОДНОРАСТВОРИМЫХ

           ФОРМ СОЕДИНЕНИЙ РАДИОНУКЛИДОВ И ИХ СМЕСЕЙ В РАЗЛИЧНЫЕ

                                        НКЮРИ/КГ ПРОДУКТА

                ФАЗЫ РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ, -----------------

                                           КЮРИ/КВ. КМ

 

┌──────────────┬────────────────────────────────────┬─────────────────────┐

│ Продукция и  │      Смесь продуктов деления       │ Растворы отдельных  │

│фазы развития │      десятичасового возраста       │    радионуклидов    │

│   растений   ├──────┬─────┬─────┬─────┬──────┬────┼────┬─────┬─────┬────┤

│   в момент   │сумма │  89 │  137│  140│  141 │  95│  90│  137│  144│ 131│

│  выпадения   │радио-│Sr  ,│Cs   │Ba   │Ce   ,│Zr  │Sr  │Cs   │Ce   │I   │

│              │нукли-│  90 │     │     │  144 │    │    │     │     │    │

│              │дов   │Sr   │     │     │Ce    │    │    │     │     │    │

├──────────────┼──────┼─────┼─────┼─────┼──────┼────┼────┼─────┼─────┼────┤

│Зерно пшеницы:│      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  3 - 4 листа │0,2   │0,3  │0,3  │0,02 │0,3   │0,1 │-   │-    │-    │-   │

│  выход       │1,1   │1,0  │2,6  │0,4  │0,2   │0,2 │-   │-    │-    │-   │

│  в трубку    │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  молочная    │57,0  │37,0 │18,0 │2,0  │0,2   │1,5 │-   │-    │-    │-   │

│  спелость    │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  восковая    │2,1   │1,1  │1,5  │2,1  │6,6   │7,1 │-   │-    │-    │-   │

│  спелость    │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│Зерно ячменя: │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  период      │-     │-    │-    │-    │-     │-   │13  │22   │2,6  │-   │

│  интенсивного│      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  роста       │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  созревание  │-     │-    │-    │-    │-     │-   │98  │24   │21,0 │110 │

│Клубни        │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│картофеля:    │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  активное    │1,0   │0,2  │6,7  │0,1  │0,4   │0,2 │-   │-    │-    │-   │

│  цветение    │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  увядание    │0,02  │0,06 │0,1  │0,01 │0,1   │0,1 │-   │-    │-    │-   │

│  ботвы       │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│Корнеплоды    │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│свеклы:       │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  период      │-     │-    │-    │-    │-     │-   │1,6 │1,0  │-    │-   │

│  интенсивного│      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  роста       │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  созревание  │-     │-    │-    │-    │-     │-   │0,6 │3,9  │0,3  │5,9 │

│Плоды огурцов:│      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  период      │-     │-    │-    │-    │-     │-   │0,2 │0,3  │0,7  │-   │

│  интенсивного│      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  роста       │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  созревание  │-     │-    │-    │-    │-     │-   │1,8 │6,8  │0,3  │5,2 │

│Кочаны        │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│капусты:      │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  период      │-     │-    │-    │-    │-     │-   │1,1 │0,7  │1,5  │-   │

│  интенсивного│      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  роста       │      │     │     │     │      │    │    │     │     │    │

│  созревание  │-     │-    │-    │-    │-     │-   │1,3 │6,3  │0,6  │-   │

└──────────────┴──────┴─────┴─────┴─────┴──────┴────┴────┴─────┴─────┴────┘

 

Как видно, при равной плотности загрязнения территории разовыми выпадениями в результате влияния биологических особенностей растений, химической природы радионуклидов в зависимости от фаз развития растений в момент загрязнения концентрация радионуклидов в растениеводческой продукции может значительно варьировать. При использовании указанных значений коэффициентов пропорциональности для конкретных условий разовых радиоактивных выпадений необходимо учитывать растворимость и биологическую подвижность радионуклидов, входящих в состав конкретных выпадений, и вносить соответствующие поправки.

 

Количественные характеристики загрязнения растениеводческой

продукции при непрерывных глобальных выпадениях

 

При длительных глобальных радиоактивных выпадениях сельскохозяйственные растения подвергаются постоянному действию одновременно идущих процессов удержания радионуклидов на растениях и их удаления под влиянием факторов внешней среды.

Размеры непосредственного удержания зависят от концентрации радиоактивных веществ в приземном слое воздуха, климатических и атмосферных условий, физико-химической природы радионуклидов и биологических особенностей растений.

Средние величины первоначального удержания радионуклидов при глобальных выпадениях различными видами растительной продукции приведены в табл. 23. Период полупотерь радиоактивного вещества с растительности для радионуклидов данных выпадений составляет 15 - 30 дней.

 

Таблица 23

 

СРЕДНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО УДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ

РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ, % ВЫПАВШЕГО

ОДНОКРАТНО КОЛИЧЕСТВА (ЗА СУТКИ) НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ

 

┌───────────────────────────────────────────┬───────────────┬─────────────┐

│           Растительный образец            │Смесь продуктов│Радиоактивный│

│                                           │  деления из   │     йод     │

│                                           │  глобальных   │             │

│                                           │   выпадений   │             │

├───────────────────────────────────────────┼───────────────┼─────────────┤

│Естественная травянистая растительность    │25 - 50        │80 - 100     │

│Вегетативная масса (солома) злаковых       │25 - 50        │40 - 80      │

│культур                                    │               │             │

│Листовые овощные культуры и ботва пропашных│25 - 50        │40 - 80      │

│культур                                    │               │             │

│Зерно злаковых                             │0,5 - 2        │5 - 10       │

│Корнеплоды                                 │0,5 - 1        │1 - 2        │

│Клубнеплоды                                │0,05 - 1       │1 - 2        │

└───────────────────────────────────────────┴───────────────┴─────────────┘

 

    В   качестве  количественных  характеристик,  описывающих  связь  между

концентрацией  радионуклидов  в  продукции растениеводства и интенсивностью

выпадений,      можно     использовать     соответствующие     коэффициенты

пропорциональности, K , для  воздушного (или внекорневого) пути загрязнения

                     в

продукции   (табл.  24).  Эти  коэффициенты  могут  быть  использованы  для

прогнозирования   величины   загрязнения  продукции,  если  известны  темпы

радиоактивных выпадений.

 

Таблица 24

 

          КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ, K , ДЛЯ ОСНОВНЫХ ВИДОВ

                                            в

         СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ (ВНЕКОРНЕВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ),

                             ПКЮРИ/КГ ПРОДУКТА

                           ----------------------

                           МКЮРИ/(КВ. КМ X МЕСЯЦ)

 

┌────────────────────────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐

│         Продукция          │    90  │    137 │    106 │    144 │ 131 <*>│

│                            │  Sr    │  Cs    │  Ru    │  Ce    │I       │

├────────────────────────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤

│Сено естественных трав      │4000    │5300    │1900    │3800    │67000   │

│Зерно злаковых              │420     │660     │140     │46      │-       │

│Листовые овощи              │330     │330     │330     │330     │7000    │

│Корнеплоды                  │20      │20      │20      │20      │-       │

│Клубнеплоды                 │25      │25      │25      │25      │-       │

│Ягоды                       │25      │170     │-       │60      │-       │

└────────────────────────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘

 

    --------------------------------

               пкюри/кг

    <*> ----------------------.

        мкюри/(кв. км x сутки)

 

Корневое усвоение радионуклидов из почвы

 

    Размеры  усвоения  радионуклидов  растениями  из  почвы  в  процессе их

минерального   питания   обусловливаются  в  первую  очередь  биологической

подвижностью  нуклидов.  Вследствие  этого можно ожидать наибольших величин

накопления  нуклидов  стронция,  марганца,  цинка, молибдена, бария, йода и

кобальта.  Однако наибольшее значение с точки зрения радиационной опасности

                   90

имеет накопление Sr  , так как другие радионуклиды вследствие их небольшого

периода   полураспада   относительно   вегетационного  периода  и  времени,

предшествующего  потреблению  растительной продукции  в пищу, существенного

вклада  в  радиационную  опасность  внести не могут. Определенную опасность

                          137

представляет  усвоение  Cs   ,  масштабы  накопления  которого  в отдельных

                                              90

случаях могут быть соизмеримы с накоплением Sr  .

Корневое усвоение радиоактивных веществ обусловливается свойствами нуклидов, агрохимическими свойствами почвы, биологическими особенностями растений и условиями возделывания культур. Различия в размерах накопления радионуклидов, обусловленные природой и характером их взаимодействия с почвой, достигают 5 - 6 порядков величин (табл. 25; см. также табл. 9).

 

Таблица 25

 

                КОРНЕВОЕ УСВОЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РАДИОНУКЛИДОВ,

           ПОПАВШИХ В ПОЧВУ (ЧЕРНОЗЕМ) В ВОДНОРАСТВОРИМОЙ ФОРМЕ,

                                 ПКЮРИ/КГ

                                -----------

                                КЮРИ/КВ. КМ

 

┌─────────────────────┬─────────────────────┬────────────────────┐

│     Радионуклид     │       Пшеница       │     Картофель      │

├─────────────────────┼─────────────────────┼────────────────────┤

│  55    59           │                     │                    │

│Fe  , Fe             │250                  │7,6                 │

│  65                 │                     │                    │

│Zn                   │45000                │6000                │

│  89    90           │                     │                    │

│Sr  , Sr             │160                  │70                  │

│ 90   91             │                     │                    │

│Y  , Y               │0,1                  │-                   │

│  95                 │                     │                    │

│Zr                   │3,7                  │0,6                 │

│  103    106         │                     │                    │

│Ru   , Ru            │7,7                  │3,8                 │

│  137                │                     │                    │

│Cs                   │77                   │30                  │

│  140                │                     │                    │

│Ba                   │160                  │70                  │

│  141    144         │                     │                    │

│Ce   , Ce            │1                    │0,2                 │

│  147                │                     │                    │

│Pm                   │0,07                 │0,6                 │

│ 235   238           │                     │                    │

│U   , U              │5000                 │700                 │

│  239                │                     │                    │

│Pu                   │0,5                  │0,4                 │

└─────────────────────┴─────────────────────┴────────────────────┘

 

    Накопление  радионуклидов  одними  и  теми же видами растений на почвах

разных типов зависит в основном от прочности связи радионуклидов с почвой и

                                                                         90

количества  радионуклидных  и  нерадионуклидных  носителей  в ней. Для Sr

количественной  мерой  усвояемости  растениями могут служить концентрация в

почве   обменного   кальция   как  нерадионуклидного  носителя  стронция  и

содержание  обменных  оснований  в  поглощающем комплексе почвы (табл. 26).

Практически   для  большинства  типов  почв  существует  достаточно  тесная

                                                                       90

обратная количественная связь между этими показателями и накоплением Sr   в

урожае.

 

Таблица 26

 

                                        90

                  ВЕЛИЧИНЫ НАКОПЛЕНИЯ Sr   В ЗЕРНЕ ОВСА,

               ВЫРАЩЕННОГО НА РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОЧВ, ОТН. ЕД.

 

┌────────────────────┬─────────────────┬──────────┬────────────┬──────────┐

│     Тип почвы      │  Механический   │ Обменные │Обменный Ca,│Накопление│

│                    │     состав      │основания,│   мг-экв.  │     90   │

│                    │                 │  мг-экв. │   -------  │   Sr     │

│                    │                 │  ------- │    100 г   │          │

│                    │                 │   100 г  │            │          │

├────────────────────┼─────────────────┼──────────┼────────────┼──────────┤

│Чернозем            │Суглинок средний │44        │32          │1,0       │

│выщелоченный        │                 │          │            │          │

│То же               │То же, легкий    │17        │14          │2,5       │

│Серая лесная        │-"- тяжелый      │23        │18          │2,0       │

│Дерново-подзолистая │-"- средний      │19        │18          │2,5       │

│А                   │                 │          │            │          │

│ 1                  │                 │          │            │          │

│То же, А            │-"- средний      │8,3       │6,1         │5,8       │

│        2           │                 │          │            │          │

│-"-    А            │Супесь           │5,6       │4,3         │9,8       │

│        1           │                 │          │            │          │

│-"-    А            │Песок связный    │1,6       │0,8         │37,0      │

│        2           │                 │          │            │          │

│Подзол              │Суглинок легкий  │4,5       │3,7         │7,8       │

│Краснозем           │Глина средняя    │5,9       │1,8         │16,0      │

│Каштановая          │Суглинок легкий  │14        │7,1         │3,7       │

│Темно-каштановая    │Супесь           │11        │7,1         │6,9       │

│То же               │Суглинок средний │19        │12          │2,5       │

│Торф                │-                │83        │62          │2,3       │

│Солончак            │Суглинок тяжелый │70        │10          │1,5       │

│Солонец             │То же            │15        │9           │1,9       │

└────────────────────┴─────────────────┴──────────┴────────────┴──────────┘

 

                 137

    Накопление Cs    сельскохозяйственными растениями зависит от содержания

в почве слюдистых и глинистых минералов типа иллита, вермикулита и биотита,

обладающих способностью специфически и необменно фиксировать этот  элемент.

На торфянистых почвах и почвах, легких  по  механическому  составу  (песок,

                      137

супесь), накопление Cs    будет более высоким (табл. 27).

 

Таблица 27

 

                                    137

         СРАВНИТЕЛЬНОЕ НАКОПЛЕНИЕ Cs    ВО РЖИ И ОВСЕ ПРИ ВНЕСЕНИИ

              ДОСТУПНЫХ ФОРМ В ПОЧВЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ, ОТН. ЕД.

 

┌────────────────────────────────────────┬───────────┬───────────┐

│                Тип почвы               │   Овес    │   Рожь    │

├────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────┤

│Чернозем                                │1          │1          │

│Серозем                                 │0,5        │4          │

│Подзолистая суглинистая                 │2          │20         │

│Краснозем                               │13         │12         │

│Дерново-подзолистая супесчаная          │10         │65         │

│Торф                                    │310        │-          │

└────────────────────────────────────────┴───────────┴───────────┘

 

    Существенное  влияние  на  величину  накопления радионуклидов, в первую

           90

очередь  Sr  , оказывают биологические различия между сельскохозяйственными

культурами,  обусловленные принадлежностью к ботаническим семействам, родам

и  видам,  а  также  сортовые особенности (табл. 28). Различия в накоплении

  90

Sr    отдельными культурами объясняются в основном неодинаковым накоплением

кальция,  играющего  роль  химического аналога стронция. Поэтому накопление

  90                                                                   90

Sr    растениями  принято  характеризовать соотношением концентраций Sr   и

стабильного кальция, или стронциевой  единицей  (одна  стронциевая  единица

                     90

           1 нкюри Sr                              90

(с. е.) =  ------------). Различия в накоплении  Sr   и кальция значительно

               г Ca

                                 90

меньше, чем между накоплениями Sr  .

 

Таблица 28

 

                          90

             НАКОПЛЕНИЕ Sr   РАЗЛИЧНЫМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ

                КУЛЬТУРАМИ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ

                      ВОДНОРАСТВОРИМЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

 

┌───────────────────────────────┬─────────┬───────────────────────┐

│           Культура            │  Число  │                 90    │

│                               │ сортов  │    Накопление Sr      │

│                               │или видов├───────────┬───────────┤

│                               │         │ нкюри/кг  │   с. е.   │

│                               │         │-----------│-----------│

│                               │         │кюри/кв. км│кюри/кв. км│

├───────────────────────────────┼─────────┼───────────┼───────────┤

│Зерновые:                      │         │           │           │

│  яровая пшеница               │20       │0,17 - 0,53│210 - 570  │

│  рожь, ячмень, овес           │12       │0,21 - 0,65│210 - 520  │

│  просо                        │2        │0,06 - 0,08│270 - 290  │

│  гречиха                      │2        │1,2 - 1,3  │420 - 460  │

│  кукуруза (полная спелость)   │5        │1,0 - 5,1  │350 - 500  │

│Зернобобовые (полная спелость):│         │           │           │

│  горох                        │28       │0,39 - 1,2 │240 - 490  │

│  бобы                         │5        │0,31 - 1,2 │73 - 150   │

│  фасоль                       │11       │0,31 - 1,2 │87 - 200   │

│Картофель                      │58       │0,05 - 0,50│18 - 100   │

│Корнеплоды:                    │         │           │           │

│  свекла                       │25       │0,14 - 0,50│52 - 170   │

│  морковь                      │7        │0,06 - 0,50│60 - 160   │

│  брюква                       │5        │0,50 - 0,80│44 - 88    │

│  редис                        │11       │1,2 - 2,5  │30 - 65    │

│Капуста:                       │         │           │           │

│  белокочанная                 │24       │0,13 - 0,40│10 - 33    │

│  краснокочанная               │4        │0,35 - 0,51│30 - 60    │

│  цветная                      │3        │0,30 - 0,51│33 - 75    │

│Лук репчатый:                  │         │           │           │

│  луковица                     │18       │0,20 - 0,46│10 - 35    │

│  перо                         │18       │0,45 - 1,6 │13 - 38    │

│Батун (перо)                   │9        │1,3 - 3,5  │65 - 110   │

│Порей (перо)                   │8        │0,95 - 1,9 │38 - 68    │

│Салат                          │         │           │           │

│Плодовые овощи:                │         │           │           │

│  огурцы                       │10       │0,75 - 1,2 │45 - 78    │

│  томаты                       │19       │0,10 - 0,25│42 - 97    │

│Травы:                         │         │           │           │

│  бобовые                      │3        │5,0 - 9,4  │60 - 160   │

│  злаковые                     │4        │1,0 - 1,8  │120 - 190  │

│  разнотравье                  │15       │1,4 - 3,0  │140 - 700  │

│Плодовые и ягодники:           │         │           │           │

│  крыжовник                    │1        │0,02       │64         │

│  земляника                    │1        │0,05       │120        │

│  смородина                    │2        │0,05 - 0,06│100 - 130  │

│  малина                       │1        │0,04       │110        │

│  черноплодная рябина          │1        │0,02       │60         │

│  яблоня                       │         │0,02       │120        │

│  слива                        │1        │0,01       │-          │

└───────────────────────────────┴─────────┴───────────┴───────────┘

 

    Вследствие    различного    содержания   кальция   в   вегетативных   и

                                                        90

репродуктивных  органах сельскохозяйственных растений Sr   распределяется в

этих  органах  неравномерно.  Чем  больше кальция в  органах растений,  тем

                         90

больше они накапливают Sr  , в результате чего вегетативные органы растений

           90

содержат Sr   в 3 - 15 раз больше, чем репродуктивные.

                      137

    Распределение   Cs      в   органах   растений  примерно  соответствует

распределению калия (табл. 29).

 

Таблица 29

 

                                          90        137

           ОТНОСИТЕЛЬНОЕ НАКОПЛЕНИЕ Ca, Sr  , K И Cs    В РАЗНЫХ

                ЧАСТЯХ УРОЖАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ

                    (ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ)

 

┌────────────────────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐

│        Культура        │         │    90   │         │    137  │

│                        │   Ca    │  Sr     │    K    │  Cs     │

├────────────────────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤

│Зерновые и зернобобовые │         │         │         │         │

│                        │         │         │         │         │

│Яровая пшеница:         │         │         │         │         │

│  зерно                 │1,0      │1,0      │1,0      │1,0      │

│  солома                │9,8      │10,0     │1,6      │6,4      │

│Овес:                   │         │         │         │         │

│  зерно                 │2,0      │1,0      │0,9      │-        │

│  солома                │7,5      │15,0     │5,4      │2,3      │

│Озимая рожь:            │         │         │         │         │

│  зерно                 │0,8      │0,7      │-        │-        │

│  солома                │6,2      │12,0     │-        │-        │

│Вика:                   │         │         │         │         │

│  зерно                 │3,5      │3,4      │-        │-        │

│  солома                │46,0     │85,0     │-        │12,0     │

│Гречиха:                │         │         │         │         │

│  зерно                 │2,0      │2,0      │-        │-        │

│  солома                │60,0     │60,0     │-        │-        │

│Просо:                  │         │         │         │         │

│  зерно                 │0,4      │0,3      │-        │-        │

│  солома                │7,1      │11,9     │-        │-        │

│Бобы:                   │         │         │         │         │

│  зерно                 │2,7      │3,9      │-        │3,8      │

│  зеленая масса         │8,6      │5,9      │-        │0,8      │

│                        │         │         │         │         │

│        Картофель       │         │         │         │         │

│                        │         │         │         │         │

│  клубни                │0,16     │0,44     │1,1      │1,0      │

│  ботва                 │10,0     │16       │-        │2,2      │

│                        │         │         │         │         │

│       Корнеплоды       │         │         │         │         │

│                        │         │         │         │         │

│Морковь:                │         │         │         │         │

│  корнеплод             │1,8      │1,4      │1,3      │1,8      │

│  ботва                 │14,0     │9,2      │1,5      │8,4      │

│Редис:                  │         │         │         │         │

│  корнеплод             │5,0      │9,2      │3,2      │0,54     │

│  ботва                 │26,0     │40       │1,6      │2,2      │

│Свекла:                 │         │         │         │         │

│  корнеплод             │0,80     │1,7      │0,1      │7,8      │

│  ботва                 │10,0     │7,8      │0,46     │9,2      │

│                        │         │         │         │         │

│         Овощи          │         │         │         │         │

│                        │         │         │         │         │

│Огурцы:                 │         │         │         │         │

│  плоды                 │3,5      │33       │1,4      │0,3      │

│  ботва                 │18       │27       │1,6      │1,4      │

│Капуста:                │         │         │         │         │

│  кочан                 │2,0      │1,1      │1,3      │1,2      │

│  листья                │11       │8,5      │0,9      │2,7      │

│Томаты:                 │         │         │         │         │

│  плоды                 │1,6      │1,1      │2,0      │0,8      │

│  стебли                │8,0      │6,0      │1,8      │2,3      │

└────────────────────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘

 

Различия в условиях возделывания сельскохозяйственных культур в разные годы (погода, изменения агротехники) могут также приводить к значительным колебаниям размеров накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных растений, которые достигают у различных культур 4 - 5-кратных величин (табл. 30).

 

Таблица 30

 

                                         90

             ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ НАКОПЛЕНИЯ Sr  , ПОПАВШЕГО В ПОЧВУ

                    В ЛЕГКОРАСТВОРИМОЙ ФОРМЕ, В УРОЖАЕ

                       СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ

 

┌───────────────────────┬─────────────────┬────────────┬─────────┐

│        Культура       │Продолжительность│  Величины  │Кратность│

│                       │   наблюдений,   │накопления, │различий │

│                       │      годы       │  нкюри/кг  │         │

│                       │                 │------------│         │

│                       │                 │мкюри/кв. км│         │

├───────────────────────┼─────────────────┼────────────┼─────────┤

│Пшеница:               │                 │            │         │

│  зерно                │8                │0,17 - 0,29 │1,7      │

│  солома               │                 │0,69 - 1,7  │2,5      │

│Овес:                  │                 │            │         │

│  зерно                │12               │0,22 - 0,91 │4,2      │

│  солома               │                 │1,2 - 7,0   │5,8      │

│Ячмень:                │                 │            │         │

│  зерно                │10               │0,22 - 0,75 │3,5      │

│  солома               │                 │1,5 - 5,9   │3,9      │

│Рожь озимая:           │                 │            │         │

│  зерно                │9                │0,18 - 0,45 │3,3      │

│  солома               │                 │1,7 - 3,7   │2,2      │

│Вика:                  │                 │            │         │

│  зерно                │11               │0,58 - 3,0  │5,2      │

│  солома               │                 │10,3 - 30,9 │3,0      │

│Картофель:             │                 │            │         │

│  клубни               │11               │0,39 - 0,64 │1,6      │

│  ботва                │                 │12,4 - 24,6 │2,0      │

│Кукуруза:              │                 │            │         │

│  зеленая масса        │7                │2,4 - 4,3   │1,8      │

│Гречиха:               │                 │            │         │

│  зерно                │7                │0,32 - 0,65 │2,0      │

│  солома               │                 │9,3 - 15,7  │1,7      │

│Клевер    ┐            │11               │9,6 - 24,8  │2,5      │

│Люцерна   │            │                 │4,5 - 19,6  │4,4      │

│Капуста   │            │                 │2,5 - 7,5   │3,0      │

│Огурцы    │            │                 │6,6 - 16,0  │2,3      │

│Томаты    │            │                 │1,2 - 3,6   │3,0      │

│Лук       │            │                 │3,0 - 6,6   │2,2      │

│Морковь   │            │                 │3,0 - 6,0   │2,0      │

│Свекла    │            │                 │2,8 - 4,0   │1,4      │

│Редис     │            │                 │9,8 - 19,0  │2,0      │

│Салат     │            │                 │1,2 - 2,8   │2,3      │

│Лук-ботун ┘            │                 │9,6 - 27,0  │2,8      │

└───────────────────────┴─────────────────┴────────────┴─────────┘

 

Для прогноза уровней загрязнения продукции растениеводства при возделывании культур на почве, загрязненной отдельными радионуклидами или их смесями в воднорастворимых формах, можно использовать почвенные коэффициенты пропорциональности, K, связывающие концентрацию радионуклидов в продукции с плотностью радиоактивного загрязнения территории (табл. 31).

 

Таблица 31

 

          ПОЧВЕННЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ ДЛЯ ОСНОВНЫХ

            ВИДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ПРИ ПОПАДАНИИ

               В ПОЧВУ ЛЕГКОРАСТВОРИМЫХ ФОРМ РАДИОНУКЛИДОВ,

                            ПКЮРИ/КГ ПРОДУКЦИИ

                            ------------------

                               МКЮРИ/КВ. КМ

 

┌──────────────┬──────────────────────────────────────────────────────────┐

│  Продукция   │   Содержание обменного кальция в почве, мг-экв./100 г    │

│              ├─────────┬───────────┬───────────┬───────────┬────────────┤

│              │   0,9   │    4,0    │    18     │    22     │     50     │

│              ├─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴────────────┤

│              │                        Тип почвы                         │

│              ├─────────┬───────────┬───────────┬───────────┬────────────┤

│              │дерново- │дерново-   │   серая   │чернозем   │  чернозем  │

│              │подзолис-│подзолисто-│  лесная   │обыкновен- │   мощный   │

│              │то-песча-│суглинистая│суглинистая│ный        │суглинистый │

│              │ная      │           │           │           │            │

├──────────────┴─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴────────────┤

│                                   89    90                              │

│                                 Sr  , Sr                                │

│                                                                         │

│Сено          │170 - 670│38 - 150   │8,5 - 33   │6,8 - 27   │3,0 - 12    │

│естественных  │         │           │           │           │            │

│трав          │         │           │           │           │            │

│Вегетативная  │5,7 - 14 │1,3 - 3,2  │0,28 - 0,70│0,23 - 0,57│0,10 - 0,25 │

│масса полевых │         │           │           │           │            │

│и овощных     │         │           │           │           │            │

│культур       │         │           │           │           │            │

│Зерно злаковых│3,1      │0,72       │0,16       │0,13       │0,056       │

│Корнеплоды    │2,0 - 4,0│0,44 - 0,88│0,10 - 0,20│0,08 - 0,16│0,04 - 0,07 │

│Клубнеплоды   │2,2      │0,48       │0,11       │0,09       │0,04        │

│Ягоды         │0,5 - 1,5│0,12 - 0,33│0,03 - 0,08│0,02 - 0,06│0,009 - 0,03│

│                                                                         │

│                                     137                                 │

│                                   Cs                                    │

│                                                                         │

│Сено          │13       │4,4        │1,9        │1,1        │0,68        │

│естественных  │         │           │           │           │            │

│трав          │         │           │           │           │            │

│Зерно злаковых│0,81     │0,25       │0,12       │0,062      │0,012       │

│Листовые овощи│1,2      │0,35       │0,16       │0,10       │0,07        │

│Корнеплоды    │0,3      │0,008      │0,04       │0,02       │0,01        │

│Клубнеплоды   │0,3      │0,10       │0,05       │0,03       │0,02        │

│                                                                         │

│                                103    106                               │

│                              Ru   , Ru                                  │

│                                                                         │

│Зерно злаковых│-        │-          │-          │0,033      │-           │

│Листовые овощи│-        │-          │-          │0,043      │-           │

│Корнеплоды    │-        │-          │-          │0,094      │-           │

│Клубнеплоды   │-        │-          │-          │0,007      │-           │

│                                                                         │

│                                  141    144                             │

│                                Ce   , Ce                                │

│                                                                         │

│Зерно злаковых│-        │-          │-          │0,0043     │-           │

│Листовые овощи│-        │-          │-          │0,002      │-           │

│Корнеплоды    │-        │-          │-          │0,002      │-           │

│Клубнеплоды   │-        │-          │-          │0,002      │-           │

└──────────────┴─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴────────────┘

 

Поведение и накопление радионуклидов в организме

сельскохозяйственных животных

 

Накопление радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных как следующем звене биологической цепочки почва - растение - животное и переход их в продукцию животноводства - молоко и мясо - зависит от химических свойств радионуклидов, видовых и возрастных особенностей животных, а также от их функционального состояния.

    Судьба  радионуклида,  попавшего  в организм животного, обусловливается

характером  участия  его в минеральном обмене элементов, выступающих в роли

носителя  или его аналога. Вследствие этого ряд нуклидов может избирательно

накапливаться  в  отдельных  тканях животного. Так, радиоактивный стронций,

как  и  кальций,  практически  полностью  отлагается  в  костной  ткани,  и

радиоактивный  йод столь же специфически накапливается в щитовидной железе,

так как является составным компонентом гормона щитовидной железы. Некоторые

           137   14   3    54

нуклиды (Cs   , C  , H , Mn   и др.) относительно равномерно распределяются

по всему организму животного.

    Скорость  обмена  каждого  радионуклида также зависит от его химических

свойств   и   свойств  его  стабильного  носителя.  В  общем  случае  обмен

радионуклида  может  быть  разделен  на  следующие  стадии:  всасывание  из

желудочно-кишечного   тракта  в  кровь,  перенос  с  кровью  и  последующее

распределение  в  тканях  и  органах,  выведение  из организма в результате

секреторной  и  экскреторной  функций.  Поэтому  количество накопившегося в

организме   радиоактивного   вещества   зависит   не   только  от  скорости

радиоактивного  распада,  но  и  от  скорости выведения. Для количественной

оценки  скорости  выведения  радионуклидов  из  организма животного принято

использовать эффективный период полувыведения:

 

                                 T  x T

                                  б    р

                          T    = -------,

                           эфф   T  + T

                                  б    р

 

    где:

    T  - биологический период полувыведения;

     б

    T  - период радиоактивного полураспада.

     р

Наряду с показателем величины всасывания эффективный период полувыведения является основным параметром, определяющим содержание радионуклида в организме животного на любой момент времени при однократном и хроническом его поступлении (табл. 32).

 

Таблица 32

 

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВСАСЫВАНИЯ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПЕРИОДЫ

ПОЛУВЫВЕДЕНИЯ НЕКОТОРЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ

ДЕЛЕНИЯ, ПОСТУПАЮЩИХ В ОРГАНИЗМ ОВЕЦ В СОСТАВЕ КОРМОВ

 

┌─────────────────────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐

│        Параметр         │    131    │     90    │     137   │     144   │

│                         │   I       │   Sr      │   Cs      │   Ce      │

├─────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤

│Коэффициент всасывания,  │100        │30         │100        │0,03       │

│% поступившего в организм│           │           │           │           │

│T   , сутки              │3          │300        │65         │200        │

│ эфф                     │           │           │           │           │

└─────────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

 

Интенсивность обмена радионуклидов в организме зависит от вида животного, подчиняясь в общем закономерностям минерального обмена веществ. Поэтому скорость выведения радионуклидов из организма разных видов животных может быть различной (табл. 33).

 

Таблица 33

 

                                                  90     137

              ЭФФЕКТИВНЫЕ ПЕРИОДЫ ПОЛУВЫВЕДЕНИЯ Sr   И Cs

            ИЗ ОРГАНИЗМА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦ,

                                   СУТКИ

 

┌─────────────────┬───────────────┬────────────────────────┬──────────────┐

│  Вид животного  │Способ введения│            90          │      137     │

│                 │               │          Sr            │    Cs        │

│                 │               ├──────┬───────┬─────────┼────┬────┬────┤

│                 │               │      │  1    │   2     │    │ 1  │ 2  │

│                 │               │ T    │ T     │  T      │T   │T   │T   │

│                 │               │  эфф │  эфф  │   эфф   │ эфф│ эфф│ эфф│

├─────────────────┼───────────────┼──────┼───────┼─────────┼────┼────┼────┤

│Корова           │Длительное     │700   │       │         │31  │    │    │

│Овца             │Однократное    │      │15 (67)│1170 (33)│    │5   │25  │

│Коза             │Длительное     │300   │       │         │49  │    │    │

│                 │Однократное    │150   │       │         │    │    │    │

│Свинья           │Однократное    │      │25 (42)│280 (58) │    │3,5 │35  │

│                 │Длительное     │      │       │         │18  │    │    │

│Курица           │Однократное    │5 (93)│142 (7)│         │    │    │    │

└─────────────────┴───────────────┴──────┴───────┴─────────┴────┴────┴────┘

 

Примечание. В скобках дана доля нуклида (%), выводимого за данное время.

 

                                                                        90

    Наблюдается  известное   постоянство   соотношения  концентраций  Sr  и

кальция  в  рационе животного, в организме и экскретах. В крови соотношение

                90

концентраций  Sr    и  кальция  составляет  около  0,5, в скелете - 0,25, в

                                                                         90

молоке - 0,1 от этого соотношения в рационе. Такое изменение отношения Sr

к кальцию в организме, происходящее под влиянием физиологических процессов,

                                  90

носит  название  дискриминации  Sr    относительно  кальция, и коэффициенты

дискриминации,    приведенные    выше,    могут   быть   использованы   для

прогнозирования размеров загрязнения продукции животноводства радиоактивным

стронцием.

Накопление радиоактивного йода в организме животного и переход его в молоко зависят от содержания стабильного йода в рационе животного. При повышении содержания стабильного йода в рационе отложение радиоактивного йода в щитовидной железе и переход его в молоко несколько снижаются под влиянием эффекта нуклидного разбавления.

На накопление радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных оказывают существенное влияние возрастные особенности обмена. Вследствие более интенсивного обмена отложение радионуклидов у молодых животных выше по сравнению со взрослыми (табл. 34).

 

Таблица 34

 

                       90

          НАКОПЛЕНИЕ Sr   В СКЕЛЕТЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

          И ПТИЦ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ПОСТУПЛЕНИИ С ПЕРВЫХ ДНЕЙ ЖИЗНИ,

                % СУММАРНОГО ПОСТУПЛЕНИЯ В СОСТАВЕ РАЦИОНА

 

┌───────────────────┬──────────────────┬───────────┬───────────┬──────────┐

│ Возраст животных, │     Крупный      │   Овцы    │   Козы    │   Куры   │

│       сутки       │   рогатый скот   │           │           │          │

├───────────────────┼──────────────────┼───────────┼───────────┼──────────┤

│15                 │-                 │87         │69         │-         │

│30                 │85                │77         │63         │49        │

│60                 │71                │55         │43         │19        │

│120                │45                │39         │24         │8         │

│240                │-                 │14         │10         │2,5       │

│360                │30                │9,0        │7,8        │2,1       │

│540                │13                │5,3        │4,3        │-         │

│720                │-                 │-          │2,9        │-         │

│1100               │-                 │3,4        │-          │-         │

│2000               │-                 │2,9        │1,4        │          │

└───────────────────┴──────────────────┴───────────┴───────────┴──────────┘

 

Переход радионуклидов в продукцию животноводства (табл. 35) определяется закономерностями обмена и в первую очередь биологической подвижностью нуклидов. Наибольшей подвижностью при переходе в молоко и мясо сельскохозяйственных животных отличаются радионуклиды йода, цезия и стронция. Достаточно высокой биологической подвижностью характеризуются радиоактивные изотопы молибдена, теллура, цинка, марганца, но вследствие их малого периода полураспада загрязнение продукции животноводства этими нуклидами не представляет большой опасности.

 

Таблица 35

 

ПЕРЕХОД РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ

ИЗ РАЦИОНА В МОЛОКО И МЫШЦЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

ЖИВОТНЫХ И ЯЙЦО ПТИЦЫ, % СУТОЧНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

НА 1 КГ ПРОДУКЦИИ

 

┌──────────┬───────────┬──────┬─────────┬───────────┬─────────┬──────────┬──────┐

│Продукция │  89    90 │  103 │    131  │     132   │    137  │     140  │  144 │

│          │Sr  , Sr   │Ru   ,│   I     │   Te      │  Cs     │   Ba     │Ce    │

│          │           │  106 │         │           │         │          │      │

│          │           │Ru    │         │           │         │          │      │

├──────────┴───────────┴──────┴─────────┴───────────┴─────────┴──────────┴──────┤

│                           Крупный рогатый скот                                │

│                                                                               │

│Мышцы     │0,01 - 0,05│-     │1,0      │-          │4,0      │-         │-     │

│Молоко    │0,05 - 0,2 │0,0005│0,4 - 1,0│0,02 - 0,09│0,4 - 1,2│0,02 - 0,1│0,001 │

│                                                                               │

│                                   Овцы                                        │

│                                                                               │

│Мышцы     │0,2        │-     │-        │-          │10       │-         │0,0008│

│Молоко    │1 - 3      │-     │-        │-          │2 - 3    │-         │-     │

│                                                                               │

│                                   Козы                                        │

│                                                                               │

│Мышцы     │0,3        │-     │-        │-          │20       │-         │-     │

│Молоко    │1 - 3      │0,01  │40       │-          │-        │-         │-     │

│                                                                               │

│                                  Свиньи                                       │

│                                                                               │

│Мышцы     │0,05 - 0,1 │-     │-        │-          │26       │-         │-     │

│                                                                               │

│                                   Куры                                        │

│                                                                               │

│Мышцы     │2,0        │-     │-        │-          │450      │-         │-     │

│Яйцо      │1,5        │-     │-        │-          │2,5      │-         │-     │

│(съедобная│           │      │         │           │         │          │      │

│часть)    │           │      │         │           │         │          │      │

└──────────┴───────────┴──────┴─────────┴───────────┴─────────┴──────────┴──────┘

 

На размеры загрязнения продукции животноводства вследствие миграции радионуклидов по биологическим цепочкам оказывают существенное влияние величины их поступления в растения корневым и внекорневым путями.

Коэффициенты пропорциональности между загрязнением продукции животноводства, содержанием радионуклидов в почве ("почвенные коэффициенты") и интенсивностью глобальных выпадений ("воздушные коэффициенты"), аналогичные по смыслу подобным коэффициентам для растениеводческой продукции, приведены в табл. 36 и 37.

 

Таблица 36

 

              ПОЧВЕННЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ, K ,

                                                          п

            ДЛЯ ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА ПРИ ПОПАДАНИИ В ПОЧВУ

                    ЛЕГКОРАСТВОРИМЫХ ФОРМ РАДИОНУКЛИДОВ,

                               ПКЮРИ/КГ (Л)

                               ------------

                               МКЮРИ/КВ. КМ

 

┌─────────────────┬───────────┬───────────────────────────────────────────┐

│    Продукция    │Радионуклид│   Содержание обменного кальция в почве,   │

│                 │           │                мг-экв./100 г              │

│                 │           ├────────┬────────┬───────┬────────┬────────┤

│                 │           │  0,9   │  4,0   │  18   │   22   │   50   │

│                 │           ├────────┴────────┴───────┴────────┴────────┤

│                 │           │                 Тип почвы                 │

│                 │           ├────────┬────────┬───────┬────────┬────────┤

│                 │           │дерново-│дерново-│серая  │чернозем│чернозем│

│                 │           │подзо-  │подзо-  │лесная │обыкно- │мощный  │

│                 │           │листо-  │листо-  │сугли- │венный  │сугли-  │

│                 │           │песчаная│сугли-  │нистая │        │нистый  │

│                 │           │        │нистая  │       │        │        │

├─────────────────┼───────────┼────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤

│                 │  90       │        │        │       │        │        │

│Молоко           │Sr         │2,6     │0,56    │0,14   │0,11    │0,043   │

│                 │  137      │        │        │       │        │        │

│                 │Cs         │0,5     │0,2     │0,08   │0,04    │0,03    │

├─────────────────┼───────────┼────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤

│                 │  89       │        │        │       │        │        │

│Мясо крупного    │Sr         │        │        │       │        │        │

│рогатого скота   │           │        │        │       │        │        │

│                 │  90       │        │        │       │        │        │

│                 │Sr         │0,65    │0,14    │0,035  │0,028   │0,011   │

│                 │  137      │        │        │       │        │        │

│                 │Cs         │2,0     │0,8     │0,3    │0,2     │0,1     │

└─────────────────┴───────────┴────────┴────────┴───────┴────────┴────────┘

 

Таблица 37

 

               ВОЗДУШНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ, K ,

                                                           в

                       ДЛЯ ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА,

                               ПКЮРИ/КГ (Л)

                           --------------------

                           МКЮРИ/КВ. КМ X МЕСЯЦ

 

┌────────────────────────────┬───────────┬───────────┬───────────┐

│          Продукция         │      90   │     137   │     131   │

│                            │    Sr     │   Cs      │    I      │

├────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┤

│Молоко                      │31         │170        │1300 <*>   │

│Мясо крупного рогатого скота│8          │540        │-          │

└────────────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

 

    --------------------------------

                пкюри/кг

    <*> ----------------------.

        мкюри/(кв. км x сутки)

 

Общие зависимости уровней загрязнения сельскохозяйственной

продукции от уровней радиоактивного загрязнения

внешней среды

 

Как известно, существуют два пути поступления радионуклидов в биологические и сельскохозяйственные цепочки - корневой и воздушный. Уровни радиоактивного загрязнения продукции сельскохозяйственного производства будут зависеть от значимости каждого из этих путей. Соотношение вкладов каждого из путей может изменяться в зависимости от уровней или темпов радиоактивного загрязнения, химической природы и доступности радионуклидов, их периодов полураспада и биологических особенностей растений и животных. В частности, при радиоактивном загрязнении внешней среды продуктами ядерных взрывов в начальный период интенсивных выпадений ведущая роль в загрязнении продукции принадлежит внекорневому пути. При создании атмосферного "резервуара" радионуклидов внекорневой путь является главенствующим в течение 2 - 5 лет, затем, по мере очищения атмосферы, вклады обоих источников становятся соизмеримыми, и в дальнейшем загрязнение продукции будет определяться корневым усвоением из почвы.

В общем случае влияние обоих путей загрязнения на поступление радионуклидов в продукцию может быть определено по соотношению:

 

                            C = K  x S + K  x d,

                                 п        в

 

    где:

    C - концентрация радионуклидов в продукции;

    S - плотность загрязнения почвы;

    d - интенсивность выпадений радионуклидов;

    K    и   K    -   соответственно  почвенный  и  воздушный  коэффициенты

     п        в

пропорциональности  между  уровнями  загрязнения продукции и внешней среды.

Соответствующие  значения  K  могут  быть взяты из табл. 31 и 36,   K  - из

                            п                                        в

табл. 22, 24 и 37.

В отсутствие данных, характеризующих особенности состава почвы для районов с разнообразными почвами, могут быть использованы средние значения почвенных и воздушных коэффициентов, полученные при наблюдении за глобальными выпадениями на территории Советского Союза (табл. 38).

 

Таблица 38

 

СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ И ВОЗДУШНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ПО СССР

 

┌──────────────────┬───────────────────┬─────────────────────────┐

│    Продукция     │      пкюри/кг (л) │         пкюри/кг (л)    │

│                  │ K  = ------------ │K  = --------------------│

│                  │  п   мкюри/кв. км │ в   мкюри/(кв. км x год)│

│                  ├─────────┬─────────┼────────────┬────────────┤

│                  │    90   │    137  │      90    │     137    │

│                  │  Sr     │  Cs     │    Sr      │   Cs       │

├──────────────────┼─────────┼─────────┼────────────┼────────────┤

│Зерно пшеницы     │0,46     │0,13     │17,1        │38,0        │

│Молоко            │0,30     │0,40     │2,0         │9,0         │

│Картофель         │0,16     │0,41     │0,21        │33          │

└──────────────────┴─────────┴─────────┴────────────┴────────────┘

 

ДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА РАСТИТЕЛЬНЫЕ

И ЖИВОТНЫЕ ОРГАНИЗМЫ

 

Свойства и характеристика радиоактивных излучений

 

Взаимодействие радиоактивных излучений с живыми организмами сопровождается поглощением энергии в тканях, что может привести к нарушениям различных физиологических функций или гибели организма.

Характер биологических эффектов, возникающих при облучении организма, определяется прежде всего свойствами излучения. Основной характеристикой, обусловливающей биологическую эффективность данного вида излучения, является ионизирующая способность излучения, точнее величина линейной потери энергии при прохождении излучения через вещество.

В зависимости от ионизирующей способности излучения могут быть подразделены на излучения с высокой биологической эффективностью (альфа-излучение, быстрые и тепловые нейтроны) и с низкой биологической эффективностью (бета- и гамма-излучения). Вследствие этого при достижении одинакового биологического эффекта поглощенная доза альфа- и нейтронного излучений оказывается в 10 - 20 раз ниже, чем доза бета- и гамма-излучений.

Биологическая эффективность излучений, кроме того, обусловливается их проникающей способностью. Наименьшей проникающей способностью характеризуется альфа-излучение, которое полностью поглощается при толщине слоя вещества десятые доли миллиметра.

Бета-излучение характеризуется несколько более высокой проникающей способностью, зависящей от энергии бета-частиц и плотности вещества. В общем случае для полного поглощения бета-излучения в биологических объектах требуется толщина слоя до нескольких десятков миллиметров. Вследствие этого альфа- и бета-излучатели представляют биологическую опасность в основном при попадании их на поверхность живых организмов (контактное облучение) или при проникновении внутрь организма (внутреннее облучение от инкорпорированных источников). Нейтронное и гамма-излучения обладают настолько высокой проникающей способностью, что длина пробега этих частиц значительно превышает размеры биологических объектов. Эти виды излучения представляют опасность преимущественно при внешнем расположении их источников по отношению к биологическому объекту (при внешнем облучении).

Основные определения и понятия, используемые при оценке биологического действия излучений, приведены в табл. 39.

 

Таблица 39

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗ ИЗЛУЧЕНИЯ

 

 

┌────────────────────┬──────────────────────────┬─────────────────────────┐

│       Термин       │       Определение        │   Единицы измерения     │

│                    │                          │    и их производные     │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Экспозиционная доза,│Доза излучения,           │Рентген (р) - доза       │

│Д                   │определяемая по ионизации │рентгеновского и         │

│                    │воздуха в условиях        │гамма-излучения, при     │

│                    │электронного равновесия   │которой в 1 куб. см      │

│                    │                          │сухого воздуха при 0° и  │

│                    │                          │760 мм рт. ст. образуется│

│                    │                          │        9                │

│                    │                          │2,1 x 10  пар ионов;     │

│                    │                          │       3           -3    │

│                    │                          │кр = 10  р, мр = 10   р, │

│                    │                          │        -6               │

│                    │                          │мкр = 10   р             │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Поглощенная доза, П │Отношение энергии ДЕЛЬТА E│Рад (рад) соответствует  │

│                    │излучения, поглощенной в  │поглощению 100 эрг       │

│                    │некотором объеме среды,   │энергии в 1 г облученного│

│                    │к массе ДЕЛЬТА m этого    │                   3     │

│                    │объема, т.е.              │вещества; крад = 10  рад,│

│                    │П = ДЕЛЬТА E / ДЕЛЬТА m.  │         -3              │

│                    │Связь между               │мрад = 10   рад          │

│                    │экспозиционной и          │                         │

│                    │поглощенной дозами        │                         │

│                    │определяется соотношением │                         │

│                    │П = K x Д, где для воздуха│                         │

│                    │K = 0,87 и для биологичес-│                         │

│                    │ких тканей - 0,93         │                         │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Мощность дозы       │Экспозиционная или        │р/ч, рад/ч, мр/мин.,     │

│(экспозиционной или │поглощенная доза,         │мрад/мин., мкр/сек.,     │

│поглощенной), P     │отнесенная к единице      │рад/сек.                 │

│                    │времени                   │                         │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Эффективная доза,   │Общая доза,               │р, рад                   │

│Д                   │скорректированная с учетом│                         │

│ эфф                │процесса восстановления в │                         │

│                    │организме, при которой    │                         │

│                    │наблюдаются такие же      │                         │

│                    │симптомы и признаки       │                         │

│                    │лучевого поражения, как и │                         │

│                    │при кратковременном       │                         │

│                    │облучении в той же дозе   │                         │

│                    │<*>                       │                         │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Суммарная доза,     │Доза, создаваемая с       │р                        │

│Д                   │момента начала облучения  │                         │

│ <...>              │до полного распада        │                         │

│                    │продуктов ядерного взрыва │                         │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Летальная и         │Минимальная доза,         │р, рад                   │

│полулетальная дозы  │приводящая к 100 или      │                         │

│однократного        │50-процентной гибели      │                         │

│облучения, ЛД    и  │организмов соответственно │                         │

│             100    │за оцениваемое время      │                         │

│ЛД                  │(например, ЛД      - за 30│                         │

│  50                │             50/30        │                         │

│                    │суток с момента облучения)│                         │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Биологический       │Поглощенная доза любого   │бэр (бэрад)              │

│эквивалент рада     │вида излучения, которая   │                         │

│                    │создает в организме такой │                         │

│                    │же биологический эффект,  │                         │

│                    │как и 1 рад               │                         │

│                    │рентгеновского или        │                         │

│                    │гамма-излучения           │                         │

│                    │[П (бэр) = П (рад)]       │                         │

├────────────────────┼──────────────────────────┼─────────────────────────┤

│Относительная       │ОБЭ для альфа- и          │                         │

│биологическая       │нейтронного излучений     │                         │

│эффективность, ОБЭ  │равна 10, для бета- и     │                         │

│                    │гамма-излучений равна 1   │                         │

└────────────────────┴──────────────────────────┴─────────────────────────┘

 

    --------------------------------

    <*>  При  внешнем облучении человека на территории радиоактивного следа

от  облака ядерного взрыва D    примерно в 2 раза меньше дозы, рассчитанной

                            эфф

до полного распада продуктов взрыва.

 

Радиационная чувствительность живых организмов

и биологическая эффективность облучения

 

Реакция организма на облучение обусловливается рядом факторов, основными из которых являются доза, мощность дозы, уровень биологической организации, состояние организма и восстановительные механизмы.

Чем выше уровень организации организма, тем, как правило, выше его радиочувствительность. Так, если микроорганизмы переносят дозы порядка сотен и тысяч килорад, то летальные дозы для растений измеряются несколькими килорадами, а для животных - лишь сотнями рад (табл. 40 и 41).

 

Таблица 40

 

КРИТИЧЕСКИЕ ДОЗЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ УГНЕТЕНИЕ РОСТА И ГИБЕЛЬ

ВЕГЕТИРУЮЩИХ РАСТЕНИЙ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ В ПЕРИОДЫ РОСТА

ДО ЗАКЛАДКИ ГЕНЕРАТИВНЫХ ОРГАНОВ, КР

 

┌───────────────────────┬─────────────────────────┬──────────┬────────────┐

│       Растения        │    Условия облучения    │  Доза,   │ Летальная  │

│                       │                         │вызывающая│    доза    │

│                       │                         │угнетение │            │

│                       │                         │  роста   │            │

├───────────────────────┼─────────────────────────┼──────────┼────────────┤

│Озимая пшеница         │Внешнее гамма-облучение  │0,4 - 2   │10          │

│Яровая пшеница:        │                         │          │            │

│  Краснозерная         │То же                    │1,5 - 2   │-           │

│  Скала                │Внешнее бета- +          │1 - 2     │2 - 3       │

│                       │инкорпорированное        │          │            │

│                       │облучение                │          │            │

│Диамант                │Внешнее гамма-облучение  │-         │8           │

│Горох     ┐            │То же                    │2,0       │-           │

│Фасоль    │            │                         │1 - 2     │5           │

│Бобы      │            │                         │0,5       │-           │

│Картофель ┘            │                         │5 - 6     │-           │

│Картофель            ┐ │Внешнее бета- +          │3         │-           │

│(прорастающие клубни)│ │инкорпорированное        │          │            │

│Подсолнечник         │ │облучение                │1 - 3     │5 - 8       │

│Перилла              │ │                         │2 - 3     │10 (стериль-│

│                     │ │                         │          │ность)      │

│Естественные травы   ┘ │                         │0,5       │10 - 12     │

└───────────────────────┴─────────────────────────┴──────────┴────────────┘

 

Таблица 41

 

ЛЕТАЛЬНЫЕ ДОЗЫ ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЖИВОТНЫХ, Р

 

┌───────────────────────┬───────────────────┬────────────────────┐

│       Животные        │      ЛД           │      ЛД            │

│                       │        50/30      │        100/30      │

├───────────────────────┼───────────────────┼────────────────────┤

│Свинья                 │275                │350                 │

│Собака                 │350                │600                 │

│Овца, коза             │550                │700                 │

│Корова                 │550                │650                 │

│Телята (5 месяцев)     │250                │300                 │

│Лошадь                 │650                │-                   │

│Кролик                 │800                │1500                │

│Курица                 │900                │1000                │

└───────────────────────┴───────────────────┴────────────────────┘

 

Радиочувствительность живых организмов существенно изменяется в процессе роста. Критическими для растений являются фазы всхода (у древесных - распускания почек) и цветения (у злаковых - кущение), когда наиболее интенсивно протекают ростовые процессы, и в частности деление половых (мейоз) и вегетативных (митоз) клеток. При облучении в этих фазах роста наблюдается затягивание цветения, а в некоторых случаях облучение стерилизует растения.

Повышенная радиочувствительность в раннем возрасте наблюдается и у животных, что также связано с повышенной интенсивностью процессов обмена.

Для приближенных прогнозов лучевого поражения растения при радиоактивном загрязнении посевов время вегетации растений можно разделить на два периода:

1) от появления всходов до окончания закладки генеративных органов (колоса у злаковых, цветов у картофеля и т.д.);

2) от закладки генеративных органов до полного созревания.

Критические дозы в первый период для большинства культур составляют 0,5 - 3,0 крад в зависимости от сортовых особенностей и климатических условий (см. табл. 40). Для картофеля, характеризующегося более низкой чувствительностью к радиации, критическая доза в этот период составляет 4 - 7 крад.

При загрязнении посевов во второй период развития растений критические дозы оцениваются величинами 5 - 10 крад. Облучение растений в этот период в меньших дозах практически не приводит к снижению их продуктивности, а проявляется в последующих поколениях. Облучение критическими дозами сказывается как на продуктивности растений, так и на посевных качествах семян.

Накопление отдельных радионуклидов в критических органах животных при внутреннем облучении их может привести к серьезному нарушению функциональной деятельности и гибели организма. Ориентировочные концентрации основных радионуклидов в организме овец, приводящие к серьезному их поражению, указаны в табл. 42.

 

Таблица 42

 

СУММАРНОЕ КОЛИЧЕСТВО РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ,

ВЫЗЫВАЮЩЕЕ ПОРАЖЕНИЯ ИЛИ ГИБЕЛЬ ОВЕЦ ПРИ ОДНОКРАТНОМ

ПОСТУПЛЕНИИ, МКЮРИ/КГ

 

┌─────────────────────┬────────────────────┬─────────────────────┐

│     Радионуклид     │      ЛД            │Минимальные поражения│

│                     │        50/30       │                     │

├─────────────────────┼────────────────────┼─────────────────────┤

│ 131                 │                    │                     │

│I                    │15                  │0,2                  │

│  90                 │                    │                     │

│Sr                   │10                  │1,0                  │

│  137                │                    │                     │

│Cs                   │5                   │0,5                  │

└─────────────────────┴────────────────────┴─────────────────────┘

 

Особую опасность представляет поступление в организм животных свежей смеси продуктов ядерного деления, которые приводят к одновременному интенсивному бета-, гамма-облучению щитовидной железы изотопами йода, бета-облучению желудочно-кишечного тракта изотопами с низкой биологической подвижностью и гамма-облучению всего организма в целом.

Поступление указанных радионуклидов в количестве 2 - 3 кюри вызывает у коров легкую степень лучевой болезни. Тяжелое заболевание или гибель животных следует ожидать при поступлении продуктов ядерного деления в количествах более 5 - 10 кюри. При выпасе животных на пастбище в момент формирования радиоактивного следа, образованного наземным ядерным взрывом мощностью 1 - 10 Мт, поступление такого количества продуктов ядерного деления может иметь место на изолиниях с дозой гамма-облучения около 200 р до полного распада радиоактивного вещества.

Биологическая эффективность облучения, или его поражающее действие, в значительной мере зависит от величины дозы и ее распределения во времени. Чем больше разовые дозы облучения, тем быстрее проявляется поражение (табл. 43). Степень поражения увеличивается, если полная доза получена за более короткий срок.

 

Таблица 43

 

СМЕРТНОСТЬ ПОРОСЯТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОЗЫ

ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ

 

┌────────────────────┬─────────────────────┬─────────────────────┐

│       Доза, р      │    Смертность, %    │     Срок, сутки     │

├────────────────────┼─────────────────────┼─────────────────────┤

│1000                │100                  │5 - 6                │

│400                 │100                  │10 - 12              │

│275                 │30                   │15                   │

│180                 │20                   │15 - 16              │

└────────────────────┴─────────────────────┴─────────────────────┘

 

Кратковременное воздействие излучения высокой интенсивности принято называть острым облучением в отличие от протяженного во времени хронического облучения.

Биологическая эффективность одной и той же дозы возрастает с увеличением ее мощности, особенно при хроническом облучении. Это объясняется тем, что роль восстановительных процессов организма в этом случае менее значима.

Чувствительность растений к облучению обусловливается рядом факторов, из которых в качестве основного можно выделить видовые особенности растений. Установлено, что одной из количественных характеристик радиочувствительности вегетирующих растений может служить объем хромосом в интерфазе, который неодинаков для разных видов растений. С ростом этого параметра увеличивается и чувствительность растений. Вследствие этого у разных видов растений наблюдаются поражающие эффекты одинаковой степени при различных дозах облучения (табл. 44).

 

Таблица 44

 

ЗАВИСИМОСТЬ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ, ВЫЗЫВАЮЩИХ СИЛЬНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ

РОСТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ, ОТ СРЕДНЕГО ОБЪЕМА

ХРОМОСОМ В ИНТЕРФАЗЕ

 

┌────────────────────┬──────────────────────┬────────────────────┐

│      Культура      │ Средний объем одной  │ Доза облучения, кр │

│                    │хромосомы в интерфазе,│                    │

│                    │       куб. мкм       │                    │

├────────────────────┼──────────────────────┼────────────────────┤

│Рожь                │24                    │1,5                 │

│Ячмень              │21                    │1,6                 │

│Пшеница             │16                    │2,2                 │

│Овес                │15                    │2,2                 │

│Капуста             │6,9                   │5,0                 │

│Свекла              │5,1                   │7,0                 │

│Морковь             │4,0                   │8,6                 │

│Рис                 │3,0                   │12                  │

│Фасоль              │3,0                   │12                  │

│Тыква               │1,6                   │22                  │

└────────────────────┴──────────────────────┴────────────────────┘

 

Разные органы растений характеризуются неодинаковой радиационной чувствительностью. Например, для сухих семян растений критические дозы в среднем на порядок выше, чем для вегетирующих растений (табл. 45).

 

Таблица 45

 

КРИТИЧЕСКИЕ ДОЗЫ ПРИ ВНЕШНЕМ ОБЛУЧЕНИИ СУХИХ СЕМЯН, КР

 

┌────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐

│            Культура            │       Критическая доза        │

├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤

│Пшеница                         │5 - 20                         │

│Кукуруза, рожь                  │10 - 15                        │

│Овес                            │25 - 30                        │

│Горох                           │5 - 10                         │

│Бобы                            │7                              │

│Фасоль                          │10 - 25                        │

│Картофель                       │5 - 10                         │

│Подсолнечник                    │7                              │

│Гречиха                         │20 - 40                        │

│Огурцы                          │50                             │

│Капуста                         │80 - 100                       │

│Морковь                         │80                             │

└────────────────────────────────┴───────────────────────────────┘

 

Поглощенная доза облучения существенно зависит от продолжительности облучения, поэтому при накоплении радионуклидов в репродуктивных органах (семена, клубни) поглощенная доза за период их хранения может достигать генетически значимых величин, если концентрация нуклидов в них достигает величин порядка милликюри на 1 кг. В этом случае семена могут утратить всхожесть или потерять посевные качества.

Если по отношению к внешнему гамма-облучению растения по сравнению с животными являются более устойчивыми, то благодаря некоторым особенностям строения растений повышается их чувствительность к контактному бета-облучению продуктами ядерных взрывов. Доза от контактного и внешнего бета-облучения свежей смесью продуктов ядерного деления в 20 - 100 раз превышает дозу от внешнего гамма-облучения.

При наземном ядерном взрыве величина контактной дозы облучения растений будет определяться дисперсностью частиц и степенью их удержания растениями. Так как растения удерживают в основном частицы размером менее 100 мкм, а доля радионуклидов, связанных с этими частицами, увеличивается по мере удаления от эпицентра взрыва, то на изолиниях радиоактивного следа с суммарной дозой гамма-облучения 40 - 200 р поглощенная растениями доза будет обусловливаться в основном контактным облучением, а на изолиниях с дозой 400 - 600 р - внешним бета- и гамма-облучением. При этом формирование критических доз облучения растений произойдет при плотности загрязнения территории, равной 0,3 - 0,6 кюри/кв. м, что соответствует изолинии следа с дозой 120 - 240 р до полного распада радиоактивных веществ.

Контактное облучение сельскохозяйственных животных может служить причиной серьезного поражения эпителия и глубже расположенных тканей в основном в результате бета-облучения.

 

Часть II

 

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

 

НАИБОЛЕЕ ТИПИЧНЫЕ СИТУАЦИИ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

 

Среди всех возможных случаев радиоактивного загрязнения территории, используемой в сельскохозяйственных целях, при чередовании различных факторов радиационной опасности во времени целесообразно выделить три наиболее типичные ситуации, характеризующиеся специфическими условиями воздействия на сельскохозяйственное производство:

1. Разовое образование локальных очагов радиоактивного загрязнения местности при ядерном взрыве, сопровождающееся радиоактивным загрязнением и уничтожением готовой или производимой сельскохозяйственной продукции.

Аналогичная ситуация может сложиться при крупных авариях на предприятиях атомной промышленности и энергетики, сопровождающихся выбросом во внешнюю среду больших количеств радиоактивных веществ. Однако при этом состав и количество радионуклидов могут существенно отличаться от состава и количества смеси продуктов деления, образующихся при ядерном взрыве.

2. Непрерывное, медленно убывающее во времени радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий из атмосферного источника под воздействием региональных или повсеместных интенсивных радиоактивных выпадений, обусловленных введением в атмосферу продуктов ядерных взрывов.

Радиационная обстановка, типичная для второй ситуации, может сложиться также при значительных промышленных выбросах радиоактивных продуктов в атмосферу. Разница в основном будет заключаться в уровнях радиоактивного загрязнения внешней среды и сельскохозяйственной продукции.

3. Остаточное радиоактивное загрязнение территории, приводящее к загрязнению сельскохозяйственной продукции в результате почвенного поступления радионуклидов, развивающееся как следствие первой или второй ситуации.

Обстановка, типичная для третьей ситуации, может сложиться на территории, подвергшейся локальному загрязнению при ядерном взрыве, при любых видах радиационных аварий, когда выпадение радиоактивного вещества на местность происходит в течение короткого промежутка времени, или после значительного снижения интенсивности непрерывных выпадений.

Хотя такое деление несколько условно, так как все три ситуации могут быть связаны последовательно во времени, оно позволяет определить характер радиационной обстановки и наметить соответствующие защитные мероприятия. Продолжительность существования первой ситуации может быть оценена интервалом времени в несколько дней или недель, второй ситуации - в несколько лет, в течение которых должно произойти практически полное выведение радиоактивных веществ из атмосферы. Продолжительность третьей ситуации исчисляется десятилетиями и обусловливается главным образом скоростью уменьшения содержания в почве наиболее долгоживущих радионуклидов, которые могут присутствовать в смеси радиоактивных веществ.

Мероприятия, проводимые с целью обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на территории, загрязненной радиоактивными веществами, должны учитывать особенности каждой из ситуаций. Вследствие этого описание основных путей и приемов получения продукции с минимально возможными уровнями радиоактивного загрязнения излагается отдельно, применительно к каждой ситуации.

 

ПРИЕМЫ ОБЫЧНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ, УМЕНЬШАЮЩИЕ

УРОВНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОДУКЦИИ В СЛУЧАЕ РАДИОАКТИВНОГО

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ

 

От направления и объема работ, проводимых в сельскохозяйственной производственной единице в обычное время, в значительной мере зависит способность обеспечить выпуск товарной, пригодной для потребления в пищу продукции в случае радиоактивного загрязнения территории.

 

Хранение продукции

 

Заготовленная сельскохозяйственная продукция менее подвержена радиоактивному загрязнению, чем находящаяся на корню, и поэтому складирование продукции является надежной мерой ее защиты от радиоактивного загрязнения.

Создание запасов кормов с их укрытием и складированием является достаточной гарантией для производства незагрязненной продукции животноводства. Предпочтительным является заготовка кормов путем силосования, которое лучше защищает их от радиоактивного загрязнения, чем скирдование сена, особенно на открытых пространствах.

 

Животноводство

 

В момент загрязнения территории существенное значение для снижения уровней облучения животных и загрязнения молока и мяса имеет готовность к переводу животных на незагрязненные участки или в закрытые помещения с содержанием на запасенных кормах или исключающем потребление кормов с загрязненных полей и пастбищ.

Общими мерами, способствующими более эффективному ведению животноводства в условиях радиоактивного загрязнения, являются: создание запасов кормов, обеспечивающих по возможности длительное (до 2 - 3 недель) существование на этих кормах; готовность ветеринарной службы к проведению ветеринарно-радиологических экспертиз, которые могут потребоваться для оценки степени вероятного поражения животных и дальнейшего их использования, а также ликвидация среди животных инфекционных заболеваний, которые могут появиться при их массовом радиационном поражении; наличие запасов моющих средств для дезактивации кожных покровов животных, если они окажутся загрязненными радиоактивными веществами.

 

Растениеводство

 

Наиболее важными условиями, которые смогут обеспечить ведение растениеводства при радиоактивном загрязнении территории, являются: разработка планов использования урожая полевых культур и естественных угодий в случае их радиоактивного загрязнения; прогноз вероятных уровней загрязнения урожая различных культур и в соответствии с этим определение дальнейшего назначения продукции; готовность к уборке основных культур; составление планов землепользования, основанных на такой реконструкции севооборотов, при которой наибольшее место отводилось бы продовольственным и кормовым культурам, характеризующимся наименьшими размерами радиоактивного загрязнения.

Особое значение имеет получение овощей на закрытом грунте, как наиболее дефицитной и незагрязненной продукции.

 

ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ, ПРОВОДИМЫХ В УСЛОВИЯХ ОБРАЗОВАНИЯ

ЛОКАЛЬНЫХ ОЧАГОВ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

 

(Первая ситуация)

 

К наиболее важным особенностям радиоактивного загрязнения, характеризующим данную ситуацию, в первую очередь следует отнести неожиданность возникновения очага радиоактивного загрязнения и вероятность формирования на его территории высоких уровней радиоактивных излучений, в том числе гамма-излучения. В зависимости от причин их образования локальные очаги радиоактивного загрязнения могут быть отнесены к двум различным группам, характеризующимся определенными факторами радиационной опасности: первая группа включает локальные очаги загрязнения, образующиеся при взрывах атомных и термоядерных устройств (радиоактивный след ядерного взрыва); ко второй группе относятся очаги загрязнения, являющиеся следствием различного рода радиационных аварий (след от радиационной аварии).

 

Радиационная обстановка на следе наземного ядерного взрыва

 

Характерной особенностью радиационной обстановки, складывающейся в локальном очаге радиоактивного загрязнения при наземном ядерном взрыве, является существование высоких уровней излучения в первое время после образования радиоактивного следа, которые затем снижаются вследствие распада короткоживущих нуклидов. Ведущим радиационным фактором во время образования следа является внешнее гамма-излучение, доза от которого формируется в основном в первые часы и сутки после загрязнения.

Распределение радиоактивного вещества на территории следа ядерного взрыва неравномерно, причем максимальные уровни загрязнения наблюдаются вблизи центра взрыва и на оси следа.

Плотность радиоактивного загрязнения уменьшается к периферии следа, причем более резко - в перпендикулярном направлении по отношению к его оси. Плотность радиоактивного загрязнения территории связана с мощностью дозы гамма-излучения и может быть определена по соотношению:

 

                             сигма  = 0,1P ,

                                  t       t

 

    где:

    сигма  - плотность радиоактивного загрязнения на время t, кюри/кв. м;

         t

    P  - мощность дозы гамма-излучения на высоте 1 м в момент после взрыва,

     t

р/ч.

Биологическая доступность радионуклидов, выпавших в составе продуктов ядерного взрыва, в большинстве случаев низка, так как радиоактивное вещество, образующее след ядерного взрыва, представлено в основном оплавленными частицами силикатной природы. Исключение могут составлять продукты ядерных взрывов на карбонатных породах, растворимость и биологическая доступность которых выше. Вследствие фракционирования нуклидов выпавшие радиоактивные осадки обеднены летучими нуклидами (йод) или нуклидами, имеющими летучих предшественников (цезий, стронций).

Основным фактором, определяющим загрязнение сельскохозяйственной продукции в момент образования следа и в первый период его существования, является разовое или кратковременное наружное загрязнение.

Уровни радиоактивного загрязнения сельскохозяйственной продукции и животных будут особенно высокими в первые часы и сутки после выпадения радионуклидов и затем в течение 10 - 20 суток (наиболее критическое в радиационном отношении время) резко снизятся вследствие распада значительной доли короткоживущих нуклидов. Поэтому сохранность сельскохозяйственных животных и пригодность получаемой от них продукции будут в значительной мере обусловливаться обеспеченностью запасами кормов на этот период.

Серьезную опасность для сельскохозяйственных животных на радиоактивном следе ядерного взрыва представляет внешнее облучение, особенно при нахождении животных на открытых пространствах.

Подобная опасность может существовать и для посевов сельскохозяйственных культур. Вследствие радиоактивного распада смеси продуктов ядерного деления и изменения ее состава доза внешнего облучения обусловливается не только плотностью радиоактивного загрязнения территории, но и возрастом смеси. Поэтому при одинаковых значениях мощности дозы гамма-облучения, создаваемой смесью разного возраста, суммарная доза будет разной.

Гибель сельскохозяйственных животных под действием внешнего облучения можно ожидать при дозе гамма-облучения 400 р и выше. Ориентировочно начальная мощность летальной дозы может быть рассчитана при условии постоянного пребывания животных на открытой местности, но без потребления загрязненных кормов. Вследствие резкого снижения мощности дозы в первое время основную часть дозы (50 - 70%) животные и растения получат на 3 - 7-е сутки после взрыва. Поглощенная доза от контактного облучения животных и растений может оказаться для животных равной дозе внешнего облучения, а для растений - значительно больше ее.

В момент образования и в начальный период существования радиоактивного следа ядерного взрыва серьезную опасность для сельскохозяйственных животных наряду с внешним облучением представляет попадание в организм продуктов ядерного взрыва с кормами. Низкая всасываемость большинства радионуклидов (особенно находящихся в составе труднорастворимых продуктов наземного атомного взрыва) обусловливает получение наибольшей дозы на желудочно-кишечный тракт, а содержание в них изотопов йода вызывает облучение щитовидной железы. Облучение других органов и тканей обусловливается особенностями всасывания и отложения отдельных радионуклидов.

Вследствие существенного вклада радионуклидов йода в смесь радиоактивных веществ и его преимущественного отложения в щитовидной железе облучение щитовидной железы представляет наибольшую опасность при поступлении свежей смеси внутрь организма. На территории следа с суммарной дозой 40 р облучение щитовидной железы коровы от инкорпорированного радиоактивного йода может достигать нескольких тысяч рад при взрывах на силикатных грунтах и десятков тысяч рад, если взрыв осуществлен на карбонатных грунтах. Вследствие этого может иметь место прекращение молочной продуктивности, а затем и гибель сельскохозяйственных животных.

    Радиационная  обстановка,  складывающаяся  на  следе ядерного взрыва, в

значительной  мере зависит от сезона года. Загрязнение сельскохозяйственной

продукции  будет  наиболее  высоким  при  образовании  локального  следа  в

весенний  и  летний  периоды.  В  этом  случае  продукты  ядерного  деления

                                   140     89

(особенно   радионуклиды  йода,  Ba   ,  Sr  )  могут  особенно  интенсивно

вовлекаться  в  биологические  цепочки,  так  как  при  образовании следа в

течение  вегетационного  сезона  радиоактивные  выпадения загрязняют урожай

непосредственно  на  корню.  Образование следа в поздний осенний или зимний

период,  когда  весь  урожай  полевых  культур уже убран в места хранения и

животные   переведены   на  стойловое  содержание,  вызовет  менее  тяжелые

последствия.  В  данном  случае  основным путем загрязнения будущего урожая

полевых культур и пастбищной растительности может быть корневое усвоение из

почвы,   когда   резко   уменьшается  доля  короткоживущих  и  относительно

биологически подвижных радионуклидов.

Метеорологические условия во время образования следа могут оказать существенное влияние на формирование радиационной обстановки. Например при наличии атмосферных осадков в момент образования следа можно ожидать увеличения плотности радиоактивного загрязнения.

При планировании и проведении защитных мероприятий на следе ядерного взрыва необходимо прежде всего оценить опасность от внешнего гамма-излучения и потребления загрязненных сельскохозяйственных продуктов. При этом следует руководствоваться данными, приведенными в табл. 46 и 47.

 

Таблица 46

 

СОДЕРЖАНИЕ ПРОДУКТОВ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА В ПРОДОВОЛЬСТВИИ

И ВОДЕ, НЕ ПРИВОДЯЩИЕ К ЛУЧЕВОМУ ПОРАЖЕНИЮ

 

┌─────────────────────┬───────────────────────────────────────────────────┐

│         Вид         │                    Содержание,                    │

│   продовольствия    │     мкюри/кг (л), при ежесуточном поступлении     │

│                     ├───────────┬────────────┬─────────────┬────────────┤

│                     │ в течение │до 10 суток │ до 30 суток │ до 1 года  │

│                     │ 1-х суток │            │             │            │

│                     ├──────┬────┼──────┬─────┼──────┬──────┼──────┬─────┤

│                     │взрос-│дети│взрос-│дети │взрос-│ дети │взрос-│дети │

│                     │лые   │    │лые   │     │лые   │      │лые   │     │

├─────────────────────┼──────┼────┼──────┼─────┼──────┼──────┼──────┼─────┤

│Молоко               │0,1   │0,01│0,01  │0,001│0,003 │0,0003│-     │-    │

│Прочие продукты      │0,40  │0,10│0,10  │0,02 │0,040 │0,01  │0,02  │0,005│

│питания и вода       │      │    │      │     │      │      │      │     │

└─────────────────────┴──────┴────┴──────┴─────┴──────┴──────┴──────┴─────┘

 

Таблица 47

 

БЕЗОПАСНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КОРМОВ

ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ ПРОДУКТАМИ

ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ

 

┌─────────────────┬───────────────────────────────────────────────────────┐

│   Виды кормов   │   Содержание, мкюри/кг, при ежесуточном поступлении   │

│                 ├───────────────┬───────────────┬───────────────┬───────┤

│                 │   в течение   │  до 10 суток  │  до 30 суток  │  до   │

│                 │   1-х суток   │               │               │1 года │

│                 ├───────────────┴───────────────┴───────────────┴───────┤

│                 │                         Скот                          │

│                 ├────────┬──────┬────────┬──────┬────────┬──────┬───────┤

│                 │молочный│мясной│молочный│мясной│молочный│мясной│  все  │

│                 │        │      │        │      │        │      │ виды  │

│                 │        │      │        │      │        │      │ скота │

├─────────────────┼────────┼──────┼────────┼──────┼────────┼──────┼───────┤

│Концентрированные│20      │200   │2       │40    │1       │20    │10     │

│Грубые           │10      │100   │1,0     │20    │0,3     │10    │5      │

│Сочные           │2       │20    │0,2     │4     │0,07    │2     │1      │

└─────────────────┴────────┴──────┴────────┴──────┴────────┴──────┴───────┘

 

Радиационная обстановка на следе от радиационной аварии

 

Различные типы аварий, приводящие к выбросу во внешнюю среду значительных количеств радиоактивных веществ, могут привести к образованию локальных очагов радиоактивного загрязнения.

Вследствие большого разнообразия причин, которые могут обусловить возникновение локальных очагов загрязнения, формируются различные типы следов от радиационных аварий. Особую опасность представляет взрыв ядерного реактора, дающий выброс смеси биологически доступных радионуклидов со значительным вкладом короткоживущих нуклидов. Следует ожидать, что из-за отсутствия в выпавшем веществе оплавленных частиц, характерных для наземного ядерного взрыва, в большинстве случаев биологическая доступность радиоактивных веществ будет высокой.

К наиболее характерным особенностям радиационной обстановки в локальном очаге загрязнения следует отнести: возможность образования высоких уровней загрязнения; наличие вокруг очага территории, не подвергшейся радиоактивному загрязнению; быстрое снижение уровней радиации в первое время после загрязнения короткоживущими радионуклидами или смесью продуктов ядерного деления (при выбросе из работающего реактора); медленное убывание уровней радиации при загрязнении территории долгоживущими радионуклидами или их смесями.

Распределение выдавшего вещества на территории следа от радиационной аварии может быть аналогичным распределению, характерному для ядерного взрыва, т.е. плотность радиоактивного загрязнения будет убывать к периферии следа. Поэтому наличие в радиоактивном веществе гамма- и бета-излучателей может привести к созданию высоких уровней внешнего излучения на участках следа, расположенных вблизи источника загрязнения.

    Вследствие  радиоактивного  загрязнения  местности в момент образования

следа  может  быть  загрязнена  и сельскохозяйственная продукция в процессе

производства,   и   животные,   находящиеся   на   открытых  пространствах.

Радиоактивное   загрязнение  внешних  покровов  животных  в  среднем  может

составить   1/6  плотности  радиоактивного  загрязнения  местности.  Уровни

начального   радиоактивного   загрязнения  сельскохозяйственной  продукции,

находящейся  на  территории  с  плотностью загрязнения 1 мкюри/кв. м смесью

долгоживущих  радионуклидов  в воднорастворимой форме (в мккюри/кг) таковы:

биомасса  посевов,  трава  -  0,1 - 2,0; зерно - 0,001 - 0,01; молоко - 2 x

  -6         -3

10   - 1 x 10  .

Уровни загрязнения внешних покровов животных, находившихся на территории с плотностью загрязнения 1 мкюри/кв. м, смесью долгоживущих радионуклидов в воднорастворимой форме (в мккюри на весь покров) будут следующие: для коров - 200; овец - 130; гусей и кур - 4 - 7.

Уровни загрязнения продукции при равной плотности загрязнения местности будут зависеть также от растворимости соединений, содержащих радионуклиды, и их биологической доступности (см. табл. 8, 9, 20 и 22).

При выпадении растворимых форм свежей смеси продуктов ядерного деления уровни загрязнения сельскохозяйственной продукции и животных будут особенно высокими в первые часы и сутки после загрязнения. Наиболее критическими в радиационном отношении являются первые 10 - 20 суток. Концентрация радионуклидов в различных органах и тканях сельскохозяйственных животных будет зависеть от количества и возраста смеси и продолжительности ее поступления. Для случая однократного поступления необходимые данные приведены в табл. 48.

 

Таблица 48

 

КОНЦЕНТРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В МОЛОКЕ, ОРГАНАХ И ТКАНЯХ КОРОВ

ПРИ ОДНОКРАТНОМ ПОСТУПЛЕНИИ С КОРМОМ 1 КЮРИ СМЕСИ ПРОДУКТОВ

ЯДЕРНОГО ДЕЛЕНИЯ 10-ЧАСОВОГО ВОЗРАСТА В РАСТВОРИМОЙ ФОРМЕ,

МККЮРИ/КГ <*>

 

--------------------------------

<*> В случае поступления в организм животных продуктов ядерного деления в труднорастворимой форме или фракционированной смеси в данные таблицы необходимо внести поправки, соответствующие растворимости и фракционированию изотопов в этих продуктах.

 

┌────────────┬─────────────┬────────┬─────────────────────────────────────┐

│   Объект   │Время с мо-  │Смесь   │             В том числе             │

│исследований│мента введе- │продук- ├────┬────┬────┬─────┬─────┬────┬─────┤

│            │ния продуктов│тов     │ 131│ 133│  99│  132│  141│  89│  140│

│            │ядерного де- │ядерного│I   │I   │Mo  │Te   │Ce   │Sr  │Ba   │

│            │ления, сутки │деления │    │    │    │     │     │    │     │

├────────────┼─────────────┼────────┼────┼────┼────┼─────┼─────┼────┼─────┤

│Молоко      │1            │280     │13  │100 │8   │-    │-    │-   │-    │

│            │3            │43      │9   │19  │13  │-    │-    │-   │-    │

│            │12           │3,3     │0,33│-   │2,5 │-    │-    │-   │-    │

│Мышцы       │1            │24      │0,67│6,7 │3,8 │3,6  │-    │-   │-    │

│            │3            │5,3     │0,41│0,85│2,0 │1,0  │-    │-   │-    │

│            │12           │0,95    │0,38│-   │0,24│0,14 │-    │-   │-    │

│Печень      │1            │210     │-   │-   │200 │-    │0,19 │-   │-    │

│            │3            │120     │-   │-   │120 │-    │0,12 │-   │-    │

│            │12           │15      │-   │-   │14  │-    │0,38 │-   │-    │

│Кость       │1            │4,2     │-   │-   │-   │-    │-    │0,28│3,8  │

│(ребро)     │3            │13,7    │-   │-   │-   │-    │-    │7,1 │6,2  │

│            │12           │2,5     │-   │-   │-   │-    │-    │0,45│2,1  │

└────────────┴─────────────┴────────┴────┴────┴────┴─────┴─────┴────┴─────┘

 

Опасность внешнего облучения сельскохозяйственных животных и растений связана с плотностью загрязнения территории гамма-излучающими радионуклидами. В этом случае справедливы положения, описывающие аналогичную ситуацию на следе ядерного взрыва. Дозы внутреннего облучения животных на следе от радиационной аварии будут зависеть от величины поступления и всасывания отдельных радионуклидов или их смесей (табл. 49).

 

Таблица 49

 

ВЕЛИЧИНЫ ДОЗ, ПОГЛОЩЕННЫХ В КРИТИЧЕСКИХ ОРГАНАХ КОРОВ,

ПРИ РАЗОВОМ И МНОГОКРАТНОМ ПОСТУПЛЕНИИ С КОРМАМИ 1 КЮРИ

НЕФРАКЦИОНИРОВАННОЙ СМЕСИ ПРОДУКТОВ ЯДЕРНОГО ДЕЛЕНИЯ

10-ЧАСОВОГО ВОЗРАСТА В РАСТВОРИМОЙ ФОРМЕ, РАД

 

┌───────────────────────────────────────┬───────────┬────────────┐

│                 Доза                  │  Разовое  │Многократное│

│                                       │поступление│поступление │

│                                       │           │    <*>     │

├───────────────────────────────────────┼───────────┼────────────┤

│Средняя тканевая доза гамма-излучения  │15         │35          │

│Поглощенная доза бета-излучения:       │           │            │

│  в желудке и тонком кишечнике         │50         │70          │

│  в "книжке" и толстом кишечнике       │100        │150         │

│  в щитовидной железе                  │12000      │35000       │

└───────────────────────────────────────┴───────────┴────────────┘

 

--------------------------------

<*> Под многократным поступлением подразумевается поступление 1 кюри смеси в первый день с соответствующим уменьшением поступления в последующие дни вследствие распада.

 

Наиболее значимым показателем лучевого поражения коров является молочная продуктивность. Поступление в четырехдневный срок свежей нефракционированной хорошо растворимой смеси продуктов ядерного деления 10-часового возраста в количестве 3 кюри (из них 2,1 кюри в первые сутки) вызывает падение суточного удоя на 35% в первые 2 суток и на 50% к концу первой недели (табл. 50). С увеличением количества радиоактивных веществ, поступивших в организм животных, их молочная продуктивность падает еще более резко. Так, поступление смеси в количестве 15 кюри вызывает прекращение выделения молока на 6-е сутки, предшествуя лучевой гибели животного. Если животное не погибает, то практически не следует ожидать восстановления молочной продуктивности, так как впоследствии она может составить не более 10% исходной.

 

Таблица 50

 

ПРИЗНАКИ ЛУЧЕВОГО ПОРАЖЕНИЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

ПРИ МНОГОКРАТНОМ ПОСТУПЛЕНИИ С КОРМАМИ СВЕЖЕЙ СМЕСИ

ПРОДУКТОВ ЯДЕРНОГО ДЕЛЕНИЯ В РАСТВОРИМОЙ ФОРМЕ

 

┌───────────┬─────────────────────────┬────────────────────────┬──────────┐

│ Суммарное │   Влияние на молочную   │  Изменение веса тела   │Средняя   │

│поступление│     продуктивность      │                        │продолжи- │

│смеси, кюри├───────────┬─────────────┼──────────┬─────────────┤тельность │

│           │  к концу  │в последующие│ к концу  │в последующие│жизни,    │

│           │1-й недели │3 - 4 месяца │1-й недели│3 - 4 месяца │сутки     │

├───────────┼───────────┼─────────────┼──────────┼─────────────┼──────────┤

│3,3        │Снижение   │Постепенное  │Снижение  │Повышение    │В течение │

│           │на 55 - 65%│снижение     │на 5%     │на 17 - 20%  │1 года    │

│           │           │на 90%       │          │             │гибели    │

│           │           │             │          │             │не наблю- │

│           │           │             │          │             │дается    │

│6,0        │Снижение   │-            │Снижение  │-            │То же     │

│           │на 65 - 80%│             │на 9%     │             │          │

│15 ┐       │Полное     │-            │-         │-            │16        │

│22 │       │прекращение│-            │-         │-            │14        │

│32 ┘       │на 6-е     │-            │-         │-            │8         │

│           │сутки      │             │          │             │          │

└───────────┴───────────┴─────────────┴──────────┴─────────────┴──────────┘

 

    Дозовые  нагрузки на организм коровы или ее отдельные органы могут быть

определены    с   использованием   простых   методов   дозиметрического   и

радиометрического  контроля.  В  частности,  при  определении мощности дозы

гамма-облучения  (P     ) с помощью дозиметра в области левой голодной ямки

                   гамма

полная  поглощенная  доза  гамма-излучения (D     ) в этой области примерно

                                             гамма

равна  средней тканевой поглощенной дозе гамма-излучения в теле животного и

может  быть оценена как  D      (рад) ~ 70P      (рад/ч). Поглощенная  доза

                          гамма            гамма

бета-излучения  (D    ) в желудочно-кишечном тракте коровы определяется как

                  бета

D     (рад) ~ 200P     (рад/ч).

 бета             бета

    Измеренная мощность дозы в области левой голодной ямки P      (рад/ч) ~

                                                            гамма

Q (кюри) позволяет  оценить  содержание  смеси  радионуклидов  (Q)  в  теле

животного в течение периода от 2 ч до 6 суток с момента поступления.

При решении вопроса о необходимости проведения специальных мероприятий в локальном очаге радиоактивного загрязнения в случае аварии следует руководствоваться данными, представленными в табл. 51.

 

Таблица 51

 

ДОЗОВЫЕ НАГРУЗКИ НА ЧЕЛОВЕКА И УРОВНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОЛОКА,

РАЦИОНОВ И ПАСТБИЩ В СЛУЧАЕ АВАРИЙ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ,

НЕ ТРЕБУЮЩИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

 

┌───────────────────────────────────────────────────────────┬─────────────┐

│                         Критерии                          │  Величина   │

├───────────────────────────────────────────────────────────┼─────────────┤

│Суммарная экспозиционная доза внешнего облучения, рад      │25           │

│                                                           │      5      │

│Плотность загрязнения при контактном облучении кожи,       │1 x 10       │

│частиц/(мин. x кв. см)                                     │             │

│Суммарная поглощенная доза вследствие ингаляции            │             │

│радиоактивного йода, рад:                                  │             │

│  взрослые                                                 │150          │

│  дети                                                     │75           │

│Суммарные дозы внутреннего облучения, рад:                 │             │

│   131                                                     │             │

│  I                                                        │150 <*>      │

│                                                           │-------      │

│                                                           │  75         │

│    89                                                     │             │

│  Sr    ┐                                                  │25           │

│    90  │                                                  │--           │

│  Sr    │                                                  │25           │

│    137 │                                                  │             │

│  Cs    ┘                                                  │             │

│Уровни загрязнения молока, рационов и пастбищ:             │             │

│   131                                                     │      -7     │

│  I                                                        │2 x 10   <**>│

│                                                           │-------------│

│                                                           │        -6   │

│                                                           │  1 x 10     │

│                                                           │             │

│    89                                                     │      -5     │

│  Sr                                                       │1 x 10       │

│                                                           │--------     │

│                                                           │      -5     │

│                                                           │4 x 10       │

│                                                           │             │

│    90                                                     │      -7     │

│  Sr                                                       │2 x 10       │

│                                                           │--------     │

│                                                           │      -5     │

│                                                           │1 x 10       │

│                                                           │             │

│    137                                                    │      -5     │

│  Cs                                                       │1 x 10       │

│                                                           │--------     │

│                                                           │      -5     │

│                                                           │2 x 10       │

└───────────────────────────────────────────────────────────┴─────────────┘

 

--------------------------------

<*> Числитель - взрослые, знаменатель - дети.

<**> Числитель - начальное содержание радионуклидов в рационе (в кюри/сутки) или свежем молоке (в кюри/л), знаменатель - начальная плотность загрязнения пастбища (в кюри/кв. м).

 

Общий характер мероприятий, проводимых в условиях

образования локальных очагов радиоактивного загрязнения

 

Мероприятия, проводимые во время первой ситуации, в значительной мере зависят от условий образования следа. Несмотря на общий характер всех этих мероприятий, следует учитывать, что меры защиты, направленные на уменьшение влияния радиоактивного загрязнения на следе ядерного взрыва, - это лишь часть всего комплекса мер, направленных на уменьшение последствий действия всех поражающих факторов ядерного оружия. На территории следов от радиационных аварий эти мероприятия могут выполняться более эффективно и в большем объеме.

 

МЕРОПРИЯТИЯ, УМЕНЬШАЮЩИЕ ОПАСНОСТЬ ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ

В УСЛОВИЯХ ОБРАЗОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ОЧАГОВ

РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

 

При проведении защитных мероприятий, способных уменьшить последствия внешнего облучения сельскохозяйственных животных и растений, необходимо исходить из различной радиационной чувствительности биологических объектов.

 

Мероприятия, проводимые в животноводческих

отраслях производства

 

Вероятные последствия внешнего облучения животных

 

Если сельскохозяйственные животные во время воздействия внешнего гамма-излучения находились в укрытиях или каким-либо образом были экранированы от облучения, то степень их лучевого поражения будет зависеть от показателей ослабления интенсивности гамма-излучения материалами, составляющими основу укрытий или сооружений. Приводим значения коэффициентов ослабления гамма-излучения (кратность ослабления по отношению к открытому пространству) для некоторых животноводческих помещений: для деревянных помещений - 2 - 3; каменных и бетонных - 10 - 15; землянок (грунт, дерево) - 40; подвалов каменных зданий - 200 - 300. На основании этих данных могут быть оценены уровни облучения животных и вероятные его последствия, если известна мощность излучения на открытой местности в определенные моменты времени или, менее точно, если в последующем будет определено расположение животноводческих построек относительно основных координат локального очага загрязнения.

Максимальное поражение сельскохозяйственных животных может иметь место, если животные находятся на открытых пространствах или в наземных легких или деревянных укрытиях. По отношению к этим животным должны приниматься первоочередные меры (табл. 52). Одной из простых мер по защите животных от дальнейшего облучения является перевод их в более защищенные помещения или укрытия, а также быстрое перемещение животных на участки территории с меньшими уровнями внешнего излучения, если это не связано с опасностью облучения обслуживающего персонала.

 

Таблица 52