Радионуклиды представляют собой радиоактивные изотопы химических элементов, которые могут оказывать вредное воздействие на здоровье человека. В то же время они активно используются в медицине для диагностики и лечения заболеваний. Давайте разберемся подробнее, что это за вещества, как контролировать безопасные уровни их содержания и как рационально применять полезные свойства радионуклидов.
Что такое радионуклиды и как они образуются
Радионуклид это радиоактивный нуклид - изотоп химического элемента с нестабильным ядром, способный к радиоактивному распаду. При распаде выделяются ионизирующие излучения (альфа, бета, гамма), которые могут нанести ущерб биологическим объектам.
Различают естественные и искусственные радионуклиды.
- Естественные радионуклиды образуются в природе в результате ядерных реакций под действием космических лучей или изначально присутствовали при формировании Земли (радий, уран и др.).
- Искусственные радионуклиды - продукты ядерной деятельности человека (атомная энергетика, испытания ядерного оружия, научные исследования).
Основные пути образования искусственных радионуклидов:
- Ядерные реакции в ядерных реакторах
- Облучение вещества нейтронами или заряженными частицами
- Радиоактивный распад делящихся элементов (урана, плутония и трансурановых элементов)
Активность радионуклидов
Активность радионуклида характеризует интенсивность его радиоактивного распада. Определяется числом распадов в единицу времени. В системе СИ активность измеряется в беккерелях (Бк):
1 Бк = 1 распад в секунду
Чем выше активность образца, тем больше радионуклидов в нем распадается и тем интенсивнее излучение.
На величину активности влияют:
- Период полураспада радионуклида (время, за которое распадается половина имеющихся атомов)
- Количество радионуклидов в образце
Пути поступления радионуклидов в организм
Основные пути попадания радионуклидов в организм:
- Пищевой путь - через пищу и воду, содержащие радионуклиды
- Ингаляционный - при вдыхании воздуха, содержащего радиоактивные аэрозоли
- Через неповрежденную кожу, если на ней оседают радиоактивные вещества
- Через поврежденные кожные покровы (ссадины, раны)
Особенностью радиоактивных веществ является способность к биоаккумуляции - накоплению в определенных органах и тканях, что увеличивает локальные дозы облучения. Биологическое действие облучения обусловлено повреждением молекул ДНК под действием ионизирующей радиации.
Влияние радионуклидов на здоровье
Последствия облучения организма зависят от поглощенной дозы. Различают острую и хроническую лучевую болезнь.
При остром облучении в высоких дозах наблюдаются симптомы поражения жизненно-важных органов и систем: костного мозга, ЖКТ, ЦНС. Могут развиться лучевые ожоги, выпадение волос, полная утрата иммунитета. Летальный исход наступает при дозе около 1 Зв.
При хроническом облучении в низких дозах отмечается повышение частоты развития новообразований, нарушений иммунной и эндокринной систем. Дети и эмбрионы наиболее чувствительны к облучению.
Установленные безопасные пределы:
| Группа лиц | Предельная доза, мЗв |
| Персонал | 20 |
| Население | 1 |
Контроль содержания радионуклидов
В России действует система контроля содержания радионуклидов в окружающей среде, пищевых продуктах, воде, стройматериалах с использованием радиометрических методов измерений.
Для каждого вида радионуклидов (стронций-90, цезий-137 и др.) установлены допустимые уровни содержания - допустимые концентрации (ДК), например:
- ДК Cs-137 в питьевой воде - 10 Бк/л
- ДК Sr-90 в молоке - 25 Бк/л
Превышения нормативов свидетельствуют о загрязнении радионуклидами.
Мониторинг среды обитания
Мониторинг загрязнения территорий радионуклидами включает:
- Регулярный анализ проб объектов окружающей среды
- Картографирование - выявление территорий с повышенным радиационным фоном
- Разработка мероприятий по снижению содержания радионуклидов (дезактивация, переселение людей и др.)
Для контроля фона используют стационарные и переносные дозиметры, проводят аэроразведку, ведется радиационно-гигиенический паспорт территорий.
Защита от внутреннего облучения
Для снижения поступления радионуклидов в организм рекомендуется:
- Употреблять в пищу продукты, прошедшие радиологический контроль
- Пить воду гарантированного качества
- Тщательно мыть овощи, фрукты, грибы
- Использовать эффективные фильтры для очистки воды
Дополнительно можно принимать радиопротекторы - вещества, которые связываются с радионуклидами и способствуют их выведению из организма (альгинаты, пектины, цеолиты и др.)
Применение радионуклидов в медицине
Радионуклиды широко используются в медицинской диагностике и лечении заболеваний. Радиоактивность позволяет точно фиксировать распределение веществ в тканях и органах, что дает возможность:
- Обнаруживать патологические очаги
- Исследовать функции органов
- Проводить лучевую терапию (уничтожение раковых клеток)
Для минимизации облучения пациентов подбираются радионуклиды с необходимыми характеристиками:
- Излучение с нужной проникающей способностью
- Короткий период полураспада
- Быстрая элиминация из организма
Профилактика воздействия радионуклидов
Основные меры профилактики:
- Соблюдение норм радиационной безопасности на производстве при работе с радионуклидами
- Мониторинг объектов окружающей среды
- Своевременное оповещение и эвакуация населения при авариях
- Регламентация производства и использования радиоактивных материалов
Для жителей загрязненных территорий вводятся ограничения на использование местных продуктов питания и воды.
Особенности стронция-90 как радионуклида
Радионуклид стронций-90 представляет особую опасность, так как:
- Имеет период полураспада 28 лет, то есть долго сохраняется в окружающей среде
- Способен замещать кальций в костной ткани, накапливаясь в скелете
- Длительное время облучает костный мозг, что приводит к развитию лейкозов и анемии
Нормирование содержания радионуклидов
Радионуклид это потенциальная опасность для здоровья, поэтому во всех странах разработаны нормативы содержания радионуклидов - предельно допустимые концентрации (ПДК), удельная и эффективная активность.
Например, в продуктах питания для радионуклид это Cs-137 ПДК составляет 160 Бк/кг, а для Sr-90 - 100 Бк/кг.
Удельная активность радионуклидов определяет уровень загрязнения единицы массы вещества, эффективная активность радионуклидов учитывает проникающую способность излучений конкретного радионуклида, а удельная эффективная активность радионуклидов - обобщенный показатель опасности.
Миграция радионуклидов в окружающей среде
Попав в окружающую среду, радионуклиды мигрируют по пищевым цепям, накапливаясь в живых организмах. У некоторых радионуклидов это свойство выражено очень сильно.
Например, радиоактивный изотоп цезия Cs-137 активно поглощается растениями вместе с калием, затем переходит по пищевой цепи к животным и человеку. В итоге концентрация Cs-137 в мясе диких животных может в десятки раз превышать его содержание в почве или воде.
Экологические последствия радиоактивных загрязнений
Попадая в окружающую среду при авариях или испытаниях ядерного оружия, радионуклиды надолго изменяют природные экосистемы, что проявляется в:
- Гибели растений и животных в зоне сильного заражения
- Накоплении радионуклидов в пищевых цепях
- Мутациях живых организмов
- Сокращении популяций животных и урожайности сельхозкультур на длительный срок
Последствия чернобыльской аварии ощущаются до сих пор. Например, грибы и дичь на многих территориях до сих пор имеют повышенное содержание радиоактивного цезия Cs-137.
Реабилитация почв и сельскохозяйственных угодий после аварий
Для восстановления земель после радиоактивных загрязнений применяют следующие методы реабилитации:
- Снятие верхнего слоя почвы
- Глубокая вспашка с перемешиванием слоев
- Внесение мелиорантов (извести, минеральных удобрений)
- Выращивание специальных фиторемедиантов, поглощающих радионуклиды
Благодаря таким методам удается существенно снизить концентрацию опасных радионуклидов в растениях и возобновить сельскохозяйственное производство на реабилитированных землях.
Законодательное регулирование обращения с радиоактивными веществами
В России действует комплекс законов, регулирующих работу с радиоактивными материалами:
- Закон «О радиационной безопасности населения»
- Закон «Об использовании атомной энергии»
- Санитарные правила и нормативы по радиационной гигиене
Устанавливается ответственность за нарушения норм хранения и транспортировки радионуклидов, необоснованное облучение людей.
