Следующий за водородом в периодической системе элемент гелий имеет более сложное ядро, состоящее из четырех частиц: двух протонов и двух нейтронов 2Не4.
Изотопы. Ядра атомов, принадлежащих одному и тому же химическому элементу, всегда имеют одинаковое количество протонов, но могут содержать разное число нейтронов. Эти атомы имеют одинаковые химические свойства, но различаются по массе. Такие атомы одного элемента, обладающие различной массой, называются изотопами. Ядра этих атомов имеют одинаковый заряд. В периодической системе элементов Менделеева изотопы одного элемента помещаются в одной и той же клетке; термин «изотоп» означает «занимающий то же место».
Большинство химических элементов в природе представляет собой смесь от двух до десяти (олово) изотопов, причем в смеси изотопов одного и того же элемента обычно преобладает какой-либо один изотоп, а остальные составляют лишь небольшой процент. Например, известны изотопы кислорода 8О16 и 8О18. Первый изотоп значительно больше распространен в природе, чем второй. В природной смеси на долю первого изотопа приходится приблизительно 99,7%, на долю второго — 0,2% (0,1% приходится на долю других изотопов кислорода). Ядро О18 содержит на два нейтрона больше, чем ядро О16.
Азот представлен в природе двумя основными изотопами: 7N14 — 99,6% и 7N15 — 0,4%; водород также состоит из двух изотопов: протия 1Н1-99,984% и дейтерия 1Н2 — 0,016%. Природный калий состоит из трех изотопов: К39, К40 и К41, а процентное содержание их соответственно равно 93,08; 0,0119 и 6,91.
Атомы, принадлежащие к различным элементам и имеющие ядра с соответственно разными зарядами, могут иметь одинаковое массовое число. Так, например, один из изотопов фосфора имеет массовое число 32 — 15Р32. Такое же массовое число имеет и один из изотопов серы 16S32. Атомы, ядра которых имеют одинаковые массовые числа, но разные заряды и, следовательно, различные свойства, называются изобарами.
Различают стабильные изотопы — изотопы, ядра которых устойчивы и в обычных условиях неизменяемы, и радиоактивные изотопы, ядра которых распадаются, образуя при этом ядра атомов Других элементов. Для атомов, отличающихся составом ядра, употребляется название «нуклиды», а для радиоактивных атомов - «радионуклиды».
Разные типы атомных ядер отличаются друг от друга числом содержащихся в них протонов и нейтронов. В легких ядрах число протонов примерно равно числу нейтронов, в тяжелых ядрах протонов примерно 40%, а нейтронов — 60%. Ядра легких элементов, которые находятся в начале периодической системы и состоят из приблизительно одинакового числа протонов и нейтронов, наиболее устойчивы. У более тяжелых элементов, расположенных в конце! периодической системы (после свинца), ядра состоят из большого числа нуклонов (с преобладанием нейтронов). Ядерные силы уже не обеспечивают устойчивости ядра. Эти ядра могут самопроиз-1 вольно распадаться, превращаясь в ядра более легких элементов. Такое явление называется естественной радиоактивностью. Первыми были открыты радиоактивные элементы, расположенные в конце периодической системы элементов Менделеева — уран (U), торий (Тh), полоний (Ро), радий (Rа).
Вопрос 14. Радиометрическая и радиохимическая экспертиза объектов ветеринарного надзора.
В целях профилактики превышения естественных фоновых величин радиоактивности систематически проводится радиометрический и радиохимический контроль уровней радиации окружающей внешней среды. В объектах ветеринарного надзора (фураж, водоемы, рыба, мясо, молоко, яйца и т. д.) эту работу выполняет ветеринарная радиологическая служба. Задачей радиометрической и радиохимической экспертизы являются: контроль радиационного состояния внешней среды как за счет естественных, так и искусственных радионуклидов; определение уровней радиационного фона в различных районах территории и выяснения их влияния на биологические объекты и биоценозы; предупреждение пищевого и технического использования продуктов животноводства, содержащих радионуклиды в недопустимых концентрациях. Определение радиоактивности в объектах ветеринарного надзора включает отбор и подготовку проб к радиометрии и радиохимическому анализу. Как в обычных условиях, так и при аварийных ситуациях для отбора проб определяют контрольные пункты (хозяйства, фермы, поля и т. д.), более полно отражающие характеристику данного района (хозяйства), с тем, чтобы взятые пробы были наиболее типичными для исследуемого объекта.
При аварийных ситуациях, создающих загрязнения сельскохозяйственных угодий «свежими» продуктами ядерного деления (ПЯД), в летний период отбор проб молока из каждого контрольного пункта производят 2—3 раза в месяц с одновременным отбором используемых кормов. Траву отбирают непосредственно как на ферме (при стойловом содержании животных), так и на пастбищах; пробы мяса, костей, органов животных, непосредственно в хозяйствах или на мясокомбинатах (птицефабриках) от партий животных, поступающих из контролируемых районов. При исследовании яиц с птицефабрик контролю подвергают также и компоненты рациона птиц (зеленую подкормку как основной источник радиоактивности).
На исследования во всех случаях рекомендуется брать среднюю пробу. Перед отбором кормов, мяса, молока, яиц измеряют гамма-фон прибором СРП-68-01 соответственно от почвы, скирды, бурта, туш животных, цистерн молока (через открытую часть емкости), партии яиц. Данные гамма-фона записывают в сопроводительном документе.
Контрольные пункты отбора травы устанавливают как в низинных, так и на горных пастбищах и сенокосах, удаленных от дорог не менее 200 м. Траву срезают на трех участках, расположенных по треугольнику и отстоящих друг от друга примерно на 100 м. Пробу взвешивают, записывают сырую массу и помещают в целлофановый пакет. В целях предупреждения порчи траву подсушивают.
Пробы сена, соломы, мякины, силоса, корнеклубнеплодов и концентратов берут при их закладке на зиму. Берут среднюю пробу и помещают в мешок, целлофан, восковую бумагу или бумажные пакеты.
Воду берут из рек, прудов и озер у берегов в местах водопоя животных цли забора ее для этих целей. Если водоем глубокий, то берут две пробы: с поверхности и на глубине примерно 0,5 м от дна (чтобы не захватить отложения). Воду помещают в чистые стеклянные емкости, предварительно ополоснув их исследуемой водой. Чтобы понизить адсорбцию радиоизотопов на стекле, воду подкисляют азотной кислотой до слабокислой реакции.
Мясо берут, из нежирной части тушила кости — лучше последние ребра. Мясо и кости от туш разного вида и возраста животных исследуют раздельно.
Рыбу берут целыми экземплярами (при массе до 0,5 кг) или отдельными частями (голова с частью тушки, часть тушки с позвоночником). При отправке скоропортящихся проб (мясо, рыба) их завертывают в чистую марлю (мешковину), обильно смоченную 5—10%-ным раствором формалина, или инъецируют его в толщу продукта.
Молоко перед взятием пробы тщательно перемешивают. Из большой тары пробы берут с поверхности и из глубины (стеклянной трубкой). Можно надоить молока от разных коров (выборочно) в чистые стеклянные емкости (бутылки). Для радиометрического и радиохимического анализа можно использовать как цельное, так и сепарированное молоко.
Прием и предварительную обработку доставленных в лабораторию проб проводят в специальном помещении, оборудованном вытяжными и сушильными шкафами, муфельными печами, приспособленными для мытья тары, посуды и при необходимости проб.
Присланный материал перед взятием средней пробы тщательно размешивают. Корнеклубнеплоды (отмытые от земли), сено, солому, траву, мясо предварительно измельчают. В целях концентрации пробы проводят минерализацию.
Вначале определяют суммарную бета-активность, которая отражает удельную радиоактивность (Ки/кг, Ки/л) объекта ветнадзора. Для выяснения изотопного состава радионуклидов в кормах и других объектах осуществляют радиохимический анализ, который включает следующие операции:
1) выделение радиоизотопа; 2) его очистка; 3) проверка радиохимической чистоты; 4) измерение активности (радиометрия).
Наиболее трудоемкими являются первые две операции — выделение и очистка радиоизотопа.
Необходимость проведения радиохимического анализа состоит в том, чтобы определить радиоизотопный состав, так как радиотоксичность радионуклидов не одинакова. Установленные предельно допустимые концентрации их в объектах внешней среды различаются между собой в 100—1000 раз и более.
В практике ветеринарно-радиологических исследований в первую очередь проводят радиохимический анализ главных РПД — стронция-,90, цезия-137, свин-ца-210 и в особых случаях йода-131, стронция-89, иттрия-91, бария-140, церия-141 и 144.
Возникает необходимость оперативного контроля над радиоактивным загрязнением объектов внешней среды, фуража, воды с целью быстрого определения возможности их дальнейшего использования.
Дезактивацию осуществляют в зависимости от вида фуража (зернофураж, сено, комбикорм), способа его хранения и упаковки (затарен в фуражных помещениях, россыпью, в бумажных или обычных мешках и т. д.), характера и степени радиоактивного загрязнения. Она может быть проведена разными способами: удалением загрязненного наружного слоя фуража, заменой загрязненной тары чистой. Дезактивация воды может быть достигнута путем отстаивания ее с последующим сливом верхних слоев воды в чистую емкость; коагулированием с последующим отстаиванием; фильтрованием через сорбенты и иониты; перегонкой.
Разработаны химические и агротехнические методы, ограничивающие поступление стронция-90 из почвы в растения.
Пребывание животных в зоне радиоактивного загрязнения приводит к их радиационному поражению, степень которого может быть различной. Для определения степени тяжести поражения и возможного хозяйственного использования, животных очень важно провести ветеринарно-санитарное обследование (диспансеризацию) их.