Миграция радионуклидов стронция-90 в почвах различных типов Павлодарской области (стр. 15 из 20)

4.2 Характеристика атмосферных ядерных взрывов, произведенных на испытательной площадке «Опытное поле»

Ядерные испытания в СССР впервые начали проводиться на территории СИП. На территории Павлодарской области произведена основная часть атмосферных взрывов, приведшая к существенному загрязнению дозообразующими радионуклидами как на территории полигона, так и за его пределами.

Согласно исследованиям, выполненным российскими специалистами, все атмосферные взрывы в той или иной степени обусловили радиоактивное загрязнение местности. Максимальное загрязнение происходило при проведении наземных и приземных испытаний.

Практически все наземные взрывы, произведенные в СССР, были осуществлены на территории Павлодарской области. Известно, что из 32 наземных взрывов 30 были осуществлены на территории СИП. Мощность всех наземных взрывов составила примерно 0,6 Мт. При этом 73% мощности всех наземных испытаний приходится на термоядерный взрыв, произведенный 12.08.1953г.

Наземные взрывы формировали на местности радиоактивное загрязнение в виде длинных полос, так называемых «радиоактивных следов».

Известно, что ядерные взрывы проводились с учетом метеорологических условий.

Пространственное распределение радиоактивности определялось скоростью и направлением ветра, а также атмосферными осадками. Осадки способствовали ускоренному выпадению радиоактивных частиц на местность. Поэтому ядерные взрывы проводились в период, когда атмосферные осадки не наблюдались длительное время, что способствовало уменьшению площади загрязненной территории. Следует отметить, что разбавление выброшенной в атмосферу радиоактивной смеси уже после взрыва составляло Ю-К)¹ раз.

В таблице 10 приведены коэффициенты метеорологического расслабления (K_w) Ри для погодных условий, когда скорость ветра близка к штилевой, т.е. не превышает 5 м/сек.

Таблица 19 -–K_w Ри при V< 5м/сек

Расстояние от эпицентра взрыва, км	10	30	100	200
К рас., м/с	5хЮ6	15 х 10*	5х 107	5х 108

Естественно, что при увеличении скорости ветра коэффициент метеорологического расслабления возрастает.

Как было сказано ранее, загрязнению подвергалась не только территория самого полигона, но и прилегающие к нему регионы (рисунок 2).

О загрязнении прилегающих к полигону территорий свидетельствует многолетний контроль Казгидромета, осуществляющийся на базе метеорологических станций с 1954 года. Мониторинг заключался в ежесуточном отборе проб выпадений в приземной атмосфере.

На территории Павлодарской области радиационный мониторинг осуществлялся в трех пунктах: Павлодаре, Экибастузе и Иртышске. Представленные графики показывают, что некоторые ядерные испытания обусловливали увеличение загрязненности приземной атмосферы. Наземные ядерные взрывы обусловили максимальное радиоактивное загрязнение природной среды.

Рисунок 5 -–Зоны радиоактивного загрязнения за территорией СИП по исследованиям 1956 года

Природный стронций состоит из смеси стабильных изотопов: ⁸⁴Sr (0,56 %), ⁸⁶Sr (9,86 %), ⁸⁷Sr (7,02 %), ⁸⁸Sr (82,56 %). Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 77—83, 85, 89—99. Наибольший токсикологический интерес представляют ⁸⁵Sr,⁸⁹Srn⁸⁹Sr.

Содержание в природе. Sr как аналог кальция активно участвует в обмене веществ у растений. Из стратосферы стронций выпадает на почву, в которой радионуклид находится в верхних слоях. В растения °Sr может поступать непосредственно при прямом загрязнении листьев или из почвы через корни. Относительно большое количество радионуклида накапливают бобовые растения, корне- и клубнеплоды и злаки.

Получение. При делении ²³⁵U образуются ⁸⁸Sr, ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr с выходами 3,57; 4,79; 5,77 % соответственно, а также короткоживущие изотопы с массовыми числами от 91 до 97. Благодаря медленному распаду относительное содержание ⁹⁰Sr в смеси продуктов деления урана постепенно увеличивается: через 3 мес. на долю ⁹⁰Sr приходится около 13 % суммарной активности, через 15—20 лет —25%.

⁸⁹Sr получают также в реакторе при облучении нейтронами стабильного стронция по реакции ⁸⁸Sr (п, у) Sr⁸⁹ или при облучении дейтронами стабильного стронция на циклотроне по реакции ⁸⁸Sr (d, p) Sr⁸⁹. ⁸⁵Sr и Sr образуются по реакции (п, у) в изомерном состоянии. ⁸⁵Sr можно получить при облучении рубидия протонами и дейтронами.

Применение. ⁸⁵Sr и ⁸⁹Sr находит широкое применение в методе меченых атомов. В медицине радиоактивный стронций используют в качестве аппликаторов при лечении кожных и глазных болезней.

Антропогенные источники поступления в окружающую среду. Небольшие количества ⁹⁰Sr, образующиеся в ядерных реакторах, могут поступать в теплоноситель из-за дефектов в оболочке ТВЭЛа. При очистке теплоносителя радионуклид попадает в газообразные и жидкие отходы. В результате крупных ядерных испытаний выход ⁹⁰Sr составляет 3,5 %.

Поступление, распределение и выведение из организма. Радиоактивный стронций поступает в организм через ЖКТ, легкие и кожу. Уровни всасывания стронция из ЖКТ колеблются от 5 до 100%. Растворимые соединения стронций хорошо всасываются из ЖКТ, величина резорбции составляет 0,1—0,6; этот показатель у плохо растворимых соединений <0,01. Величина всасывания стронция у человека равна 0,3. ⁹⁰Sr быстро всасывается из легких. Через 5 мин после интратрахеального введения в количестве 1,48-10⁴ Бк/г в легких остается 33,3% введенного количества, через сутки — 0,39%. При поступлении изотопов стронция через кожу в количестве 24,05x10⁴ Бк/см³ фиксация происходит сразу же после загрязнения кожной поверхности. Всасывание ⁹⁰Sr в количестве 18,5 х 10⁵ Бк через неповрежденную кожу крыс за 6 ч составляет 0,3 % нанесенного количества; через 12 ч в скелете крыс содержится до 4 %.

Важное значение при резорбции стронция из ЖКТ имеет диета, физико-химические свойства радионуклида, физиологические факторы (возраст, лактация и беременность, состояние минерального обмена, нервной и эндокринной системы и др.). Так, величина всасывания радионуклида из ЖКТ уменьшается: с увеличением возраста, с повышением содержания кальция и фосфора в диете, при введении высоких доз тироксина. Применение альгината натрия за 20 мин до введения ⁸⁵Sr понижает содержание его в крови в 8—10 раз. В период лактации всасывание стронция увеличивается в 2 раза. Лактоза, лизин и аргинин удваивают величину всасывания стронция из ЖКТ. Витамин Д увеличивает всасывание стронция (с 55 до 70 %) у молодых крыс, больных рахитом; повторное введение экстракта паращитовидных желез также усиливает всасывание Sr из ЖКТ. Коэффициент резорбции стронция из ЖКТ повышен у беременных и лактирующих крыс.

Независимо от пути и ритма поступления в организм растворимые соединения радиоактивного стронция избирательно накапливаются в скелете. В мягких тканях задерживается менее 1 %. Однако в ранние сроки определяются значительные количества ⁹⁰Sr в мягких тканях. Так, у собак через 6 ч после в/б введения стронция содержание (на весь орган) составляет: в крови 23,6; в печени 4,7; в мышцах 4,2; в легких 3,4; в скелете 35,8 % введенного количества; у крыс — в мышцах 3,5; в печени 0,17; в почках 0,11; в скелете 52,5 %. Через 16 сут в мягких тканях обнаруживаются лишь следы радионуклида.

Через сутки после перорального введения концентрация ⁹⁰Sr (на 1 г сырой массы) в костях крысы в 40—60 раз выше, чем в почках, селезенке и мышцах. В более поздние сроки различия в уровнях концентрации становятся еще значительнее. Так, через 4 сут после введения радионуклида концентрация его в скелете в 120— 330 раз выше, чем в семенниках, почках, селезенке и мышцах; через 16 сут — в скелете 0,116, в мышцах 0,004 %, через 256 сут в скелете — 0,07 % введенного количества. После ингаляции в легких задерживается примерно 10 % стронция. Радиоактивный стронций полностью всасывается из легких в течение первых суток. Выводится из легких 97,8 % радионуклида с Те, равным 12,8 мин; 2,1 % — 10 ч, 0,1 % — 10 сут. Через сутки после ингаляции в легких содержится всего 0,045% Sr, в скелете — 31,6 %. Высокий процент в скелете — результат не столько всасывания радионуклида из легких, сколько следствие резорбции из ЖКТ(до32,1 %).

Через 100 сут после в/в введения в организме крыс, обезьян и кошек задерживается 47, мышей 33, кроликов 7,5, собак 26, человека 20 % введенного стронция.

Путь поступления влияет на величину отложения стронция в скелете. Так, при интратрахеальном поступлении депонируется 76, ингаляционном — 31,6, в/ж — 20—60, в/б — 81,2, накожном — 7 %.

На поведение стронция в организме оказывает влияние вид, пол, возраст животного, а также беременность, лактация и другие факторы. Наибольшее содержание стронция в скелете определено у собак, кошек и ужей через 4 сут (75, 60 и 70 % соответственно), у крыс через 2 сут (82 %), у лягушек через 8 сут (70 %), у морских свинок через 6 ч (47 %) с момента поступления изотопа в организм. В скелете самцов отложение этого радионуклида выше, чем в скелете самок. Эти различия отсутствовали у старых животных. Введение фолликулина и питуитрина до и после инкорпорации стронция уменьшало отложение в скелете. Кастрация самок способствовала увеличению содержания нуклида в скелете, которое становилось таким же, как у самцов. У взрослого населения, получавшего питьевую воду с повышенным содержанием кальция, накопление ⁹⁰Sr оказалось достоверно ниже, чем у лиц из контрольной группы (в среднем на 17 %). В костной ткани мужчин ⁹⁰Sr и кальций накапливается больше, чем у женщин.

С увеличением возраста независимо от способа введений и вида животных, понижается величина отложения ⁹⁰Sr в скелете. Величина депонирования ⁹⁰Sr в скелете собак в зависимости от возраста при пероральном поступлении колеблется от 19.7 до 71,5 %. Отмечено, что в мягких тканях у старых животных ⁹⁰Sr откладывается в несколько большем количестве, чем у молодых. При увеличении возраста крыс от 1,5 до 7 мес. величина отложения стронция в скелете уменьшается с 40,8 до 14,7 %. При содержании кальция в диете в количестве 1,4 % величина отложения стронция у крыс в возрасте 3 мес. уменьшается с 17,3 до 3,7 %. В условиях хронического поступления, количество радиоактивного стронция, ранее фиксированное в скелете самок, не влияет заметным образом на величину накопления в эмбрионе.