Закономерности перехода радионуклидов цезия и стронция в сельскохозяйственную продукцию.

Радиоактивные продукты ядерного деления, выпадая либо сами по себе («сухие» осадки) или чаще с атмосферными осадками («мок­рые» осадки), а также радиоактивные отходы включаются в компо­ненты биосферы — абиотические (почва, вода) и биотические (фло­ра, фауна) и принимают участие в биологическом цикле круговоро­та веществ.Наиболее короткий путь поступления радиоактивных продуктов деления в организм человека кроме непосредственного попадания из атмосферы — через сельскохозяйственные растения и животных. При этом продукты деления могут попадать в организм человека как непосредственно через растительную пищу, так и через животных, питающихся растениями, содержащими радиоактивные вещества.Из радиоактивных продуктов деления в первый период наиболь­шую опасность представляют изотопы йода вследствие наиболее высокого относительного содержания их и значительной биологи­ческой токсичности. В последующем основную роль играют ^Sr и ¹³⁷Cs из-за их относительно высокой энергии излучения, большого периода полураспада и способности активно включаться в биологи­ческий круговорот веществ (почва — растения — животные — чело­век). Эти изотопы способны надолго задерживаться в организме че­ловека и животных. При поступлении с кормом в организм ⁹⁰Sr его постоянным неизотопным носителем служит кальций, а для ¹³⁷Cs — калий.В организме животных калий и кальций представлены как мак­роэлементы. При исследовании закономерностей передвижения ^Sr и ¹³⁷Cs от одного объекта биосферы к другому было замечено, что первый ведет себя сходно с кальцием, второй — с калием. Это об­стоятельство имеет большое практическое значение для радиохими­ческой экспертизы. Например, установлено, что при равных усло­виях в объектах биосферы, загрязненных радионуклидами, макси­мальная концентрация ⁹⁰Sr всегда обнаруживается в органах (про­дуктах), физиологически богатых кальцием (кости, яичная скорлу­па), а максимальная концентрация ¹³⁷Cs — в объектах, богатых ка­лием (например, мышцы). На основании определенной пропорциональности накопления ⁹⁰Sr и кальция, ¹³⁷Cs и калия в биологических объектах количество радиоактивного стронция или радиоактивного цезия выражают не в абсолютных величинах, а в относительных по отношению к каль­цию или калию. Содержание ^Sr по отношению к кальцию в почвах, растениях, молоке и тканях животных при таком расчете выражают в стронци­евых единицах (СЕ). Под стронциевой единицей понимают отношение активности (нКи) ⁹⁰Sr, содержащегося в 1 кг исследуемого образца, к концент­рации в нем кальция (г/кг).

Частное отделения числа СЕ в данной пробе на число СЕ в пред­шествующем звене биологической системы называют коэффициен­том дискриминации КД ⁹⁰Sr по отношению к кальцию.По величине СЕ в пробе можно приблизительно вычислить зна­чение СЕ в предшественнике, для этого СЕ пробы делят на КД.Аналогично рассчитывают содержание ¹³⁷Cs по отношению к ка­лию в цезиевых единицах (ЦЕ). Однако цезиевыми единицами пе­рестали пользоваться, когда выяснилось, что в процессе перехода по некоторым звеньям биосферы ⁱ³⁷Cs не испытывает дискриминации и в обмене далеко не всегда сходен с калием и вообще связан с ним меньше, чем ^Sr с кальцием.Отметим, что многие вопросы закономерностей перехода радио­нуклидов в звеньях биологических цепей остаются еще слабо изу­ченными.

 

58. Ведение животноводства в условиях радиоактивного загрязнения. Особенности ведения животноводства в период выпадения радиоактивных осадков. В период выпадения радиоактивных осадков в первую очередь необходимо провести мероприятия направленные на снижение дозовых нагрузок на человека, а затем на сохранение поголовья сельскохозяйственных животных и их продуктивности. Для этого люди укрываются в убежищах, подвалах, подпольях или в жилых закрытых помещениях Длительность непрерывного пребывания людей в укрытиях должно быть не менее 4-6 суток, при этом особенно опасны первые двое суток, когда еще не распались короткоживущие радионуклиды.

Животных переводят на стойловое, безвыгульное содержание в помещения с наименьшим радиоактивным загрязнением. Продолжительность такого содержания определяется конкретные радиационной обстановкой. Животных кормят кормами из существующих запасов, а также привезенными с чистой территории. Из рациона исключают корма, загрязнённые выше допустимого уровня. При ограниченном запасе чистых кормов можно уменьшить рацион до предела позволяющего сохранить поголовье в течении критического периода. Если не удается организовать регулярную дойку лактирующих животных, то следует сократить раздачу сочных кормов, а подсосный молодняк целесообразно подсадить к маткам. В зимних условиях рекомендует концентратный тип кормления и минимальное использование сенного рациона из естественных трав. К подстилке для животных всех видов предъявляются те же требования по уровню радиоактивного загрязнения что и к кормам. В первые 4-6 недель после выпадения радиоактивных осадков особую опасность представляют радиоизотопы йода и прежде всего йод-131. Эти радионуклиды - основной источник загрязнения кормов и молока животных. Учитывая резко выраженную органотропность щитовидной железы к накоплению радиоактивных изотопов йода, для защиты животных рекомендуют в первые недели давать всем животным препарат, блокирующий щитовидную железу. Лактирующим коровам ежедневно дают препарат калий йод. Введение в рацион животных калий йод позволяет снизить выделение радиоактивного йода с молоком и его содержание в щитовидной железе животных.Кроме того, выделения с молоком радиоактивных изотопов йода можно снизить в 2 раза если включить в рацион дойных и беременных животных наиболее <чистые> по радиоактивности корма, состоящий из зеленых злаковых трав, корнеклубнеплодов, зерна защищенных от непосредственного загрязнения радиоактивными осадками. Зерно кукурузы, гороха, бобов, люпина можно очистить от радиоактивного загрязнения путем удаления пленок или створок. При недостатке чистых кормов мясному скоту скармливает радиоактивный корм или выпускают на пастбища с наименьшей загрязненностью, но на заключительных стадиях откорма за 1-4 месяца до убоя животных переводят на чистые корма. При скармливании животным загрязненных кормов большое количество радионуклидов выделяется с испражнениями, поэтому следует проводить своевременную тщательную уборку помещений. При ведении животноводства на зараженной территории важнейшее внимание должно быть уделено обеспечению безопасности работников. В местах, разрешенных для ведения животноводства, радиационный фон не представляет опасности для здоровья человека. Однако необходимо защитить органы дыхания, пищеварения и кожные покровы работающих от радиоактивной пыли. Для этого используются средства противопылевой защиты (ватно-марлевые повязки, респираторы, халаты, куртки, комбинезоны, головные уборы), которые в конце работы тщательно стирают и сушат.При использовании техники работу следует проводить таким образом, чтобы избежать взаимного заполнения. Кабины машин должны быть герметизированы. Все свежие фрукты и овощи перед употреблением в пищу тщательно промывают водой и желательно после этого удалить верхний слой. Пищу принимают в специально отведенных местах, перед этим снимают спецодежду и тщательно соблюдать правила личной гигиены.

 

59. Методы снижения поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных. Основные дозовые нагрузки на население, связанные с аварией на ЧАЭС, обусловлены потреблением сельскохозяйственных продуктов, производимых на загрязненных территориях. Чтобы сократить поступление радионуклидов в организм человека, необходимо снижать интенсивность их поступления в растения. Накопление радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур можно снизить путем использования различных агрохимических и агротехнических приемов: 1) общепринятые (традиционные) мероприятия в агропромышленном производстве, направленные на сохранение и увеличение плодородия почвы, рост урожайности и одновременно способствующие уменьшению перехода радиоактивных веществ из почвы в растение; 2) специальные приемы (уменьшающие поступление радионуклидов в растения, но уменьшающие урожайность растений и ухудшающие плодородие почвы). I. Основным агрохимическим способом уменьшения поступления радионуклидов в растения является химизация земледелия. В первую очередь – это внесение удобрений и различных химических мелиорантов, улучшающих физико-химические свойства почвы и увеличивающих ее плодородие. Вносятся органические удобрения, минеральные удобрения, проводится известкование почвы и другие агрохимические приемы.

II. К специальным приемам относятся следующие: – механическое удаление верхнего загрязненного слоя почвы; – глубокая вспашка с захоронением загрязненного верхнего слоя почвы; – фитомелиорация загрязненных почв;

– внесение в почву специальных мелиораторов, связывающих радионуклиды в труднодоступные для растений формы; – специальный подбор сельскохозяйственных растений (сельскохозяйственных культур и их сортов) для выращивания на загрязненных территориях. Особое место отводится подбору культур. Концентрация цезия-137 в с/х культурах распределяется следующим образом: 1.Зерновые, бобовые и зернобобовые (люпин > овес > гречка > горох > ячмень > просо > соя > фасоль); 2. Овощные и картофель (капуста > картофель > свекла > морковь > огурцы > томаты); 3. Травы (овсяница > костер > клевер > тимофеевка). По концентрации стронция-90 овощные культуры располагаются в следующем порядке: свекла > огурцы > морковь > капуста >томаты > картофель; травы располагаются в следующем порядке: разнотравье > осоки > ежа сборная > мятлик. Озимые культуры накапливают радионуклидов меньше, чем яровые. По аккумуляции цезия и стронция зерновые и бобовые культуры разделяются на группы: 1) слабонакапливающие (ячмень > пшеница > овес); 2) средненакапливающие (крупяные: просо > чумиза > гречка);

3) сильнонакапливающие (зернобобовые: фасоль > горох > бобы).

Из технологических приемов следует использовать переработку растениеводческой продукции: получение растительного масла из подсолнечника и сои, крахмала и спирта из картофеля, сахара из сахарной свеклы. Концентрация радионуклидов уменьшается при консервировании продукции, засолке и других видах обработки. При переработке зерна в муку много радионуклидов удаляется вместе с оболочками. Дезактивацию растительного сырья можно проводить путем различного рода помывок (при поверхностном загрязнении растений). Мероприятия по уменьшению содержания радионуклидов в продукции животноводства можно разделить на 4 группы: 1) приемы, используемые при содержании животных на лугах и пастбищах; 2) изменения в режиме кормления животных; 3) перепрофилирование отраслей животноводства; 4) технологическая переработка продуктов животноводства. Корм – основной источник поступления радионуклидов в организм животных. В лугопастбищной растительности накапливается радионуклидов больше, чем в кормах искусственных сенокосов. Для защиты организма животных используют временное прекращение выпаса животных и перевод их на стойловое содержание (этот прием эффективен в отношении короткоживущих радионуклидов – йода-131). Количество цезия-137 в молоке при этом снижается в 3-5 раз, в мясе – в 2-3 раза. При отсутствии запаса «чистых» кормов возможно 4-8-ми дневное голодание животных. Изменение рациона кормления животных включает переход на использование «чистых» кормов; подбор кормов с минимальным содержанием радионуклидов (злаковые); обогащение рациона кормовыми добавками, которые избирательно связывают радионуклиды цезия и способствуют их удалению из организма (аммониево-железо-гексационферрат, соли лития и др.); насыщение рациона минеральными веществами, особенно с содержанием кальция и калия, микроэлементами, белково-витаминными препаратами. При загрязнении почвы цезием-137 с плотностью в 15-40 Ки/км2, где невозможно получение «чистого» молока проводят переспециализацию с молочного на мясное производство. Технологические приемы по снижению радионуклидов в животноводческой продукции делятся на обычные и специальные. Технологическая переработка молока на сливки, творог, сыр, масло сопровождается переходом радионуклидов в обрат, сыворотку, пахту со снижением радионуклидов в конечном продукте в 10-50 раз. Для уменьшения концентрации радионуклидов в мясе вываривают его в воде и удаляют бульон (в бульон переходит до 80% цезия-137). Мясо вымачивают также в воде с последующим посолом (содержание радионуклидов снижается на 80-90%). Перетопка сала. Технологическая переработка продукции животноводства с целью уменьшения содержания радионуклидов экономически менее выгодна, чем использование приемов по ограничению накопления радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства.

 

60. Мероприятия по уменьшению содержания радионуклидов в продукции животноводства можно разделить на 4 группы:

1) приемы, используемые при содержании животных на лугах и пастбищах;

2) изменения в режиме кормления животных;

3) перепрофилирование отраслей животноводства;

4) технологическая переработка продуктов животноводства.

Корм – основной источник поступления радионуклидов в организм животных. В лугопастбищной растительности накапливается радионуклидов больше, чем в кормах искусственных сенокосов. Поступают радионуклиды в организм животных также с почвой (в год крупный рогатый скот получает 600 кг загрязненной почвы, овцы – 75 кг).

Для защиты организма животных используют временное прекращение выпаса животных и перевод их на стойловое содержание (этот прием эффективен в отношении короткоживущих радионуклидов – йода-131). Количество цезия-137 в молоке при этом снижается в 3-5 раз, в мясе – в

2-3 раза. При отсутствии запаса «чистых» кормов возможно 4-8-ми дневное голодание животных.

В дальнейшем можно преобразовывать естественные сенокосы в искусственные, применять подбор возделываемых трав и специальную агротехнику их воздействия, проводить мелиорацию лугов и пастбищ. Применение всех этих мер может снизить содержание радионуклидов в молоке и мясе соответственно в 10 и 20 раз.

Изменение рациона кормления животных включает переход на использование «чистых» кормов; подбор кормов с минимальным содержанием радионуклидов (злаковые); обогащение рациона кормовыми добавками, которые избирательно связывают радионуклиды цезия и способствуют их удалению из организма (аммониево-железо-гексационферрат, соли лития и др.); насыщение рациона минеральными веществами, особенно с содержанием кальция и калия, микроэлементами, белково-витаминными препаратами.

Учитывая то, что наиболее «чистое» мясо производится в свиноводстве и птицеводстве, необходимо перепрофилировать животноводство с крупного рогатого скота на свино- и птицеводство. При относительно высоких плотностях радиоактивного загрязнения целесообразно организовывать звероводческие хозяйства. При загрязнении почвы цезием-137 с плотностью в 15-40 Ки/км2, где невозможно получение «чистого» молока проводят переспециализацию с молочного на мясное производство.

Технологические приемы по снижению радионуклидов в животноводческой продукции делятся на обычные и специальные. Технологическая переработка молока на сливки, творог, сыр, масло сопровождается переходом радионуклидов в обрат, сыворотку, пахту со снижением радионуклидов в конечном продукте в 10-50 раз. Используют также переработку молока и сливок на сгущенные и сухие. Практически не остается радионуклидов в топленом масле. Для лучшей очистки молока от стронция-90 добавляют лимонную, уксусную и соляную кислоты, которые образуют со стронцием-90 растворимые в воде соли и нерастворимые, выпадающие в осадок.

Для уменьшения концентрации радионуклидов в мясе вываривают его в воде и удаляют бульон (в бульон переходит до 80% цезия-137). Мясо вымачивают также в воде с последующим посолом (содержание радионуклидов снижается на 80-90%). Перетопка сала сопровождается удалением 95% цезия-137 в шкварку.

Среди специальных приемов очистки молока применяют ионно-обменные смолы (пирофосфат и циалит), хорошо поглощающие ионы цезия и стронция, 80-90% которых удаляется вместе со смолами при тонкой фильтрации молока. Такой же эффект дает сепарирование молока. Применяют также электродиализ.

Технологическая переработка продукции животноводства с целью уменьшения содержания радионуклидов экономически менее выгодна, чем использование приемов по ограничению накопления радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства.

 

61. Принципиальное значение имеет наличие в облучаемой ткани воды и кислорода. В основе первичных радиационно-химических изменений молекул лежат 2 механизма, обозначаемые как прямое и косвенное действие радиации.

Под прямым действием радиации понимают передачу энергии излучения непосредственно молекуле, которая испытывает превращения. Ионизирующие излучения) взаимодействуют с биомолекулами, в результате чего происходит перенос части кинетической энергии на биомолекулы. Это приводит их в ионизованное или возбужденное состояние. При ионизации и возбуждении сложных молекул происходит их диссациация (распад) в результате разрыва и химических связей. Прямое воздействие радиации может вызвать расщепление молекулы белка, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие денатурирующие явления. В первую очередь разрушаются ферменты и гормоны.

Под косвенным действием понимают изменение молекул клеток и тканей, обусловленные продуктами радиационного разложения (радиолиза) воды и растворенных в ней веществ.В организме косвенное действие осуществляется через продукты радиолиза, воды, которая в живой клетке составляет 60-70 и даже 90% ее массы. Именно в воде растворены белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, гормоны и другие жизненно важные вещества, являющиеся основными компонентами клетки, которым легко может быть передана энергия, первоначально поглощённая водой.