26 Апр Миграция радионуклидов, как фактор качества жизни человека

26 апреля 1986 года на Чернобыльской АЭС произошла авария, последствия которой для Беларуси стали катастрофическими. В результате аварии в атмосферу выброшено около 1 млрд. кюри радиоактивных веществ. Из них 70% выпало на территории Беларуси. 23% территории Беларуси было загрязнено цезием-137 с плотностью больше 1 Ки/км²  там, где проживало 2 миллиона человек, из них 500 тыс. детей.

По мнению экспертов, замалчивание информации об истинных масштабах Чернобыльской катастрофы властями нанёс ущерб здоровью населения в 5-10 раз выше, чем он мог бы быть.

Наибольшее негативное влияние оказала и оказывает радиация на детей. Детский организм в 2-5 раз более активно, чем взрослый, накапливает радионуклиды и во столько же раз радиация оказывает более вредное воздействие на детей, чем на взрослых. В 2001 году, спустя 15 лет после аварии,  80% детей с загрязненных районов имели показания радиации выше безопасной нормы. Следует отметить, что радионуклиды имеют свойства накапливания в организме как в мягких тканях — цезий-137 (¹³⁷Cs) , так и в костях — стронций–90 (⁹⁰Sr). В настоящее время основной вклад в формирование доз облучения населения, проживающего на загрязнённых территориях, вносит внутреннее облучение за счёт потребления содержащих радионуклиды продуктов питания.

Продукты радиоактивного распада, выброшенные в результате аварии на ЧАЭС, стали составной частью почв, вод, растений, животных и самого человека. Перемещение радионуклидов по биогеохимическим цепям и обусловило загрязнение биогенных и абиогенных элементов (компонентов), которые даже не подверглись первичному загрязнению. Изотопы ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в настоящее время содержатся в почве до глубины 0,8 м. Обнаружено их присутствие в грунтовых водах, а также в костях и тканях людей, которые никогда не были в загрязнённых районах. Однако до настоящего времени около 90% радионуклидов содержится в верхнем 15-25-сантиметровом почвенном слое, т.е. в пределах корневых систем растений.

Интенсивность включения радиоизотопов в цепи миграции определяется преимущественно звеном почва-растения. Перенос радионуклидов в этом звене является наиболее активным видом биогенной миграции. Звено почва-растения обеспечивает основной путь поступления ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr  в организм человека [1], что вызывает необходимость изучения причин, факторов и механизмов миграции радионуклидов в биомассу. К факторам, оказывающим влияние на перемещение радиоизотопов в растительность, можно отнести следующие: состояние радионуклидов в почве, плотность загрязнения, гранулометрический, минералогический и химический составы почвы, гидроморфизм почвы, видовой состав растений, а для культурных растений — агротехника их возделывания.

В табл.1 по результатам исследований в Чернобыльской зоне отчуждения и отселения (Гомельская и Могилёвская области) приведены показатели валового содержания радионуклидов в природной растительности.

Плотность загрязнения исследованных ландшафтов варьирует в пределах 438-2961 кБк/м² для ¹³⁷Cs и 7-371 кБк/м² для ⁹⁰Sr. Широкий диапазон плотности загрязнения обеспечивает и пестроту загрязнения растительности. Влияние этого фактора прослеживается при учёте валового содержания (количественных показателей) радионуклидов в массе растений, и роль его возрастает с увеличением интервала значений в плотности загрязнения. Отличия в загрязнённых образцах растительности наблюдается при изменении показателей плотности загрязнения на 1,5-2 порядка и выше. Ниже этого уровня выявить определённые зависимости не удаётся из-за влияния других не менее значимых факторов загрязнения растительности. К тому же каждый вид растений (родственные виды) имеет определённый порог накопления, и увеличение содержания радиоактивных элементов в почве не приводит к повышению их концентрации в биомассе, как это видно из табл.1.

Для оценки качественных параметров биогенной миграции радионуклидов (в численном выражении) при учёте ряда других факторов необходимо использовать такой показатель, как коэффициент накопления (КН).

КН = удельная активность растительности (абсолютно сухой вес, Бк/кг) / удельная активность почвы (абсолютно сухой вес, Бк/кг) [2].

Таблица 1. Плотность загрязнения почв и удельная активность растительности (июнь, 1997г).

* Примечание. Таблица составлена автором на основе собственных исследований проведенных в загрязнённых районах Гомельской и Могилёвской областей. Механизмы и тенденции накопления радионуклидов растительностью не поменялись и на сегодняшний момент.

В табл. 2 приведены данные характеризующие процесс переноса нуклидов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в растительность. При сравнении КН ¹³⁷Cs и КН ⁹⁰Sr в идентичных или максимально схожих почвенных условиях, их значения во всех случаях значительно отличаются. Превышение интенсивности биогенных миграционных процессов радиостронция над радиоцезием составляет 2-235 раз. Наибольшие отличия характерны для древесной растительности (см. табл. 2). У ⁹⁰Sr КН значительно выше, чем у ¹³⁷Cs и в различных почвенных условиях. Исключением являются отдельные виды, которые в силу высокого порога накопления, являются своеобразными «аккумуляторами» радиоактивных элементов. Это грибы, мхи, лишайники, некоторые виды высших растений [3].

Единственным фактором, которым можно объяснить такие значительные отличия в активности биогенной миграции между ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr, является состояние радионуклидов. ¹³⁷Cs имеет сильную зависимость от свойств почвенного поглощающего комплекса (ППК), 75-98% от валового содержания радионуклида сорбировано глинистыми минералами и органическими веществами почвы. Это количество радиоцезия исключено из биогенной цепи миграции. Состояние ⁹⁰Sr в почвах характеризуется как мобильное, 56-99% форм радионуклида являются доступными для усвоения растениями. Такое состояние обеспечивает радиостронцию высокую биогенную миграционную активность. Следовательно, состояние ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr является главным дифференцирующим фактором биогенного переноса радиоизотопов. Главенствующее влияние этого фактора обеспечивается большим интервалом значений между состоянием ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr (отличия в 3,5-50 раз).

Таблица 2. Коэффициенты накопления ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в природной растительности.

* Примечание. Таблица составлена автором на основе собственных исследований проведённых в загрязнённых районах Гомельской и Могилёвской областей. Механизмы и тенденции накопления радионуклидов растительностью не поменялись и на сегодняшний момент.

Из других факторов поступления радионуклидов в растительность наиболее заметное влияние оказывает гидроморфизм почв. КН у травянистых растений, произрастающих на гидроморфных почвах, для ¹³⁷Cs варьируют в пределах 0,59-3,92, для ⁹⁰Sr 4,60-8,15, у растений на автоморфных почвах для ¹³⁷Cs 0,08-0,24, для ⁹⁰Sr 1,95-6,00 (см. табл. 2). Увеличение степени гидроморфности вызывает более интенсивные миграционные потоки радионуклидов в растительность. В ряде случаев подобной зависимости не прослеживается из-за более сильного влияния других факторов на процессы биогенной миграции. Активность биогенных миграционных процессов радионуклидов возрастает с уменьшением количества гумуса, обменного калия для ¹³⁷Cs и обменного кальция для ⁹⁰Sr, суммы поглощённых оснований, рН среды.

В науке считается, что для полного очищения земли от радиоактивных элементов должно пройти 10 периодов полураспада того или иного элемента. В настоящее время для ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr прошел только один период полураспада. Учитывая, что период полураспада цезия-137 составляет 30 лет, стронция-90 — 29 лет, то для самоочищения радиоактивных земель от этих элементов необходимо еще 270 лет. А вот с плутонием-241 ситуация еще хуже (период полураспада 14 лет), но он постепенно превращается в америций-241 с периодом полураспада 433 года. К тому же он обладает наиболее опасным для человека альфа-излучением, из-за чего его называют смертоносным. Он активно поступает из почвы в растения или воду, затем в животных или человека. Даже очень малые его количества приносят значительный вред живому организму. К сожалению, данная проблематика пока мало изучена в Беларуси.

Изучение механизмов биогенной миграции показывает, что ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr, ²⁴¹Am активно поступают в растения, в том числе в сельскохозяйственные, а затем по пищевой цепочке животным и человеку. Постоянное проживание жителей на территориях, загрязнённых свыше 15 Бк/км² или использование этих территорий для ведения сельского хозяйства является прямой угрозой для жизни и здоровья настоящего и будущих поколений граждан Беларуси.

Об авторе.

Игорь Масловский, окончил Брестский университет с красным дипломом, аспирантуру в Минске при Белорусском государственном педагогическом университете. Преподавал в Брестском государственном университет, автор курса «Радиоэкология». Автор трех десятков публикаций о миграции радионуклидов в ландшафтах Беларуси. Неоднократно проводил исследования в Чернобыльской зоне с целью уменьшения влияния радиации на здоровье людей.

Литература.

1. Руководство по ведению агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 1997-2000 гг. / Под общ. ред. И.М. Богдевича. — Минск, 1997.-76 с.

2. Сельскохозяйственная радиология / Под общ. ред. Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева.- М.: Экология, 1991. — 400 с.

3. Маслоўскі І.У. Міграцыйныя асаблівасці радыёнуклідаў ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr // Весці БДПУ. — 1998. — №1. — С. 92-95.