Контрольная работа по радиационной экологии

1. Источники естественной радиации. Радиоактивные семейства. Характеристика урана и тория.

1. Источники естественной радиации.

Природный радиационный фон – это тот уровень радиации, который действует на человека и все живое в настоящее время.

Естественные источники ионизирующей радиации делятся на две основные группы – земного и космического происхождения. К первым относятся излучения от распада природных радиоактивных элементов земной коры, ко вторым — космические излучения, приходящие на Землю (в основном) из дальнего космоса, а также радиоактивность некоторых новых радионуклидов, которые постоянно образуются в верхних слоях атмосферы под воздействием потоков космических частиц.

Космические лучи возникают предположительно при взрывах сверхновых звезд в Галактике. Галактическое излучение состоит из потоков частиц с очень высокими энергиями (порядка 10^4,, иногда до 10¹³ МэВ). В основном это ядра легких элементов – водорода, гелия и др. Первые, то есть протоны, преобладают (86%), ядер гелия около 13%, остальных (от С до Fe) – около 1%. При прохождении через атмосферу первичные космические частицы образуют мощные ливни вторичного излучения, от чего на верхней границе атмосферы – на высотах порядка 40 км общая интенсивность излучения возрастает, достигая максимального, примерно удвоенного, значения на высоте 20 км. Ниже, в плотных слоях атмосферы, происходит быстрый спад интенсивности из-за поглощения в воздухе , а у поверхности Земли интенсивность излучения уже примерно в 50 раз меньше, чем на высоте 20 км.

В магнитном поле Земли положительно заряженные частицы отклоняются в сторону полюсов, поэтому у экватора интенсивности космического излучения примерно на 15% ниже, а в высоких широтах – выше, чем в средних широтах. После прохождения атмосферы космическое излучение существенно трансформируется: на уровне моря оно состоит в основном из потоков мюонов (80%) и электронов (20%), а также нейтронов и фотонов. Нейтронная компонента является преобладающей на высотах более 6 км, она ответственна за образование космогенных нуклидов. Мюонные потоки представляют собой очень жесткое излучение, способное проходить через метровые сои свинца; некоторая часть этого излучения обнаруживается даже на глубинах до нескольких под землей или морем. Часть космического излучения в виде протонов имеет солнечное происхождение, но она очень мала по сравнению с галактическими излучениями. Увеличение активности Солнца может приводить к изменениям магнитного поля Земли (магнитным бурям), что в некоторой степени влияет на интенсивность космического излучения. Периодические вспышки солнечной активности приводят к временным повышениям интенсивности на высотах порядка 10-12 км, то есть там, где проходят трассы дальних авиаполетов. Но даже при спокойном Солнце во время высотных рейсов пилоты получают довольно значительную дозовую нагрузку. В еще большей степени это касается космических полетов.

К естественным радионуклидам (ЕРН) относят:

1. Элементы первичного происхождения, существовавшие на Земле со времен ее возникновения. Это изотопы с периодами полураспада 10⁹-10¹⁰ лет и более, такие как ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰К, ⁸⁷Rb и некоторые другие. Наибольшее значение среди них по распространенности и биофильности принадлежит ⁴⁰К.

2. Космогенные радионуклиды, постоянно образующиеся в атмосфере от бомбардировки космическими лучами – ¹⁴С, ³Н, ⁷Ве, ¹⁰Ве, ³⁹Ar.

3. Техногенно-измененный природеый радиационный фон – это уровень радиации обусловленный естественными радионуклидами, которые человек приблизил к местам своего обитания и тем самым увеличил их действие на человека.

1). Функционирование горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности связано со вскрышными работами и созданием отвалов, хвостохранилищ и карьеров, что неминуемо приводит к усилению процессов, определяющих миграцию ЕРН.

В результате вскрышных работ, складирования отвалов горных пород и других вмешательств участков с высоким радиационным фоном стало больше, усилились процессы миграции радионуклидов по элементам экосистем. И хотя доступность растениям U и Ra из рудного материала, вынесенного на поверхность, обычно ниже, чем в естественных условиях при ненарушенном почвенном покрове, а надземных частях растений нередко отмечается значительное (более чем в десятикратное) накопление ²¹⁰Pb и ²¹⁰Ро, которые поступают в основном не из почвы, а из воздуха, как дочерние продукты распада Rn.

2). Появление техногенного загрязнения обычно сопровождает и работу нефтепромыслов. Связано это с высоким содержанием естественных радионуклидов, прежде всего ²²³Ra, в пластовых водах нефтегазовых залежей. Особенно высокое содержание Ra , в 100-1000 раз выше обычного (ранее такие воды использовались для промышленного извлечения радия) характерно для хлоридно-кальцииево-натриевых пластовых вод месторождения юга России – Ставропольского края, Оренбургской и Самарской областей. При эксплуатации нефтегазовых скважин это приводит к солевым отложениям ЕРН на обсадных трубах и другом оборудовании и загрязнению грунта у скважин в результате выноса и разлива подземных вод на поверхности.

3). Техногенные загрязнения могут быть обусловлены присутствием заметных количеств U и Th в горючих ископаемых, используемых в топливном цикле. В каменном угле содержание ЕРН оказывается обычно на уровне 5г/т, или оп активности U и Th вместе с дочерними нуклидами – в пределах 20-60 Бк/кг, но достигает иногда 100-1000 Бк/кг и более. При сжигании топлива ЕРН попадают в летучую золу, часть которой, не задержанная фильтрами, оказывается в атмосфере, а также в золоотвалы. В летучей золе от сжигания углей содержание ²¹⁰Pb, ²¹⁰Po, ²²⁶Ra в 3-10 раз выше, чем в исходном угле. Аэрозольные выпадения в непосредственной близости от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и металлургических заводов, работающих на угле, приводят к возрастанию концентрация ЕРН почти в 10 раз выше фоновых.

4). Минеральные удобрения, особенно фосфорные и сложные, включающие фосфор, довольно часто содержат значительные количества ²³⁷U, ²²⁶Ra и ²³²Th. При обработке фосфатного сырья серной кислотой уран и значительная часть тория переходят в фосфорную кислоту, тогда как радий оказывается в фосфогипсе.

5). Присутствие ЕРН в стройматериалах приводит в ряде случаев к повышенной радиоактивности с внешней части построек ли во внутренних помещениях. Одним из примеров этого являются граниты, значительная радиоактивность которых хорошо известна и часто является причиной ограниченного их использования в качестве материала для жилищного строительства.

Повышенный уровень ЕРН нередко оказывается в стройматериалах, изготовленных с использованием отходов горнорудной, металлургической и химической промышленности — зол и шлаков ТЭЦ, фосфогипса, красного шлама алюминиевого производства. Фон помещений в домах, построенных из шлакоблоков тоже заметно выше фона в современных постройках.

6). Содержание ЕРН в пищевом рационе населения – в первую очередь ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po. Примером может служить повышенное содержание данных радионуклидов в морепродуктах – рыбе, моллюсках, крабах, — которые составляют значительную часть рациона населения, проживающего в приморских районах и занимающегося морским промыслом. Высокое содержание ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po в мясе овец и кенгуру, в говяжьей, бараньей печени и почках в десятки раз увеличивает поступление ЕРН в организм жителям отдельных районов Австралии. Похожая ситуация возникла и в результате потребления оленьего мяса жителями Крайнего Севера. Причиной служат значительное накопление ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po в ягеле (лишайнике, которым кормится северный олень) и особенности трофических (пищевых) отношений в цепочке ягель-олень-человек (Фокин А.Д., 2005).

2. Радиоактивные семейства.

Атом, образовавшийся в результате радиоактивного превращения, может сам оказаться радиоактивным и обладать собственным радиоактивным излучением и периодом полураспада. Среди естественных радиоактивных веществ это явление является весьма распространенным

Природные тяжелые радиоактивные элементы образуют три ряда генетически связанных между собой радионуклидов – так называемые радиоактивные семейства. Родоначальникам таких семейств являются – ²³⁸U, ²³²Th, ²³⁵U. Каждый член ряда возникает из предыдущего и, в свою очередь, образует последующий. После целого ряда α- и β – превращений каждый из рядов заканчивается образованием стабильного изотопа свинца (²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb и ²⁰⁸Pb).

Массовое число членов любого семейства меняются только при испускании α-частицы и, следовательно, могут быть выраженными формулами (4n+2) для семейства ²³⁸U, (4n+3) для ²³⁵U и 4n — для семейства ²³²Th.

В радиоактивных семействах за время, соизмеримое с возрастом Земли, устанавливается радиоактивное равновесие: активности каждого члена одного и того же ряда становятся одинаковыми. Это соотношение сохраняется, пока существует начальный член ряда. Концентрации дочерних продуктов при этом незначительны, например, на 1 грамм урана – 238, приходится 2*10^-12 грамма родона – 222.

Родон является единственным газообразным продуктом, который рождается в процессе распада этих семейств. Наиболее опасны для человека и биоты родон – 222 и родон – 220 (последний называют тороном, по имени исходного материнского нуклида). Высокий вклад торона других дочерних продуктов распада ²³²Th в облучении человека является спецификой формирования доз облучения населения Урала. Накопление торона и продуктов его распада в воздухе жилых помещений связано с повышены м содержанием тория в подстилающих породах и строительных материалах (Основы сельскохозяйственной радиологии, 2004).

3. Характеристика урана и тория.

Торий – радиоактивный химический элемент 3 группы периодической системы Д.И. Менделеева. Природный торий состоит из шести радиоактивных изотопов. Искусственно получено еще девять изотопов, все они радиоактивны. Торий – распространенный элемент. В земной коре его содержится 8*10^-4 мас. % , в речной воде – в пределах 8,1*10^-4 Бк/л (21,87*10^-15 Ки/л). Среди изотопов наибольшее значение в токсикологии имеет ²³²Th, испускавший альфа-частицы. Торий встречается в природе и поэтому может присутствовать в пище, воде и воздухе. Повышенная вероятность серьезного воздействия наблюдается там, где присутствует ториевая пыль, например, на рабочих местах. Промежуточным продуктом его распада является инертный газ радон, способный из минералов переходить в воздух и таким образом легко проникать в легочную ткань. Естественное поступление тория в организм в течение суток составляет 0,05 – 4 мг. В желудочно-кишечном тракте всасывается 10^-4 часть поступившего нуклида. Нерастворимые соединения тория могут долго задерживаться в легких, значительное количество — в пульмональных лимфоузлах. Распределение тория в организме зависит от пути поступления и преимущественно концентрируется в почках, печени, селезенке и костной ткани. Почти все количество тория, отложенного в скелете, находится в костном мозге, то есть, он имеет тропность к ретикулоэндотелиальной системе. При хроническом поступлении тория 60-93 % его концентрируется в скелете. Выводится из организма в основном через желудочно-кишечный тракт с желчью.

Его патологическое действие проявляется развитием в костях злокачественных новообразований, раком печени, лимфомами, лимфогрануломатозом и т.д.

Уран – атомный символ U. Встречается в природе в малых количествах. Уран — радиоактивен, а также химически токсичен. В природе встречаются три изотопа урана. В природном уране изотоп U²³⁸ составляет 99,284 % от общего веса, ²³⁵U — 0,711 %, ²³⁴U — 0,005 %. ²³⁵U используется в производстве ядерного оружия и на АЭС. Однако в этом случае U²³⁸ часто преобразуют в Pu^. При распаде частиц урана образуются Альфа-частицы, гамма-лучи низкой энергии. Уран встречается в природе и поэтому в малых концентрациях присутствует в пище, воде и воздухе. Повышенное воздействие обычно характерно при тех видах деятельности, при которых приходится сталкиваться с большим количеством урановой пыли, как, например, при добыче и обработке ядерных материалов. Частицы, попавшие в легкие, могут вылететь наружу при кашле или при выдохе или могут попасть в кровь, пройти через почки и вывестись с мочой. Урановые частицы, попавшие с пищей, могут вывестись с калом. Некоторые частицы задерживаются в организме, где они могут накопиться в легких или попасть в кровоток и накопиться в костной ткани. Поскольку альфа-частицы и гамма-излучение, испускаемые ураном, относительно слабы, уран, находящийся вне организма, представляет небольшую опасность для здоровья. Однако, у шахтеров урановых рудников и животных, которые поглощают большие количества урана, наблюдались заболевания почек, относимые на счет токсических химических свойств элемента. Вследствие радиоактивных свойств урана облучение им увеличивает риск заболевания раком легких, костей, мягких тканей и лейкемии, особенно при вдыхании его или попадании его внутрь с пищей. Исследования на животных показывают, что уран может воздействовать на репродуктивную функцию, а также на развивающийся плод. Кроме этого уран-238 распадается на опасные радионуклиды, такие как радий-226 и радон-222 (Радиобиология, 1999).

2. Основные мероприятия, направленные на получение чистой сельскохозяйственной продукции.

Получение абсолютно чистой продукции на загрязненных радионуклидами землях невозможно. В любом случае часть продукции в той или иной мере буде загрязнена. Поэтому, прежде всего, нужно конкретизировать задачи мероприятий по снижению содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции, которые могут различаться в зависимости от радиоэкологической ситуации.

Выбор и целесообразность проведения различных мероприятий определяются:

1). Уровнем загрязнения территории и сельскохозяйственной продукции, величиной суммарной дозы облучения человека, а также структурой дозовых нагрузок;

2). Величиной ожидаемого результата от проведения мероприятия;

3). Экономическими возможностями конкретного хозяйства.

Агрохимические методы

Известкование – один из эффективных способов снижения поступления радионуклидов (особенно ⁹⁰Sr) в растения. Пи внесении извести в почвенном растворе уменьшается концентрация ионов водорода, увеличивается содержание подвижного кальция, который подавляет поступление ⁹⁰Sr в растение. Известкование влияет и на поступление ¹³⁷Cs в растения, но эффективность этого приема для снижения коэффициентов накопления ¹³⁷Cs ниже, чем для ⁹⁰Sr, что связанно с антагонизмом ⁹⁰Sr и кальция при их усвоении растениями.

Внесение органических удобрений – органические соединения почвы обладают высокой поглотительной способностью по отношению к катионам, поэтому применение органических удобрений способствует закреплению радионуклидов в почве и уменьшает накопление в растениях ¹³⁷Cs в 2-3 раза, а ⁹⁰Sr в 2-8 раз. Применяя органические удобрения, следует помнить, что при получении их на загрязненных территориях сами удобрения могу содержать значительные количества радионуклидов, и применение таких местных удобрений может стать причиной вторичного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

Применение калийных удобрений, основной прием по снижению поступления ¹³⁷Cs в астения. За счет внесения только калийных удобрений поступление ¹³⁷Cs в сельскохозяйственные растения на разных типах почв уменьшается от 2 до 20 раз. Это объясняется антагонизмом К и ¹³⁷Cs при поступлении из почвенного раствора, а так же “эффектом разбавления” в надземной биомассе растений. Наиболее эффективны они на почвах легкого механического состава. Также уменьшается поступление ⁹⁰Sr в растения, особенно на почвах с низкой концентрацией обменного калия.

Фосфорные удобрения – тоже влияют на поступление радионуклидов в растения, уменьшая коэффициенты накопления. Особенно заметно это в отношении ⁹⁰Sr. Привнесении удобрения происходит соосаждение микроколичеств ⁹⁰Sr с труднодоступными фосфатами кальция, при этом прочность закрепления радионуклида в почве закрепляется.

Большое значение имеет правильное соотношение питательных элементов в удобрении. Минеральные удобрения, на почвах, загрязненных ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, следует применять в особом соотношении. Количество фосфора и калия должно превышать физиологические потребности растений в этих элементах, только в этом случае минеральные удобрения будут фактором, снижающим уровень загрязнения радионуклидами продукции растениеводства (Фокин А.Д., 2005).

Агротехнические мероприятия

Попадая на поверхность почвенного покрова, радионуклиды аккумулируются в верхних слоях почвы (0-5см).

Все способы обработки почвы, приводящие к перемешиванию радионуклидов из верхнего слоя в нижележащие горизонты, будут приводить к уменьшению их накопления в растениях. Наиболее эффективна глубокая заделка загрязненного слоя почвы на глубину 60-70 см плантажным плугом с предплужником. Такая обработка может в 5-10 раз снизить содержание радионуклидов в продукции.

Подбор культур. Способность отдельных видов растений накапливать в хозяйственно-ценной части урожая радионуклиды может различаться в 10-20 раз. Она зависит от биологических особенностей растений, его сорта и вида, свойств почвы, на которой оно произрастает. Скороспелые сорта накапливают в 1,5-2 раза больше радионуклидов, чем позднеспелые, поэтому при составлении севооборотов следует изменять соотношение сортов в сторону уменьшения доли раннеспелых. Озимые зерновые культуры накапливают в 1,5-2 раза меньше радионуклидов, чем яровые зерновые культуры.

Механическое удаление бульдозером или скрепером верхнего слоя почвы, в котором находится основное количеств радионуклидов. Этот способ трудоемкий и дорогостоящий и поэтому может быть использован на ограниченных территориях. Кроме того данные почвы, рассматривают как радиационные отходы, подлежащие захоронению.

Внесение почву различных химических реагентов – один из способов снижающих аккумуляцию радионуклидов в растениях. Например, фосфаты в высоких дозах или растворимые силикаты способствуют закреплению радионуклидов в почве и снижению их доступности дл растений. Растворы кислот, щелочей, нейтральных солей или косплесонов используют для вымывания радионуклидов из корнеобитаемых горизонтов почвы.

Что касается чистоты животноводческой продукции, то основными источниками загрязнения ее являются корма и этим определяются приемы, направленные на уменьшение радионуклидов в животноводческую продукцию.

Режим содержания животных – увеличение длительности стойлового периода — действенное мероприятие по снижению поступления ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в продукцию животноводства. При стойловом содержании устраняются возможности попадания в корма наиболее загрязненных радионуклидами нижних частей растений (высокий срез при заготовке сена) и попадание загрязненной почвы в организм животных (ежегодно с травой в организм коровы может попадать до 600 кг почвы). Снижение дозы внешнего облучения достигается за счет сокращения времени пребывания животных под воздействием γ-излучения радиоцезия на загрязненных пастбищах. Стойлово-выгульное содержание крупного рогатого скота (КРС) по сравнению с пастбищным уменьшает поступление ¹³⁷Cs в рацион животных в 3-5 раз, снижает переход этого радионуклида в мясо 2-6, в молоко в 3-5 раз.

Использование кормов, не содержащих радиоактивные изотопы – весьма эффективное мероприятие при получении продукции, соответствующей санитарным регламентам. Простейший и наиболее результативный способ сокращения поступлении радионуклидов в организм животных, а следовательно в молоко и мясо (Фокин А.Д., 2005).

⁹⁰Sr выводится из животного организма гораздо медленнее, чем ¹³⁷Cs, так как локализуется в костной ткан, являясь химическим аналогом кальция. При дефиците чистых кормов применяют предубойное кормление животных такими кормами.

Использование кормовых добавок – могут служить естественные компоненты кормов при увеличении их доли в рационе. Так для уменьшения ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в мясе и молоке целесообразно использовать корма, обогащенные кальцием. Для этого к стандартному рациону добавляют бобовые травы, отличающиеся высоким содержанием этого элемента. Применяют также специальные препараты, снижающие поступления радионуклидов в продукцию животноводства – ферроцианидные и другие комплексоны, соли лития, альгинаты (препараты, вырабатываемые из бурых морских водорослей), цеолиты. Наиболее эффективными оказались аммоний-железо-цианоферратные препараты (соль Гизе или берлинская лазурь, ферроцин), добавление которых в корм КРС в количестве 1,5-3 г дважды в сутки приводит к снижению содержания ¹³⁷Cs в мясе и молоке КРС на 75-85%. Для снижения содержания ⁹⁰Sr применяют альгинаты, сульфат бария.

Сепарация молока позволяет отделить 85-90% радионуклидов, которые переходят в обрат, так как в сливках остается только 8-16%.

При переработке сливок в сливочное масло основное количество ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs переходит в пахту и промывные воды, в масле остается соответственно 36 и 49% от исходной концентрации радионуклидов в молоке. Перетопка сливочного масла позволяет получить продукт, практически свободный от радионуклидов. Приготовление кисломолочных продуктов – сыра, творога, сметаны. В твороге содержание ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs составляет не более 10% от содержания их в исходном молоке. Весьма эффективна заготовка консервированных долго хранящихся продуктов животноводства – концентрированного и сгущенного, а также порошкового молока (Фокин А.Д., 2005).

3. Способы введение изотопных меток

Способы введения меток в объект исследования разнообразны; они должны обеспечивать равномерность мечения и отсутствие неконтролируемых потерь метки как в начальный момент, так и в последующий. Применяют следующие способы введения метки.

1). Химический синтез с включением метки в нужном положении изучаемого вещества;

2). Биосинтез или метаболическое включение (с применением меченых предшественников);

3). Изотопный обмен (часто используют для мечения неорганических веществ, применяя любую доступную форму данного элемента);

4). Механическое включение (обычно с инертной меткой);

Представителей почвенной мезофауны, например, можно пометить изотопным веществом, нанеся его на поверхность (механический способ), или включив его в состав обычной для данного объекта пищи (метаболический способ). Также и процессы трансформации органического вещества в почве удобнее всего изучать с мечеными растительными остатками, предварительно полученными (выращенными) на изотопно-меченной среде (Фокин А.Д., 2005).

4.Соматические и генетические изменения в организме под воздействием радиации

Наибольшее внимание человека привлекают те радиационные изменения в организме, которые связаны с мутациями. Мутация – это любое обнаруживаемое и наследуемое изменение в генетическом аппарате клетки, которое передается дочерним клеткам или индивидуумам. Следует различать соматические мутации – произошедшие в соматических (неполовых) клетках и генетические (или наследственные) мутации — в половых (генеративных) клетках. Соматические мутации могут переносится в новые клетки, происходящие из исходных, но не передаются потомству. Они способны вызывать только физиологические эффекты. Накопление повреждений генетического аппарата соматических клеток во многом сходно с эффектами старения организма.

1. Соматические (детерминированные) – эффекты, возникают у облученного сразу после облучения большими дозами: острая и хроническая лучевая болезнь. Локальные лучевые повреждения (катаракта), поражения кожи, нарушение репродуктивной функции. Вероятность появления такого эффекта в целом практически равна нулю при малых дозах, но будет резко возрастать при повышении некоторого уровня (порога) доз. Таким образом, тяжесть эффекта определяется дозой.

2. Соматические стохастические – эффекты, возникающие у облученного через длительное время после облучения, то есть это отдаленные последствия: понижение сопротивления инфекциям. Сокращение продолжительности жизни, возникновение опухолей, лейкозов.

3. Генетические или наследственные — эффекты, могут (но далеко не обязательно должны) проявляться у потомства. Действие радиации не имеет направленного характера, и значительное число мутаций может не приводить к каким либо последствиям. Экспериментально установлено, что в первом поколении облученных организмов проявляется около половины всех выявляемых мутаций, остальные могут обнаруживаться в течении следующих 15-20 поколений. Наиболее заметные мутации — это хромосомные абберации (или перестройки) в ядерных структурах клеток. Фрагменты хромосом после разрывов могут воссоединиться не полностью или в неверном порядке: возможны делеции (концевые нехватки), инверсии сцепления, транслокации, дупликации, образования хромосомных мостов. Точечными мутациями называют некоторые химические изменения ДНК в цепях или отдельных нуклеотидах без изменения структуры хромосом (Радиобиология, 2004, Фокин А.Д., 2005).

5. Задача

Используя приведенные уровни загрязнения почвы и указанные модельные рационы питания человека и животных (чтобы упростить расчеты, они приведены очень простые и не очень реальные), рассчитайте дозу внешнего и внутреннего облучения, которую получит человек, если все продукты питания и корма для животных производятся в хозяйстве, где он живет и работает.

Почвы дерново-подзолистые песчаные

Уровень загрязнения почвы – А_Sr= 1 Ки/км²

А_Cs= 4 Ки/км²

Рацион человека – молоко – 100 л/год, мясо – 60 кг/год

Рацион питания коровы – свекла кормовая – 20 кг/сутки

Решение: 1). Доза внешняя: D_внешн. = 0,1 * а_S, где

D_внешн. – годовая доза от внешнего облучения, мЗв/год

0,1-бэмпирический коэффициент перехода от Ки/км² к мЗв/год

а_S – плотность поверхностного загрязнения территории, Ки/км²

D_внешн. = 0,1 * 4 = 0,4

2). Рассчитаем загрязнение сахарной свеклы ¹³⁷Cs

а_пр = а_р* К_пп, где

а_р – ожидаемое содержание радионуклида в хозяйственной части урожая при заданной плотности поверхностного загрязнения а_S (удельная активность, Бк/кг);

а_пр – содержание радионуклида в продукции растениеводства (удельная активность Бк/кг) после переработки

К_пп – коэффициент перехода, характеризующий поступление радионуклида из почвы в растение.

К_пп для кормовой свеклы на дерново-подзолистых песчаных почвах по ¹³⁷Cs ровно 35, следовательно:

а_пр = 4 * 35 = 140 Бк/кг

120 Бк/кг это предельно допустимая концентрация (ПДК), следовательно загрязнение определяемое нами больше значения по ПДК и употребление такой свеклы опасно для здоровья человека и животных.

3). Рассчитаем загрязнение сахарной свеклы ⁹⁰Sr:

К_пп для кормовой свеклы на дерново-подзолистых песчаных почвах по ⁹⁰Sr: ровно 150, следовательно:

а_пр = 1 * 150 = 150 Бк/кг

По СанПиН загрязнение ровно 37 Бк/кг, следовательно наше значение превышает и употребление такой свеклы опасно для здоровья человека и животных.

4). Рассчитать ожидаемое содержание радионуклида в кормовых растениях при заданной плотности поверхностного загрязнения:

20 кг/сут рацион питания коровы

а_р – ожидаемое содержание радионуклида в 1 кг кормовых растений при заданной плотности поверхностного загрязнения а_S (удельная активность, Бк/кг);

К_{пп Cs} = 35, К_{пп Sr} = 150

а_{р Cs} = 35*4 = 140 Бк/кг * 20 кг/сут свеклы = 2800 Бк/сут

а_{р Sr} = 150*1 = 150 Бк/кг * 20 кг/сут свклы = 3000 Бк/сут

2800 и 3000 Бк/сут получает крупный рогатый скот

Мясо _Cs = 2800*0,04 = 112 Бк/кг

Молоко _Cs = 3000*0,01 = 30 Бк/кг

Мясо _Sr = 2800*0,006 = 16,8 Бк/кг

Молоко _Sr = 3000*0.001 = 3 Бк/кг

Мясо и молоко можно использовать в рационе и продавать, полученные значения не превышают значений предельно допустимых норм.

5). Определение дозы внутреннего облучения от продуктов питания:

Молоко _Cs: 140 Бк/кг*100 л/год = 14000 Бк/год*0,013 = 182 мкЗв/год = 0,182 млЗв/год

Молоко _Sr: 150 Бк/кг*100 л/год = 15000 Бк/год*0,08 = 1200 мкЗв/год = 1,2 млЗв/год

Мясо _Cs: 140 Бк/кг*60 кг/год = 8400 Бк/год*0,013 = 109,2 мкЗв/год = 0,1902 млЗв/год

Мясо _Sr: 150 Бк/кг*60 кг/год = 9000 Бк/год*0,08 = 720 мкЗв/год = 0,72 млЗв/год

0,4+0,182+1,2+0,109+0,72 = 2,6 мЗв может получить человек питаясь и работая в данной области, и еще остаток может получить в течении 5 лет в размере 2,4 мЗв

Список литературы

1. Основы сельскохозяйственной радиологии: Учеб. Пособие / Под ред. Е.В Пименовой. – Пермь: Издательство ПГСХА, 2004. – 122 с.

2. Радиобиология / А.Д. Белов, В.А. Киршин, Н.П. Лысенко. В.В. Пак и др.; Под ред. А.Д. Белова.- М.: Колос, -1999. – 384 с.

3. Фокин А.Д. Сельскохозяйственная радиология / А.Д. Фокин, А.А. Лурье, С.П. Трошин. – М.: Дрофа, 2005. – 367 с.