naturliga radionuklider och risker

i sitt papper ”två århundraden sedan upptäckten av det kemiska elementet uran” (1989) skrev V. Omaljev och A. Antonovic enligt följande: ”uran idag har till uppgift att ha en tung skuldbörda för nuvarande och framtida radioaktiv förorening av planeten. Särskilt oroande är osäkerheter om möjliga (okontrollerade) Mutagena förändringar i levande organismer, människan framför allt. Systematiska biologiska och medicinska undersökningar av denna fråga för praktiska ändamål började först efter atombombningen av Japan, och en period på 45 år är för kort för att se på lång sikt. risk.”Författarna frågar om detta betyder slutet på uranregeln.

tillsammans med ekonomiska och andra globala frågor är säkerhet verkligen en pressande oro, och de flesta anser att det är det mest alarmerande problemet i dag. I händelse av att kärnkraftverk visar sig vara felaktiga av någon anledning och radioaktiva ämnen kommer ut i miljön eller om kärnvapenprov utförs och kärnvapen används i stor skala, kan konsekvenserna bli katastrofala. På den nuvarande civilisationsnivån blir den moderna världen alltmer destruktiv, och konsekvenserna rör sig tyvärr allt närmare ett katastroftillstånd. Vi noterar bara vad som nyligen gjordes för befolkningen och miljön i Irak, Jugoslavien och Bosnien Och Hercegovina med tiotals ton utarmat uran som användes vid tillverkning av projektiler.

den antropogena komponenten i biosfärens strålningsbakgrund är det som har tagit upp denna globala fråga. Även efter det att uranregeln slutligen upphört skulle det emellertid finnas kvar en grupp naturliga radionuklider med alla potentiella risker för människors hälsa54. Enligt resultaten av studier som hittills utförts är naturlig strålning av litosfären (biosfären) ansvarig för en fjärdedel av den totala grundläggande strålningsbelastningen för alla levande varelser. För att vara specifik har de naturliga radionuklidernas roll och deras strålning som strålningskällor för biocenosen varit närvarande sedan livets början på jorden. Således har naturliga radionuklider genom radiomutationer inte bara påverkat utvecklingen av levande organismer utan också påverkat jämviktsdynamiken hos ekologiska system.

i motsats till de stora doserna av joniserande strålning som huvudsakligen produceras av tillverkade radionuklider är det ganska logiskt att hävda att i fallet med så kallade små doser, dvs doser som inte orsakar kliniska symtom men som ert distinkta bionegativa åtgärder, tar naturliga källor till radioaktiv strålning den ledande rollen. Det är känt att åsikter bland radiobiologer är mycket uppdelade om effekten av små doser. Ändå hävdar många författare att en liten ökning av absorberad strålning ökar sannolikheten för grå starr, ökar förekomsten av strålningssjukdom, bidrar till bildandet av tumörer, förkortar livslängden och saktar fostrets utveckling i moderns livmoder. Efter att världsexperter engagerat sig i ett internationellt projekt under perioden 1980-1984 drogs slutsatsen (bland annat) att: 1)små doser joniserande strålning ert distinkta bionegativa åtgärder (boldface mine – M. K.); 2) den bionegativa verkan av små doser jonizinq-strålning överensstämmer med ett linjärt beroende utan tröskel; 3) eftersom det är omöjligt att isolera små doser joniserande strålning som en av ett stort antal cancerframkallande faktorer, är det nödvändigt att förhindra ökning av nivån på alla angivna faktorer; och 4) vi måste ständigt övervaka befolkningens strålningsbelastning genom hela livsmedelskedjan, inklusive odlade växter, boskap och livsmedel av vegetabiliskt och animaliskt ursprung.

Medicinsk Geologi kan ge ett stort bidrag för att skapa naturliga förutsättningar för förekomst av små doser joniserande strålning i stenar, mark och vatten och i planeringsåtgärder som syftar till att sänka nivån av cancerframkallande faktorer. Detta gäller särskilt eftersom innehållet av radioaktiva ämnen i den naturliga miljön inte alltid är detsamma, och organismer som bor i en viss region utsätts för radioaktiv strålning med varierande styrka: större i vissa fall, mindre i andra. Vi kommer därför att uppehålla oss i texten för att följa vissa geologiska faktorer som förtjänar särskild uppmärksamhet.

det första och mycket viktiga steget i att undersöka en region av intresse är att isolera uranbärande stenar och formationer i den. Vi har redan diskuterat de typer av stenar (som sura graniter) som är potentiella bärare av radionuklider. Det betonades emellertid inte att uranbärande geologiska formationer potentiellt kan omfatta enorma områden och därmed öka den naturliga strålningsbelastningen hos ett stort antal människor. Således förekommer skiffer rik på organiska ämnen och uraninit (till exempel Chittanunga-formationen i staterna Alabama och Kentucky, som täcker ett område i storleksordningen 100 tusen km2) i många regioner i världen. I USA, Fosforbildning (fosfatfyndigheter med 0,003-0,03% uran) och andra formationer på Colorado Plateau och i östra Utah, nordöstra Arizona och nordvästra New Mexico omfattar ett ännu större område. Francevillienformationen i Gabon täcker ett område på cirka 35 tusen km2. När man tar hänsyn till att Oklo-deponeringen eller fenomenet (en naturlig kärnreaktor) finns i den bildningen, är det lätt att förstå den potentiella faran från ständiga reaktioner av fission i den regionen. Stora mängder torium finns i sanden på Marina stränder i södra Indien och (till viss del) Australien. Genom att genomföra regional geomedicinsk undersökning (kartläggning) av de naturliga radionukliderna i stenar och mark i ett område av intresse för oss kan vi isolera radioekogeologiska områden (regioner) där biokenosen (inklusive människor) bär en viss strålningsbelastning. Det är förståeligt att vissa regioner i världen är kända för högt innehåll av radioaktiva ämnen (staten Kerala i Indien, La Plata – platån i Brasilien, den bredare regionen av Oklo urangruva i Gabon, etc.).

att människan inte har kunnat anpassa sig till naturliga strålningsfält visas av resultaten från internationell forskning som indikerar att regioner med förhöjt innehåll av naturliga radionuklider i stenar och jord kännetecknas av långsam befolkningsökning, ökning av antalet fosterskador, ökning av antalet organiska sjukdomar och ökad dödlighet (särskilt bland barn). Komplexa studier om frågan om existens eller icke – existens av radiogeokemiska endemier återstår att genomföra. I sin bok” Strålningshygien i bioteknik ” (1991), B. Petrovic och R. Mitrovic säger att det finns forskning som indikerar avgörande betydelse av radiogeokemiska endemier, men också arbete som förnekar dem. Till exempel hävdar engelska utredare att förhöjd koncentration av radon Rn222 i dricksvatten i länet Devon (Storbritannien) representerar den främsta orsaken till mer frekvent förekomst av maligna sjukdomar bland befolkningen. Liknande slutsatser nåddes av amerikanska utredare som utförde radioepidemiologiska studier på mer än en miljon människor i 111 städer i delstaterna Iowa och Illinois: de hävdar att avsevärt förhöjda koncentrationer av den angivna radionukliden i dricksvatten över medelnivån leder till signifikanta skillnader i dödlighet från maligna sjukdomar i benen (som manifesteras särskilt hos personer över 30 år). Sovjetiska utredare rapporterade också resultat av att mäta naturlig radioaktivitet i benen hos personer som dog av leukemi och de som dog av olika skador: den totala aktiviteten hos gamma-emitterande radionuklider var mer än två gånger större i ben hos dem som dog av leukemi än hos ben hos personer som dog av traumatiska orsaker. Från resultaten av sina egna undersökningar och rapporter från andra drar den franska forskaren Pincet slutsatsen att det finns en signifikant korrelation mellan strålningsbakgrundens nivå i biosfären och dödligheten på grund av maligna sjukdomar. Det följer av allt som har sagts att bekantskap med den radiogeologiska regionaliseringen av ett visst område är mycket viktigt för att fastställa befolkningens strålningsbelastning i den: läkare måste ägna särskild uppmärksamhet åt de farligaste radioekogeologiska områdena.

beroende på de stenar från vilka den bildades och innehållet i lerkomponenten kan jorden radioaktivt förorenas i större eller mindre utsträckning. Naturliga radionuklider som ackumuleras i jorden införlivas metaboliskt i växter och genom förorenad mat fmd deras väg till organismen av människor och djur. Den givna faran för levande varelser är förståeligt särskilt uttryckt inom radioekogeologiska områden markerade med en förhöjd bakgrund av naturliga radioaktiva element. Problemet kompliceras ytterligare av närvaron av strontium, cesium och andra konstgjorda produkter av långlivade radionuklider, som kommer att diskuteras i ett särskilt kapitel.

uran kan relativt enkelt transporteras, koncentreras och transporteras bort från sin primära deponering, beroende på geologiska (hydrogeologiska) förhållanden. En mycket viktig roll i detta spelas av grundvatten, eftersom uran från ögonblicket av oxidation och upplösning i vatten rör sig nästan fritt genom jordskorpan (Fig. 2.37.). Uran i sig är inte nödvändigtvis så farligt, men produkterna från dess radioaktiva sönderfall hotar inte bara naturen med radioaktiv strålning, de är också giftiga som elernents55. Vattenlösningarnas roll är därför av primär betydelse för skapandet av kemiska dispersions aureoler av uran och dess sönderdelning i ytlera lager av flodsediment. Vi har i åtanke här avvikande zoner, med uraninnehåll på upp till 200 ppb och mer (så mycket som 400 ppb och ibland tio gånger högre i gruvvatten). Under gynnsamma hydrogeologiska förhållanden (till exempel närvaron av utökade felzoner) kan uran transporteras över mycket stora avstånd, vilket måste beaktas. Således är till exempel ursprunget till högt uraninnehåll (50 – 100 ppb) på en vår i Colorado kopplad till stenar minst 100 km bort. Av alla dessa skäl måste man i hydrogeologiska undersökningar av en region ägna särskild uppmärksamhet åt innehållet av radioisotoper i dricksvatten och vatten som används för produktion av livsmedel, för att förhindra att de kommer in i den mänskliga organismen på detta sätt.

Fig. 2.37. Förhållandet mellan urankoncentration c (kubg / l) och vattenmineralisering m (mg/1) från Ogallala-formationen i Texas (USA) (S. N. Davis, R. J. M. De Wiest, 1966). 1-prover med HCO3, över 50% av alla anjoner; 2 – prover med HCO3 är mindre än 50% av alla anjoner.

miljöförorening av radioaktiva ämnen är verkligen högst upp på listan över alla problem som någonsin har funnits och krävde skydd av natur och mänsklighet. Komplexiteten och risken för förorening av naturen med radioaktiva ämnen har tvingat människan att studera i de minsta detaljprocesser som involverar radioaktiva element. Naturliga och artificiella radionuklider som införs i organismen genom intag eller inandning distribueras till enskilda organ i enlighet med metabolismen av radionukliden själv och organets känslighet för strålning. Allt detta beaktas vid uppskattning av storleken på bidraget från radionuklider från dricksvatten, livsmedelsprodukter och andra strålningskällor till total bestrålning av befolkningen.

strålning som från produktionsplatsen kommer in i bebodda regioner eller regioner som inte är direkt kopplade till produktion eller utnyttjande av kärnenergi bör inte överstiga 0,5 sieverts (Sv)56per person årligen. I regioner med omfattande radioaktiva mineraler kan dosen av bakgrundsbestrålning som en man får vara fyra gånger större än den angivna gränsen, vilket måste ha större eller mindre skadliga effekter på människors hälsa57. Om någon kortvarig strålning är inblandad kan mer betydande förändringar i kardiovaskulärsystemet sätta in i en dos större än 150 – 200 mSv, medan en dos som överstiger 700 – 1000 mSv vanligtvis är dödlig termen maximal tillåten koncentration används i praktiken, även om det är mycket tveksamt om det finns en gräns under vilken säkerhet garanteras. Även om en maximal tillåten strålningsdos hittas, återstår det för oss att fastställa verkan av enskilda radioisotoper, särskilt eftersom de avger olika typer av strålning och i olika takt. Dessutom har vissa element en tendens att ackumuleras i olika delar av den mänskliga organismen. Radioisotoper av sådana element orsakar koncentrerad biologisk skada. Till exempel ackumuleras plutonium, radium och strontium i benen; jod ackumuleras i sköldkörteln; och bly och vattenlösliga isotoper ackumuleras i njurarna. Lungorna är det kritiska organet vid radionuklider i oupplöst form.

skillnader i den biologiska faran som orsakas av olika radioisotoper är i allmänhet stora. Om vi till exempel jämför Ra228 och H3 (båda med en halveringstid på flera år och utsläpp av beta – strålar med låg energi) ser vi att tiden för deras vistelse i den mänskliga organismen är annorlunda. En stor del av H3 försvinner från organismen efter flera veckor, medan R228 förblir i benen för alltid. Flera andra särdrag i beteendet hos de viktigare radioisotoper undersöks nedan.

den mest utbredda isotopen av radium Ra226är den mest giftiga av alla oorganiska komponenter och har mycket stark cancerframkallande verkan. Dess biologiska halveringstid är ganska lång, 45 år. Dess kemiska beteende liknar kalcium. Genom resorption från jorden kommer den lätt in i växter och når senare människan genom djur och mat av animaliskt och vegetabiliskt ursprung. Även om den genomsnittliga koncentrationen av detta element som introduceras med mat är 111 – 185 mBq/dag, etablerade amerikanska utredare stor variation av dess koncentration i olika typer av mat. Till exempel har den mycket höga aktiviteten och innehållet i R226 i filberts som ett naturfenomen upptagit många utredares uppmärksamhet.

enligt B. Petrovic och R. Mitrovic (1991) har många arbetare undersökt innehållet av Ra226 i den mänskliga organismen och försökt bestämma strålningsbelastningen för denna radionuklid. Det har fastställts att I invånare i Europa och Centralamerika är dess genomsnittliga mängd i ben 0,37 – 0,55 mBq/g aska (vilket för den genomsnittliga mannen motsvarar en aktivitet på 1,11 – 1,48 mBq). Denna siffra är något högre i regioner i Nordamerika och Asien.närvaron av radon i vatten är inte farligt för människors hälsa. Radon i gasformigt tillstånd erts emellertid oönskat inflytande. Radon är fid i lungorna som det kritiska organet. Den verkliga risken för radon är från dess kortlivade produkter vismut och polonium. Radon och dess produkter avger övervägande alfastrålar, som har ett mycket begränsat intervall, men är energiskt ganska starka och inom en diameter på mindre än 1 mm orsakar tunga skador på lungorna. Risken för cancer är direkt beroende av koncentrationen av denna gas i det utrymme där människan tillbringar sin tid och är särskilt hög för gruvarbetare som arbetar i axlar i uranfyndigheter.det positiva inflytandet av radon och okända doser av alfastrålar från produkter av dess nedbrytning på den mänskliga organismen används ofta i balneologi. Radioaktivt (radon) vatten förändrar blodbilden, sänker blodtrycket, påverkar vissa allergiska sjukdomar,verkar på det centrala och vegetativa nervsystemet, stimulerar många kompensationsanpassande reaktioner hos organismen etc.