naturlige radionuklider og risici

i deres papir “to århundreder siden opdagelsen af det kemiske element uran” (1989) skrev V. Omaljev og A. Antonovic som følger: “uran i dag har til opgave at have en tung byrde af skyld for nuværende og fremtidig radioaktiv forurening af planeten. Særligt bekymrende er usikkerheder vedrørende mulige (ukontrollerede) mutagene ændringer i levende organismer, mennesket frem for alt. Systematiske biologiske og medicinske undersøgelser af dette spørgsmål til praktiske formål begyndte først efter atombombningen af Japan, og en periode på 45 år er for kort til at se på lang sigt. risiko.”Forfatterne spørger, om dette betyder afslutningen på uranreglen.

sammen med økonomiske og andre globale spørgsmål er sikkerhed bestemt et presserende problem, og de fleste mennesker anser det for at være det mest alarmerende problem i dag. I tilfælde af at atomkraftværker viser sig at være defekte af en eller anden grund, og radioaktive stoffer udsendes i miljøet, eller hvis der udføres nukleare tests og atomvåben anvendes i massiv skala, kan konsekvenserne være katastrofale. På det nuværende civilisationsniveau er den moderne verden i stigende grad destruktiv, og konsekvenserne bevæger sig desværre stadig tættere på en katastrofetilstand. Vi bemærker kun, hvad der for nylig blev gjort for befolkningen og miljøet i Irak, Jugoslavien og Bosnien-Hercegovina med titusindvis af forarmet uran, der blev brugt til fremstilling af projektiler.

den menneskeskabte komponent i biosfærens strålingsbaggrund er det, der har rejst dette globale spørgsmål. Selv efter eventuel ophør af uranreglen ville der imidlertid forblive en gruppe naturlige radionuklider med alle potentielle risici for menneskers sundhed54. Ifølge resultaterne af undersøgelser udført til dato er naturlig stråling af litosfæren (biosfæren) ansvarlig for en fjerdedel af den samlede basale strålingsbelastning af alle levende væsener. For at være specifik har rollen som naturlige radionuklider og deres stråling som kilder til strålingsrisiko for biocenosen været til stede siden begyndelsen af livet på jorden. Således har naturlige radionuklider gennem radiomutationer ikke kun påvirket udviklingen af levende organismer, men også påvirket dynamikken i ligevægt i økologiske systemer.

i modsætning til de store doser ioniserende stråling, der overvejende produceres af fabrikerede radionuklider, er det ret logisk at hævde, at i tilfælde af såkaldte små doser, dvs.doser, der ikke forårsager kliniske symptomer, men som ERT tydelig bionegativ virkning, antager naturlige kilder til radioaktiv stråling hovedrollen. Det er kendt, at meninger blandt radiobiologer er meget delte om effekten af små doser. Alligevel hævder mange forfattere, at en lille stigning i absorberet stråling øger sandsynligheden for grå stær, øger forekomsten af strålingssygdom, bidrager til dannelsen af tumorer, forkorter forventet levealder og bremser fostrets udvikling i moderens livmoder. Efter inddragelse af verdenseksperter på et internationalt projekt i perioden 1980-1984 blev det konkluderet (blandt andet) at: 1) små doser ioniserende stråling ERT distinkt bionegativ handling (boldface mine – M. K.); 2) Den bionegative virkning af små doser ionisink stråling er i overensstemmelse med en lineær afhængighed uden tærskel; 3) da det er umuligt at isolere små doser ioniserende stråling som en af et stort antal kræftfremkaldende faktorer, er det nødvendigt at forhindre stigning i niveauet af alle de angivne faktorer; og 4) vi skal konstant overvåge befolkningens strålingsbelastning gennem hele fødekæden, herunder dyrkede planter, husdyr og fødevarer af vegetabilsk og animalsk oprindelse.

medicinsk geologi kan yde et stort bidrag til etablering af naturlige forudsætninger for forekomst af små doser ioniserende stråling i klipper, jord og vand og i planlægningsforanstaltninger designet til at sænke niveauet af kræftfremkaldende faktorer. Dette gælder især fordi indholdet af radioaktive elementer i det naturlige miljø ikke altid er det samme, og organismer, der befinder sig i en given region, udsættes for radioaktiv stråling af varierende styrke: større i nogle tilfælde mindre i andre. Vi vil derfor dvæle i teksten for at følge visse geologiske faktorer, der fortjener særlig opmærksomhed.

det første og meget vigtige skridt i undersøgelsen af en region af interesse er at isolere uranbærende klipper og formationer i den. Vi har allerede diskuteret de slags klipper (såsom sure granitter), der er potentielle bærere af radionuklider. Det blev imidlertid ikke understreget, at uranbærende geologiske formationer potentielt kan omfatte enorme områder og derved øge den naturlige strålingsbelastning hos et stort antal mennesker. Således forekommer skister, der er rige på organiske stoffer og uraninit (for eksempel chittanunga-formationen i staterne Alabama og Kentucky, der dækker et område i størrelsesordenen 100 tusind km2) i mange regioner i verden. I USA er Fosforidannelsen (fosfataflejringer med 0,003-0,03% uran) og andre formationer på Colorado Plateau og i det østlige Utah, nordøst Arisonaog nordvest ny region omfatter et endnu større område. Francevillien-formationen i Gabon dækker et areal på omkring 35 tusind km2. Når det tages i betragtning, at oklo-deponeringen eller fænomenet (en naturlig atomreaktor) findes i denne formation, er det let at forstå den potentielle fare fra konstante fissionsreaktioner i denne region. Store mængder thorium findes i sand på marine strande i det sydlige Indien og (til en vis grad) Australien. Ved at gennemføre regional geomedicinsk undersøgelse (kortlægning) af de naturlige radionuklider i klipper og jord i et område af interesse for os, er vi i stand til at isolere radioekogeologiske områder (regioner), hvor biocenosen (inklusive mennesker) bærer en vis strålingsbelastning. Det er forståeligt, at nogle regioner i verden er velkendte for højt indhold af radioaktive elementer (staten Kerala i Indien, La Plata – platået i Brasilien, den bredere region af oklo-uranminen i Gabon osv.).

at mennesket ikke har været i stand til at tilpasse sig naturlige strålingsfelter vises af resultaterne af international forskning, der indikerer, at regioner med forhøjet indhold af naturlige radionuklider i klipper og jord er kendetegnet ved langsom befolkningsforøgelse, stigning i antallet af fødselsdefekter, stigning i antallet af organiske sygdomme og øget dødelighed (især blandt børn). Komplekse undersøgelser af spørgsmålet om eksistens eller ikke – eksistens af radiogeokemiske endemier skal stadig udføres. I deres bog “Radiation Hygiene in Biotechnology” (1991), B. Petrovic og R. Mitrovic anfører, at der er forskning, der indikerer afgørende betydning af radiogeokemiske endemier, men også arbejde, der negerer dem. For eksempel hævder engelske efterforskere, at forhøjet koncentration af radon Rn222 i drikkevand i amtet Devon (Storbritannien) repræsenterer hovedårsagen til hyppigere forekomst af ondartede sygdomme blandt befolkningen. Lignende konklusioner blev nået af amerikanske efterforskere, der gennemførte radioepidemiologiske undersøgelser af mere end en million mennesker i 111 byer i staterne i Iova og Illinois: de hævder, at betydeligt forhøjede koncentrationer af det angivne radionuklid i drikkevand over gennemsnittet fører til signifikante forskelle i dødelighed fra maligne sygdomme i knoglerne (som manifesteres især hos personer over 30 år). Sovjetiske efterforskere rapporterede også resultater af måling af naturlig radioaktivitet i knoglerne hos personer, der døde af leukæmi og dem, der døde af forskellige skader: den samlede aktivitet af gamma-emitterende radionuklider var mere end to gange større i knogler af dem, der døde af leukæmi end i knogler af personer, der døde af traumatiske årsager. Fra resultaterne af sine egne undersøgelser og rapporter fra andre konkluderer den franske videnskabsmand Pincet, at der eksisterer en signifikant sammenhæng mellem niveauet af strålingsbaggrunden i biosfæren og dødeligheden på grund af ondartede sygdomme. Det følger af alt, hvad der er blevet sagt, at kendskab til den radiogeologiske regionalisering af et bestemt område er meget vigtigt for at fastslå befolkningens strålingsbelastning i den: læger skal være særlig opmærksomme på de farligste radioekogeologiske områder.

afhængigt af de klipper, hvorfra den blev dannet og indholdet af lerkomponenten, kan jorden være radioaktivt forurenet i større eller mindre grad. Naturlige radionuklider akkumuleret i jorden inkorporeres metabolisk i planter og gennem forurenet mad fmd deres vej til organismen af mennesker og dyr. Den givne fare for levende væsener udtrykkes forståeligt nok især inden for radioekogeologiske områder præget af en forhøjet baggrund af naturlige radioaktive grundstoffer. Problemet er yderligere kompliceret af tilstedeværelsen af strontium, cæsium og andre kunstige produkter af langlivede radionuklider, som vil blive diskuteret i et særligt kapitel.

uran kan relativt let transporteres, koncentreres og transporteres væk fra dets primære deponering afhængigt af geologiske (hydrogeologiske) forhold. En meget vigtig rolle i dette er spillet af grundvand, da uran fra tidspunktet for dets iltning og opløsning i vand bevæger sig næsten frit gennem jordskorpen (Fig. 2.37.). Uran i sig selv er ikke nødvendigvis så farligt, men produkterne fra dets radioaktive henfald truer ikke kun naturen med radioaktiv stråling, de er også giftige som elernenter55. Rollen af vandige opløsninger er derfor af primær betydning for dannelsen af kemiske dispersion aureoler af uran og dets nedbrydning i overfladen lerlag af flodsedimenter. Vi har her i tankerne anomale områder med uranindhold på op til 200 ppb og mere (så meget som 400 ppb og nogle gange ti gange højere i mine farvande). Under gunstige hydrogeologiske forhold (for eksempel tilstedeværelsen af udvidede fejlområder) kan uran transporteres over meget store afstande, hvilket skal huskes. Således er for eksempel oprindelsen af højt uranindhold (50 – 100 ppb) i en forår i Colorado forbundet med klipper mindst 100 km væk. Af alle disse grunde skal der i hydrogeologiske undersøgelser af en region lægges særlig vægt på indholdet af radioisotoper i drikkevand og vand, der anvendes til produktion af fødevarer, for at forhindre dem i at komme ind i den menneskelige organisme på denne måde.

Fig. 2.37. Forholdet mellem urankoncentration c (larg / l) og vandmineralisering m (mg/1) fra Ogallala formation i USA (S. N. Davis, R. J. M. De Vieste, 1966). 1-prøver med HCO3, over 50% af alle anioner; 2 – prøver med HCO3 er mindre end 50% af alle anioner.

forurening af miljøet med radioaktive elementer er helt sikkert øverst på listen over alle problemer, der nogensinde har eksisteret og opfordret til beskyttelse af naturen og menneskeheden. Kompleksiteten og faren for forurening af naturen med radioaktive elementer har tvunget mennesket til at studere i de mindste detaljer processer, der involverer radioaktive elementer. Naturlige og kunstige radionuklider indført i organismen ved indtagelse eller indånding fordeles til individuelle organer i overensstemmelse med metabolisme af selve radionuklidet og organets følsomhed over for stråling. Alt dette tages i betragtning ved estimering af størrelsen af bidraget fra radionuklider fra drikkevand, fødevarer og andre strålekilder til total bestråling af befolkningen.

stråling, der fra produktionsstedet kommer ind i beboede regioner eller regioner, der ikke er direkte forbundet med produktion eller udnyttelse af atomenergi, bør ikke overstige 0,5 sieverts (Sv)56per person årligt. I regioner med udbredte radioaktive mineraler kan dosis af baggrundsbestråling, som en mand modtager, være fire gange større end den givne grænse, hvilket skal have større eller mindre skadelige virkninger på menneskers sundhed57. Hvis en vis kortvarig stråling er involveret, kan mere betydelige ændringer i det kardiovaskulære system indstilles i en dosis større end 150 – 200 mSv, mens en dosis på over 700 – 1.000 mSv normalt er dødelig udtrykket maksimal tilladt koncentration anvendes i praksis, skønt det er meget tvivlsomt, om der findes en grænse, under hvilken sikkerhed er garanteret. Selv hvis der findes en maksimal tilladt dosis stråling, forbliver det for os at fastslå virkningen af individuelle radioisotoper, især for så vidt som de udsender forskellige former for stråling og i forskellige hastigheder. Desuden har nogle elementer en tendens til at akkumulere i forskellige dele af den menneskelige organisme. Radioisotoper af sådanne elementer forårsager koncentreret biologisk skade. For eksempel ophobes plutonium, radium og strontium i knoglerne; jod akkumuleres i skjoldbruskkirtlen; og bly – og vandopløselige isotoper akkumuleres i nyrerne. Lungerne er det kritiske organ i tilfælde af radionuklider i uopløst form.

forskelle i den biologiske fare forårsaget af forskellige radioisotoper er generelt store. Hvis vi for eksempel sammenligner Ra228 og H3 (begge med en halveringstid på flere år og emission af beta – stråler med lav energi), ser vi, at tidspunktet for deres ophold i den menneskelige organisme er anderledes. En stor del af H3 forsvinder fra organismen efter flere uger, mens R228 forbliver i knoglerne for evigt. Flere andre specificiteter i opførsel af de vigtigere radioisotoper undersøges nedenfor.

den mest udbredte isotop af radium Ra226er den mest giftige af alle uorganiske komponenter og har meget stærk kræftfremkaldende virkning. Dens biologiske halveringstid er ret lang, 45 år. Dens kemiske opførsel svarer til calcium. Ved resorption fra jorden kommer den let ind i planter og når senere mennesket ved hjælp af dyr og fødevarer af animalsk og vegetabilsk oprindelse. Selvom den gennemsnitlige koncentration af dette element introduceret med mad er 111-185 MBK/dag, etablerede amerikanske efterforskere stor variation i koncentrationen i forskellige slags fødevarer. For eksempel har den meget høje aktivitet og indhold af R226 i filberts som et naturligt fænomen besat opmærksomheden hos mange efterforskere.

ifølge B. Petrovic og R. Mitrovic (1991) har mange arbejdere undersøgt indholdet af Ra226 i den menneskelige organisme og forsøgt at bestemme strålingsbelastningen af dette radionuklid. Det er blevet fastslået, at I indbyggere i Europa og Mellemamerika er dets gennemsnitlige mængde i knogler 0,37 – 0,55 MBK/g aske (som for den gennemsnitlige mand svarer til en aktivitet på 1,11 – 1,48 MBK). Dette tal er noget højere i regioner i Nordamerika og Asien.

tilstedeværelsen af radon i vand er ikke farlig for menneskers sundhed. Imidlertid er radon i gasformig tilstand uønsket indflydelse. Radon er fid i lungerne som det kritiske organ. Den reelle fare for radon er fra sine kortvarige produkter bismuth og polonium. Radon og dets produkter udsender overvejende alfastråler, som har et meget begrænset interval, men er energisk ret stærke og inden for en diameter på mindre end 1 mm forårsager tung skade på lungerne. Risikoen for kræft er direkte afhængig af koncentrationen af denne gas i det rum, hvor mennesket bruger sin tid og er særlig høj for minearbejdere, der arbejder i aksler i uranaflejringer.

den positive indflydelse af radon og ukendte doser af alfastråler fra produkter af dets nedbrydning på den menneskelige organisme anvendes i vid udstrækning i balneologi. Radioaktive (radon) farvande ændrer blodbilledet, sænker blodtrykket, påvirker visse allergiske sygdomme, virker på funktionen af det centrale og vegetative nervesystem, stimulerer mange kompenserende adaptive reaktioner af organismen mv.