Natural Radionuclides and Risks

tutkielmassaan ”Two centuries since discovery of the chemical element uranium” (1989) v. Omaljev ja A. Antonovic kirjoittivat seuraavasti: ”Uranium today is tasked with a heavy burden of guilting for current and future radioactive pollution of the planet. Erityisen huolestuttavia ovat epävarmuudet mahdollisista (hallitsemattomista) mutageenisista muutoksista elävissä organismeissa, ennen kaikkea ihmisellä. Tämän kysymyksen järjestelmälliset biologiset ja lääketieteelliset tutkimukset käytännön tarkoituksia varten alkoivat vasta Japanin atomipommituksen jälkeen, ja 45 vuoden ajanjakso on liian lyhyt pitkän aikavälin tarkasteluun. riski.”Kirjoittajat kysyvät, tarkoittaako tämä uraanin vallan loppua.

yhdessä taloudellisten ja muiden maailmanlaajuisten kysymysten kanssa turvallisuus on varmasti kiireellinen huolenaihe, ja useimmat pitävät sitä tämän päivän hälyttävimpänä ongelmana. Jos ydinvoimalat osoittautuvat jostain syystä viallisiksi ja radioaktiivisia aineita pääsee ympäristöön tai jos ydinkokeita tehdään ja ydinaseita käytetään laajamittaisesti, seuraukset voivat olla katastrofaaliset. Nykyisellä sivistystasolla nykymaailma on yhä tuhoisampi, ja seuraukset ovat valitettavasti yhä lähempänä katastrofitilaa. Panemme merkille vain sen, mitä äskettäin tehtiin Irakin, Jugoslavian sekä Bosnia ja Hertsegovinan väestölle ja ympäristölle kymmenillä tonneilla ammusten valmistuksessa käytettyä köyhdytettyä uraania.

biosfäärin säteilytaustan ihmisen aiheuttama komponentti on herättänyt tämän maailmanlaajuisen kysymyksen. Vaikka uraanisäännöstä lopulta luovuttaisiinkin, jäljelle jäisi ryhmä luonnollisia radionuklideja, joilla on kaikki mahdolliset riskit ihmisten terveydelle 54. Tähän mennessä tehtyjen tutkimusten tulosten mukaan litosfäärin (biosfäärin) luonnollinen säteily vastaa neljäsosaa kaikkien elävien olentojen kokonaissäteilykuormasta. Tarkemmin sanottuna luonnon radionuklidien ja niiden säteilyn rooli biosenoosin säteilyriskilähteinä on ollut läsnä maapallon elämän alusta lähtien. Niinpä luonnolliset radionuklidit ovat radiomutaatioiden kautta paitsi vaikuttaneet elävien organismien evoluutioon, myös vaikuttaneet ekologisten järjestelmien tasapainon dynamiikkaan.

toisin kuin suuret ionisoivan säteilyn annokset, jotka tuotetaan pääasiassa valmistetuilla radionuklideilla, on melko loogista väittää, että niin sanotuissa pienissä annoksissa, eli annoksissa, jotka eivät aiheuta kliinisiä oireita mutta joilla ei ole erillistä bionegatiivista vaikutusta, luonnolliset radioaktiivisen säteilyn lähteet ovat johtavassa asemassa. Tiedetään, että radiobiologien mielipiteet Pienten annosten vaikutuksesta jakautuvat suuresti. Monet kirjoittajat ovat kuitenkin sitä mieltä, että imeytyneen säteilyn vähäinen lisääntyminen lisää kaihin todennäköisyyttä, lisää säteilysairauksien ilmaantuvuutta, edistää kasvainten muodostumista, lyhentää elinikää ja hidastaa sikiön kehitystä äidin kohdussa. Maailman asiantuntijoiden sitouduttua kansainväliseen hankkeeseen vuosina 1980-1984 päädyttiin (mm.) siihen, että: 1) pienet annokset ionisoivaa säteilyä ert erillisiä bionegatiivisia toimia (boldface mine – Mk); 2) pienten ionizinq-säteilyannosten bionegatiivinen vaikutus vastaa lineaarista riippuvuutta ilman kynnystä; 3) koska on mahdotonta eristää pieniä annoksia ionisoivaa säteilyä yhtenä monista syöpää aiheuttavista tekijöistä, on tarpeen estää kaikkien ilmoitettujen tekijöiden tason nousu; ja 4) meidän on seurattava jatkuvasti väestön säteilykuormaa koko elintarvikeketjussa, mukaan lukien viljellyt kasvit, karja sekä kasvi-ja eläinperäiset elintarvikkeet.

lääketieteellinen geologia voi edistää merkittävästi pienten ionisoivan säteilyn annosten luontaisten edellytysten luomista kivissä, maaperässä ja vedessä sekä sellaisten toimenpiteiden suunnittelua, joiden tarkoituksena on vähentää karsinogeenisten tekijöiden määrää. Tämä pätee erityisesti siksi, että radioaktiivisten alkuaineiden pitoisuus luonnossa ei ole aina sama, ja tietyllä alueella asuvat eliöt altistuvat radioaktiiviselle säteilylle, jonka voimakkuus vaihtelee: joissakin tapauksissa se on suurempi, toisissa pienempi. Sen vuoksi käsittelemme tekstissä tiettyjä geologisia tekijöitä, joihin on kiinnitettävä erityistä huomiota.

ensimmäinen ja erittäin tärkeä askel kiinnostavan alueen tutkimisessa on siinä olevien uraanipitoisten kivien ja muodostumien eristäminen. Olemme jo keskustelleet kivilajeista (kuten happamista graniiteista), jotka ovat mahdollisia radionuklidien kantajia. Siinä ei kuitenkaan korostettu, että uraania sisältävät geologiset muodostumat voivat mahdollisesti kattaa valtavia alueita ja siten lisätä suuren ihmisjoukon luonnollista säteilykuormaa. Niinpä monilla maailman alueilla esiintyy runsaasti orgaanisia aineita ja uraniniittia sisältäviä skistejä (esimerkiksi Alabaman ja Kentuckyn osavaltioissa esiintyvä Chittanunga-muodostuma, jonka pinta-ala on 100 tuhatta km2). Yhdysvalloissa Fosforimuodostuma (fosfaattiesiintymät, joissa on 0,003 – 0,03% uraania) ja muut muodostumat Coloradon ylängöllä ja Itä-Utahissa, Koillis-Arizonassa ja Luoteis-New Mexicossa kattavat vielä suuremman alueen. Gabonissa sijaitsevan Francevillien-muodostuman pinta-ala on noin 35 tuhatta km2. Kun otetaan huomioon, että oklo-esiintymä tai ilmiö (luonnollinen ydinreaktori) löytyy kyseisestä muodostumasta, on helppo ymmärtää mahdollinen vaara, joka aiheutuu jatkuvista fissioreaktioista kyseisellä alueella. Suuria määriä toriumia löytyy merenrantojen hiekasta Etelä-Intiasta ja (jossain määrin) Australiasta. Tekemällä alueellisia geomedical tutkimus (kartoitus) luonnon radionuklidien kiviä ja maaperän alueella kiinnostaa meitä, voimme eristää radiokogeologiset alueet (alueet), joissa biosenoosi (mukaan lukien ihmiset) kantaa tietyn säteilykuorman. On ymmärrettävää, että jotkin maailman alueet ovat tunnettuja korkeasta radioaktiivisten alkuaineiden pitoisuudesta (Keralan osavaltio Intiassa, La Platan ylänkö Brasiliassa, Oklon uraanikaivoksen laajempi alue Gabonissa jne.).

se, että ihminen ei ole kyennyt sopeutumaan luonnon säteilykentille, käy ilmi kansainvälisen tutkimuksen tuloksista, jotka osoittavat, että alueille, joilla luonnon radionuklidien pitoisuus kivissä ja maaperässä on kohonnut, on ominaista hidas väestönkasvu, synnynnäisten epämuodostumien lisääntyminen, orgaanisten sairauksien lisääntyminen ja lisääntynyt kuolleisuus (erityisesti lasten keskuudessa). On vielä tehtävä monimutkaisia tutkimuksia radiogeokemiallisten endemioiden olemassaolosta tai olemattomuudesta. Kirjassaan” Radiation Hygiene in Biotechnology ” (1991) B. Petrovic ja R. Mitrovicin mukaan on olemassa tutkimus, joka osoittaa radiogeokemiallisten endemioiden ratkaisevaa merkitystä, mutta myös työtä, joka kumoaa ne. Esimerkiksi englantilaiset tutkijat väittävät, että Devonin kreivikunnassa (Iso-Britannia) juomavedessä olevan radonin rn222: n kohonnut pitoisuus on tärkein syy pahanlaatuisten sairauksien yleisempään esiintymiseen väestön keskuudessa. Samansuuntaisiin johtopäätöksiin päätyivät yhdysvaltalaistutkijat, jotka tekivät radioepidemiologisia tutkimuksia yli miljoonasta ihmisestä 111 kaupungissa Iowan ja Illinoisin osavaltioissa: he väittävät, että huomattavasti kohonneet, keskimääräistä tasoa korkeammat radionuklidipitoisuudet juomavedessä johtavat merkittäviin eroihin kuolleisuudessa pahanlaatuisiin luustosairauksiin (jotka ilmenevät erityisesti yli 30-vuotiailla henkilöillä). Neuvostotutkijat raportoivat myös tuloksia, joissa mitattiin leukemiaan kuolleiden ja erilaisiin vammoihin kuolleiden ihmisten luiden luonnollista radioaktiivisuutta: gamma-säteilevien radionuklidien kokonaisaktiivisuus oli yli kaksi kertaa suurempi leukemiaan kuolleiden luissa kuin traumaattisiin syihin kuolleiden luissa. Ranskalaistutkija Pincet päättelee omien tutkimustensa ja muiden raporttien perusteella, että biosfäärin säteilytaustan tason ja pahanlaatuisten sairauksien aiheuttaman kuolleisuuden välillä on merkittävä korrelaatio. Kaikesta on sanottu, että tietyn alueen radiogeologisen alueellistamisen tuntemus on erittäin tärkeää väestön säteilykuorman määrittämiseksi: lääkäreiden on kiinnitettävä erityistä huomiota vaarallisimpiin radiokogeologisiin vaihteluväleihin.

riippuen kivilajeista, joista se on muodostunut, ja saviosan pitoisuudesta, maaperä voi olla radioaktiivisesti saastunutta suuremmassa tai pienemmässä määrin. Maaperään kertyneet luonnolliset radionuklidit kulkeutuvat metabolisesti kasveihin ja saastuneen ruoan kautta ihmisen ja eläinten elimistöön. Eläville olennoille annettu vaara ilmenee ymmärrettävästi erityisesti radiokogeologisilla alueilla, joille on ominaista luonnollisten radioaktiivisten alkuaineiden kohonnut Tausta. Ongelmaa mutkistaa vielä strontiumin, cesiumin ja muiden pitkäikäisten radionuklidien keinotekoisten tuotteiden esiintyminen, jota käsitellään erityisessä luvussa.

uraani voidaan geologisista (hydrogeologisista) olosuhteista riippuen suhteellisen helposti kuljettaa, väkevöidä ja kuljettaa pois primääriesiintymästään. Erittäin tärkeä rooli tässä on pohjavedellä, koska uraani sen hapettumisen ja veteen liukenemisen hetkellä liikkuu lähes vapaasti maankuoren läpi (Kuva. 2.37.). Uraani itsessään ei ole välttämättä kovin vaarallista, mutta sen radioaktiivisen hajoamisen tuotteet eivät ainoastaan uhkaa luontoa radioaktiivisella säteilyllä, vaan ne ovat myös myrkyllisiä elernentteinä 55. Vesiliuosten merkitys on siis ensisijainen uraanin kemiallisen dispersion aureolien synnyssä ja sen hajoamisessa jokisedimenttien pintasavikerroksessa. Kyse on poikkeavista vyöhykkeistä, joiden uraanipitoisuus on jopa 200 ppb ja enemmän (jopa 400 ppb ja joskus kymmenen kertaa korkeampi kaivosvesissä). Suotuisissa hydrogeologisissa olosuhteissa (esimerkiksi laajennettujen siirrosvyöhykkeiden läsnäolo) uraania voidaan kuljettaa hyvin pitkiä matkoja, mikä on pidettävä mielessä. Niinpä esimerkiksi korkean uraanipitoisuuden (50-100 ppb) alkuperä yhdessä Coloradon lähteessä liittyy kiviin vähintään 100 kilometrin päässä. Kaikista näistä syistä alueen hydrogeologisissa tutkimuksissa on kiinnitettävä erityistä huomiota radioisotooppien pitoisuuteen juomavedessä ja elintarviketuotantoon käytettävässä vedessä, jotta estetään niiden pääsy ihmisen elimistöön tällä tavoin.

viikuna. 2.37. Uraanipitoisuuden C(µg/l) ja veden mineralisaation m (mg/1) suhde Ogallalan muodostumasta Texasissa (USA)(S. N. Davis, R. J. M. de Wiest, 1966). 1-näytteet, joissa on HCO3, yli 50% kaikista anioneista; 2-näytteet, joissa HCO3 on alle 50% kaikista anioneista.

radioaktiivisten alkuaineiden aiheuttama ympäristön saastuminen on varmasti aivan kärkipäässä kaikkien niiden ongelmien joukossa, jotka ovat koskaan olleet olemassa ja vaatineet luonnon ja ihmiskunnan suojelua. Radioaktiivisten alkuaineiden aiheuttama luonnon saastumisen monimutkaisuus ja vaara ovat pakottaneet ihmisen tutkimaan mahdollisimman yksityiskohtaisesti radioaktiivisiin alkuaineisiin liittyviä prosesseja. Nieltynä tai hengitettynä eliöön kulkeutuneet luonnolliset ja keinotekoiset radionuklidit jakautuvat yksittäisiin elimiin radionuklidin aineenvaihdunnan ja elimen säteilyherkkyyden mukaisesti. Kaikki tämä otetaan huomioon arvioitaessa juomavedestä, elintarvikkeista ja muista säteilylähteistä peräisin olevien radionuklidien osuutta väestön kokonaissäteilytyksestä.

säteily, joka säteilypaikastaan tulee asutuille alueille tai alueille, jotka eivät ole suoraan yhteydessä ydinenergian tuotantoon tai käyttöön, ei saa ylittää 0,5 sievertiä (Sv)56 henkeä vuodessa. Alueilla, joilla on laajalti radioaktiivisia mineraaleja, ihmisen saama taustasäteilyannos voi olla neljä kertaa suurempi kuin annettu raja, jolla on oltava enemmän tai vähemmän haitallisia vaikutuksia ihmisten terveyteen57. Jos kyseessä on jonkin verran lyhytaikaista säteilyä, merkittävämpiä muutoksia sydän-ja verisuonijärjestelmässä voi tapahtua annoksella, joka on suurempi kuin 150 – 200 mSv, kun taas annos, joka ylittää 700 – 1 000 mSv, on yleensä kohtalokas termi suurin sallittu pitoisuus käytetään käytännössä, vaikka on erittäin kyseenalaista, onko olemassa raja, jonka alapuolella turvallisuus taataan. Vaikka suurin sallittu säteilyannos löydettäisiin, jää meidän tehtäväksemme määrittää yksittäisten radioisotooppien toiminta, erityisesti siltä osin kuin ne lähettävät erilaista säteilyä ja eri nopeudella. Lisäksi joillakin alkuaineilla on taipumus kerääntyä ihmisen organismin eri osiin. Tällaisten alkuaineiden radioisotoopit aiheuttavat keskittyneitä biologisia vaurioita. Esimerkiksi plutonium, radium ja strontium kerääntyvät luihin, jodi kerääntyy kilpirauhaseen ja lyijy ja vesiliukoiset isotoopit munuaisiin. Keuhkot ovat kriittinen elin radionuklidien tapauksessa liukenemattomassa muodossa.

erot eri radioisotooppien aiheuttamassa biologisessa vaarassa ovat yleensä suuria. Esimerkiksi jos vertaamme Ra228: aa ja H3: A (molempien puoliintumisaika on useita vuosia ja matalaenergisten beetasäteiden päästöt), näemme, että niiden asuinpaikka ihmisen organismissa on erilainen. Suuri osa H3: sta katoaa eliöstä useiden viikkojen kuluttua, kun taas R228 pysyy luissa ikuisesti. Seuraavassa tarkastellaan useita muita tärkeämpien radioisotooppien käyttäytymisen erityispiirteitä.

Radium Ra226: n laajimmalle levinnyt isotooppi on kaikista epäorgaanisista komponenteista myrkyllisin ja sillä on erittäin voimakas karsinogeeninen vaikutus. Sen biologinen puoliintumisaika on melko pitkä, 45 vuotta. Sen kemiallinen käyttäytyminen on samanlainen kuin kalsiumin. Maaperän resorption avulla se pääsee helposti kasveihin ja myöhemmin ihmiseen eläinten ja eläin-ja kasviperäisen ravinnon välityksellä. Vaikka tämän ruoan mukana tuodun alkuaineen keskimääräinen pitoisuus on 111-185 mBq/vrk, yhdysvaltalaistutkijat havaitsivat sen pitoisuuden vaihtelevan suuresti erilaisissa elintarvikkeissa. Esimerkiksi R226: n erittäin korkea aktiivisuus ja pitoisuus filberteissä luonnonilmiönä on vienyt monien tutkijoiden huomion.

B. Petrovicin ja R. Mitrovicin (1991) mukaan monet työntekijät ovat tutkineet ra226: n pitoisuutta ihmisen organismissa ja yrittäneet määrittää tämän radionuklidin säteilykuormaa. On todettu, että Euroopan ja Keski – Amerikan asukkailla sen keskimääräinen määrä luissa on 0,37 – 0,55 mBq/g tuhkaa (mikä keskivertoihmisellä vastaa aktiivisuutta 1,11-1,48 mBq). Luku on jonkin verran suurempi Pohjois-Amerikan ja Aasian alueilla.

radonin esiintyminen vedessä ei ole vaarallista ihmisten terveydelle. Radon kaasumaisessa tilassa aiheuttaa kuitenkin ei-toivottua vaikutusta. Radon on fid keuhkoissa kriittisenä elimenä. Radonin todellinen vaara on sen lyhytikäisistä tuotteista vismutti ja polonium. Radon ja sen tuotteet lähettävät pääasiassa alfasäteitä, joiden kantama on hyvin rajallinen, mutta jotka ovat energeettisesti melko voimakkaita ja läpimitaltaan alle 1 mm: n säteitä, jotka aiheuttavat raskaita vaurioita keuhkoihin. Syöpäriski riippuu suoraan tämän kaasun pitoisuudesta tilassa, jossa ihminen viettää aikaansa, ja se on erityisen suuri uraaniesiintymien kuiluissa työskenteleville kaivosmiehille.

radonin ja sen hajoamistuotteista peräisin olevien alfasäteiden tuntemattomien annosten positiivista vaikutusta ihmisen elimistöön käytetään laajalti balneologiassa. Radioaktiiviset (radon) vedet muuttavat verikuvaa, alentavat verenpainetta, vaikuttavat tiettyihin allergisiin sairauksiin, vaikuttavat keskus – ja kasvullisen hermoston toimintaan, stimuloivat monia organismin kompensoivia adaptiivisia reaktioita jne.