Naturalne radionuklidy i zagrożenia

w swojej pracy „dwa wieki od odkrycia pierwiastka chemicznego uranu” (1989), V. Omaljev i A. Antonovic napisał w następujący sposób: „Uran dzisiaj ma za zadanie ciężki ciężar winy za obecne i przyszłe radioaktywne zanieczyszczenie planety. Szczególnie niepokojące są wątpliwości dotyczące możliwych (niekontrolowanych) zmian mutagennych w organizmach żywych, przede wszystkim w człowieku. Systematyczne badania biologiczne i medyczne tej kwestii dla celów praktycznych rozpoczęły się dopiero po bombardowaniu Japonii atomem, a okres 45 lat jest zbyt krótki, aby go postrzegać w dłuższej perspektywie. ryzyko.”Autorzy pytają, czy oznacza to koniec rządów uranu.

wraz z kwestiami ekonomicznymi i innymi globalnymi bezpieczeństwo jest z pewnością palącym problemem, a większość ludzi uważa je za najbardziej niepokojący problem dnia dzisiejszego. W przypadku, gdy elektrownie jądrowe okażą się z jakiegokolwiek powodu wadliwe, a substancje radioaktywne są emitowane do środowiska lub jeśli zostaną przeprowadzone testy jądrowe i broń jądrowa zostanie użyta na masową skalę, konsekwencje mogą być katastrofalne. Na obecnym poziomie cywilizacji współczesny świat jest coraz bardziej destrukcyjny, a konsekwencje niestety coraz bardziej zbliżają się do stanu katastrofy. Zauważamy tylko to, co ostatnio uczyniono ludności i środowisku Iraku, Jugosławii oraz Bośni i Hercegowiny dziesiątkami ton zubożonego uranu użytego do produkcji pocisków.

antropogeniczny Składnik promieniowania biosfery jest tym, co podniosło to globalne pytanie. Jednak nawet po ewentualnym ustaniu Zasady uranu pozostanie Grupa naturalnych nuklidów promieniotwórczych, które mogą stwarzać wszelkie potencjalne zagrożenia dla zdrowia54. Zgodnie z wynikami dotychczasowych badań naturalne promieniowanie litosfery (biosfery) odpowiada za jedną czwartą całkowitego podstawowego obciążenia promieniowaniem wszystkich istot żywych. Mówiąc dokładniej, rola naturalnych nuklidów promieniotwórczych i ich promieniowania jako źródeł ryzyka radiacyjnego dla biocenozy jest obecna od początku życia na Ziemi. Tak więc naturalne radionuklidy poprzez radiomutacje nie tylko wpłynęły na ewolucję żywych organizmów, ale także wpłynęły na dynamikę równowagi systemów ekologicznych.

w przeciwieństwie do dużych dawek promieniowania jonizującego wytwarzanego głównie przez wytworzone nuklidy promieniotwórcze, logiczne jest twierdzenie, że w przypadku tak zwanych małych dawek, tj. dawek, które nie powodują objawów klinicznych, ale mają wyraźne działanie bionegatywne, naturalne źródła promieniowania promieniotwórczego przyjmują wiodącą rolę. Wiadomo, że opinie wśród radiobiologów są znacznie podzielone na temat wpływu małych dawek. Mimo to wielu autorów twierdzi, że niewielki wzrost pochłoniętego promieniowania zwiększa prawdopodobieństwo zaćmy, zwiększa częstość występowania chorób popromiennych, przyczynia się do powstawania nowotworów, skraca średnią długość życia i spowalnia rozwój płodu w macicy matki. Po zaangażowaniu światowych ekspertów w międzynarodowy projekt w okresie 1980 – 1984, stwierdzono (między innymi), że: 1) małe dawki promieniowania jonizującego ert wyraźne działanie bionegatywne (kopalnia boldface-M. K.); 2) bionegatywne działanie małych dawek promieniowania jonizynq jest zgodne z liniową zależnością bez progu; 3) ponieważ niemożliwe jest wyizolowanie małych dawek promieniowania jonizującego jako jednego z wielu czynników rakotwórczych, konieczne jest zapobieganie wzrostowi poziomu wszystkich wskazanych czynników; i 4) musimy stale monitorować obciążenie promieniowaniem ludności przez cały łańcuch pokarmowy, w tym rośliny uprawne, zwierzęta gospodarskie i żywność pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.

Geologia medyczna może przyczynić się do stworzenia naturalnych warunków wstępnych dla występowania małych dawek promieniowania jonizującego w skałach, glebie i wodzie, a także w planowaniu działań mających na celu obniżenie poziomu czynników rakotwórczych. Jest to szczególnie ważne, ponieważ zawartość pierwiastków promieniotwórczych w środowisku naturalnym nie zawsze jest taka sama, a organizmy zamieszkujące dany region są narażone na promieniowanie promieniotwórcze o różnej sile: w niektórych przypadkach większe, w innych mniejsze. W związku z tym powinniśmy zastanowić się nad tekstem dotyczącym pewnych czynników geologicznych, które zasługują na szczególną uwagę.

pierwszym i bardzo ważnym krokiem w badaniu interesującego regionu jest izolowanie skał i formacji zawierających uran. Omówiliśmy już rodzaje skał (takich jak granity kwaśne), które są potencjalnymi nośnikami radionuklidów. Nie podkreślono jednak, że formacje geologiczne zawierające uran mogą potencjalnie obejmować ogromne obszary, a tym samym zwiększać naturalne obciążenie promieniowaniem dużej liczby ludzi. Tak więc łupki bogate w substancje organiczne i uraninit (na przykład formacja Chittanunga w stanach Alabama i Kentucky, obejmująca obszar rzędu 100 tysięcy km2) występują w wielu regionach świata. W Stanach Zjednoczonych formacja Phosphoria (złoża fosforanów z 0,003-0,03% uranu) i inne formacje na płaskowyżu Kolorado oraz we wschodnim Utah, północno-wschodniej Arizonie i północno-zachodnim Nowym Meksyku obejmują jeszcze większy obszar. Formacja Francevillien w Gabonie zajmuje powierzchnię około 35 tys. km2. Gdy weźmie się pod uwagę, że w tej formacji znajduje się złoże lub zjawisko Oklo (naturalny reaktor jądrowy), łatwo jest pojąć potencjalne zagrożenie ze strony ciągłych reakcji rozszczepienia w tym regionie. Duże ilości toru znajdują się w Piaskach morskich plaż w południowych Indiach i (do pewnego stopnia) Australii. Przeprowadzając regionalne badania geomedyczne (mapowanie) naturalnych radionuklidów w skałach i glebie w interesującym nas obszarze, jesteśmy w stanie wyizolować zakresy radioekogeologiczne (regiony), w których biocenoza (w tym ludzie) niesie pewien ładunek promieniowania. Jest zrozumiałe, że niektóre regiony świata są dobrze znane z wysokiej zawartości pierwiastków promieniotwórczych (stan Kerala w Indiach, Płaskowyż La Plata w Brazylii, szerszy region kopalni uranu Oklo w Gabonie itp.).

o tym, że człowiek nie był w stanie przystosować się do naturalnych pól promieniowania świadczą wyniki międzynarodowych badań wskazujących, że regiony o podwyższonej zawartości naturalnych radionuklidów w skałach i glebie charakteryzują się powolnym wzrostem populacji, wzrostem liczby wad wrodzonych, wzrostem liczby chorób organicznych oraz zwiększoną śmiertelnością (zwłaszcza wśród dzieci). Złożone badania nad kwestią istnienia lub nieistnienia endemii radiogeochemicznych pozostają do przeprowadzenia. W swojej książce „Higiena radiacyjna w biotechnologii” (1991), B. Petrovic i R. Mitrowicze twierdzą, że istnieją badania wskazujące na decydujące znaczenie endemitów radiogeochemicznych, ale także prace, które je negują. Na przykład angielscy badacze utrzymują, że podwyższone stężenie radonu Rn222 w wodzie pitnej w hrabstwie Devon (Wielka Brytania) stanowi główną przyczynę częstszego występowania chorób nowotworowych wśród ludności. Podobne wnioski wyciągnęli Amerykańscy śledczy, którzy przeprowadzili badania radioepidemiologiczne na ponad milionie ludzi w 111 miastach w Stanach Iowa i Illinois: twierdzą oni, że znacznie podwyższone stężenia wskazanego radionuklidu w wodzie pitnej powyżej średniego poziomu prowadzą do istotnych różnic w śmiertelności z powodu złośliwych chorób kości (objawiających się zwłaszcza u osób powyżej 30 roku życia). Również sowieccy śledczy zgłosili wyniki pomiaru naturalnej radioaktywności w kościach osób, które zmarły na białaczkę i tych, którzy zmarli z powodu różnych obrażeń: całkowita aktywność radionuklidów emitujących promieniowanie gamma była ponad dwa razy większa w kościach osób, które zmarły na białaczkę, niż w kościach osób, które zmarły z przyczyn traumatycznych. Na podstawie wyników własnych badań i raportów innych, francuski naukowiec Pincet stwierdza, że istnieje znacząca korelacja między poziomem tła promieniowania w biosferze a śmiertelnością z powodu chorób nowotworowych. Ze wszystkiego, co zostało powiedziane, wynika, że znajomość regionalizacji radiogeologicznej określonego obszaru jest bardzo ważna w celu ustalenia obciążenia promieniowaniem ludności w nim: lekarze muszą zwracać szczególną uwagę na najbardziej niebezpieczne zakresy radioekogeologiczne.

w zależności od skał, z których powstał i zawartości składnika gliniastego, gleba może być skażona promieniotwórczo w większym lub mniejszym stopniu. Naturalne nuklidy promieniotwórcze nagromadzone w glebie są metabolicznie włączane do roślin i poprzez skażoną żywność trafiają do organizmu człowieka i zwierząt. Dane zagrożenie dla istot żywych jest zrozumiałe zwłaszcza w zakresie radioekogeologicznym, naznaczonym podwyższonym tłem naturalnych pierwiastków promieniotwórczych. Problem dodatkowo komplikuje obecność strontu, cezu i innych sztucznych produktów długowiecznych radionuklidów, które zostaną omówione w specjalnym rozdziale.

Uran może być stosunkowo łatwo transportowany, zagęszczany i odprowadzany z pierwotnego złoża, w zależności od warunków geologicznych (hydrogeologicznych). Bardzo ważną rolę odgrywają w tym wody gruntowe, ponieważ uran od momentu jego utleniania i rozpuszczania w wodzie porusza się prawie swobodnie przez skorupę ziemską (rys. 2.37.). Uran sam w sobie niekoniecznie jest tak niebezpieczny, ale produkty jego rozpadu radioaktywnego nie tylko zagrażają naturze promieniowaniem radioaktywnym, ale są również toksyczne, jak elernents55. Rola roztworów wodnych ma zatem zasadnicze znaczenie dla tworzenia dyspersji chemicznej uranu i jego rozkładu w powierzchniowej warstwie osadów rzecznych. Mamy tu na myśli strefy anomalne, o zawartości uranu do 200 ppb i więcej (aż 400 ppb, a czasami dziesięć razy więcej w wodach kopalnianych). W sprzyjających warunkach hydrogeologicznych (na przykład obecność rozszerzonych stref uskoku) uran może być transportowany na bardzo duże odległości, o czym należy pamiętać. Tak więc, na przykład, pochodzenie wysokiej zawartości uranu (50 – 100 ppb) w jednym źródle w Kolorado jest związane ze skałami oddalonymi o co najmniej 100 km. Z tych wszystkich powodów w badaniach hydrogeologicznych danego regionu należy zwrócić szczególną uwagę na zawartość radioizotopów w wodzie pitnej i wodzie wykorzystywanej do produkcji żywności, tak aby nie przedostały się one w ten sposób do organizmu człowieka.

rys. 2.37. Stosunek stężenia uranu c (µg/l) i mineralizacji wody M (mg/1) z formacji Ogallala w Teksasie(USA) (S. N. Davis, R. J. M. de Wiest, 1966). 1-próbki z HCO3, ponad 50% wszystkich anionów; 2-próbki z HCO3 jest mniej niż 50% wszystkich anionów.

zanieczyszczenie środowiska pierwiastkami radioaktywnymi jest z pewnością na samym szczycie listy wszystkich problemów, które kiedykolwiek istniały i wzywały do ochrony przyrody i ludzkości. Złożoność i niebezpieczeństwo zanieczyszczenia przyrody pierwiastkami promieniotwórczymi zmusiły człowieka do zbadania w najdrobniejszych szczegółach procesów z udziałem pierwiastków promieniotwórczych. Naturalne i sztuczne radionuklidy wprowadzane do organizmu przez spożycie lub wdychanie są rozprowadzane do poszczególnych narządów zgodnie z metabolizmem samego radionuklidu i wrażliwością organu na promieniowanie. Wszystko to jest brane pod uwagę przy szacowaniu wielkości udziału radionuklidów z wody pitnej, produktów spożywczych i innych źródeł promieniowania w całkowitym napromieniowaniu populacji.

promieniowanie, które z miejsca jego wytwarzania przedostaje się do zamieszkałych regionów lub regionów niezwiązanych bezpośrednio z produkcją lub wykorzystaniem energii jądrowej, nie powinno przekraczać 0,5 siwer (Sv)56 OS.rocznie. W regionach o rozpowszechnionych minerałach promieniotwórczych dawka promieniowania tła, którą otrzymuje człowiek, może być czterokrotnie większa niż określona granica, co musi mieć większy lub mniejszy szkodliwy wpływ na zdrowie ludzkiem57. Jeśli chodzi o krótkotrwałe promieniowanie, bardziej znaczące zmiany w układzie sercowo-naczyniowym można wprowadzić przy dawce większej niż 150-200 mSv,podczas gdy dawka przekraczająca 700-1000 mSv jest zwykle śmiertelna, termin maksymalne dopuszczalne stężenie jest używany w praktyce, chociaż jest wysoce wątpliwe, czy istnieje granica, poniżej której gwarantowane jest bezpieczeństwo. Nawet jeśli zostanie znaleziona maksymalna dopuszczalna dawka promieniowania, pozostaje nam ustalić działanie poszczególnych radioizotopów, zwłaszcza w zakresie, w jakim emitują one różne rodzaje promieniowania i w różnym tempie. Co więcej, niektóre elementy mają tendencję do gromadzenia się w różnych częściach ludzkiego organizmu. Radioizotopy takich pierwiastków powodują skoncentrowane uszkodzenia biologiczne. Na przykład Pluton, rad i stront gromadzą się w kościach, JOD gromadzi się w tarczycy, a ołów i rozpuszczalne w wodzie izotopy gromadzą się w nerkach. Płuca są narządem krytycznym w przypadku nuklidów promieniotwórczych w postaci nierozpuszczonej.

różnice w zagrożeniu biologicznym powodowanym przez różne radioizotopy są na ogół duże. Na przykład, jeśli porównamy Ra228 i H3 (oba z kilkuletnim okresem półtrwania i emisją niskoenergetycznych promieni beta), widzimy, że czas ich przebywania w ludzkim organizmie jest inny. Duża część H3 znika z organizmu po kilku tygodniach, podczas gdy R228 pozostaje w kościach na zawsze. Kilka innych specyfiki w zachowaniu ważniejszych radioizotopów są badane poniżej.

najbardziej rozpowszechniony izotop Radu Ra226jest najbardziej toksycznym ze wszystkich składników nieorganicznych i ma bardzo silne działanie rakotwórcze. Jego biologiczny okres półtrwania jest dość długi, 45 lat. Jego chemiczne zachowanie jest podobne do wapnia. Dzięki resorpcji z gleby łatwo przedostaje się do roślin, a później dociera do człowieka poprzez zwierzęta i pokarm pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. Chociaż średnie stężenie tego pierwiastka wprowadzanego z żywnością wynosi 111-185 mBq/dzień, amerykańscy badacze ustalili dużą zmienność jego stężenia w różnych rodzajach żywności. Na przykład bardzo wysoka aktywność i zawartość R226 w filbertach jako zjawisku naturalnym przyciągnęła uwagę wielu badaczy.

według B. Petrovica i R. Mitrovica (1991) wielu pracowników badało zawartość Ra226 w organizmie człowieka i próbowało określić obciążenie promieniowaniem tego radionuklidu. Ustalono, że u mieszkańców Europy i Ameryki Środkowej jego średnia ilość w kościach wynosi 0,37 – 0,55 mBq/g popiołu (co dla przeciętnego człowieka odpowiada aktywności 1,11 – 1,48 mBq). Liczba ta jest nieco wyższa w regionach Ameryki Północnej i Azji.

obecność radonu w wodzie nie jest niebezpieczna dla zdrowia człowieka. Jednak radon w stanie gazowym erts niepożądany wpływ. Radon jest fid w płucach jako narząd krytyczny. Prawdziwym zagrożeniem dla radonu są krótkotrwałe produkty bizmutu i polonu. Radon i jego produkty emitują głównie promienie alfa, które mają bardzo ograniczony zasięg, ale są dość silne energetycznie i w średnicy mniejszej niż 1 mm powodują poważne uszkodzenia płuc. Ryzyko zachorowania na raka jest bezpośrednio zależne od stężenia tego gazu w przestrzeni, w której człowiek spędza swój czas i jest szczególnie wysokie dla górników pracujących w szybach w złożach uranu.

pozytywny wpływ radonu i nieznanych dawek promieni alfa z produktów jego rozpadu na organizm ludzki jest szeroko stosowany w balneologii. Radioaktywne (radon) wody zmieniają obraz krwi, obniżają ciśnienie krwi, wpływają na niektóre choroby alergiczne, działają na funkcjonowanie centralnego i wegetatywnego układu nerwowego, stymulują wiele kompensacyjno-adaptacyjnych reakcji organizmu itp.