radionuclizi naturali și riscuri

în lucrarea lor „două secole de la descoperirea elementului chimic uraniu” (1989), V. Omaljev și A. Antonovic au scris după cum urmează: „Uraniul de astăzi este însărcinat cu o povară grea de vinovăție pentru poluarea radioactivă actuală și viitoare a planetei. Mai ales îngrijorătoare sunt incertitudinile cu privire la posibilele schimbări mutagene (necontrolate) ale organismelor vii, omul mai presus de toate. Investigațiile biologice și medicale sistematice ale acestei întrebări în scopuri practice au început abia după bombardarea atomică a Japoniei, iar o perioadă de 45 de ani este prea scurtă pentru a vedea pe termen lung. riscuri.”Autorii întreabă dacă acest lucru înseamnă sfârșitul regulii de uraniu.împreună cu problemele economice și alte probleme globale, siguranța este cu siguranță o preocupare presantă, iar majoritatea oamenilor consideră că este cea mai alarmantă problemă a zilelor noastre. În cazul în care centralele nucleare se dovedesc a fi defecte din orice motiv și substanțele radioactive sunt emanate în mediu sau dacă se efectuează teste nucleare și se utilizează arme nucleare la scară masivă, consecințele ar putea fi catastrofale. La nivelul actual al civilizației, lumea modernă este din ce în ce mai distructivă, iar consecințele se apropie din ce în ce mai mult de o stare de catastrofă. Observăm doar ceea ce s-a făcut recent populației și Mediului din Irak, Iugoslavia și Bosnia și Herțegovina prin zeci de tone de uraniu sărăcit folosit la fabricarea proiectilelor.

componenta antropică a fondului de radiații al biosferei este ceea ce a ridicat această întrebare globală. Cu toate acestea, chiar și după încetarea definitivă a regulii uraniului, ar rămâne un grup de radionuclizi naturali cu toate riscurile potențiale pentru sănătatea umană54. Conform rezultatelor studiilor efectuate până în prezent, radiația naturală a litosferei (biosferei) este responsabilă pentru un sfert din sarcina totală de radiație de bază a tuturor ființelor vii. Pentru a fi specific, rolul radionuclizilor naturali și radiația lor ca surse de risc de radiații pentru biocenoză a fost prezent de la începutul vieții pe Pământ. Astfel, radionuclizii naturali au afectat prin radiomutări nu numai evoluția organismelor vii, ci au influențat și dinamica echilibrului sistemelor ecologice.

spre deosebire de dozele mari de radiații ionizante produse predominant de radionuclizi fabricați, este destul de logic să se susțină că în cazul așa – numitelor doze mici, adică doze care nu provoacă simptome clinice, dar care ert acțiune bionegativă distinctă, sursele naturale de radiații radioactive își asumă rolul principal. Se știe că opiniile dintre radiobiologi sunt foarte împărțite cu privire la efectul dozelor mici. Cu toate acestea, mulți autori susțin că o ușoară creștere a radiațiilor absorbite crește probabilitatea de cataractă, crește incidența bolilor de radiații, contribuie la formarea tumorilor, scurtează speranța de viață și încetinește dezvoltarea fetală în uterul mamei. În urma angajării experților mondiali într – un proiect internațional în perioada 1980 – 1984, s-a ajuns la concluzia (printre altele) că: 1) doze mici de radiații ionizante ert distinct bionegative action (boldface mine-M. K.); 2) acțiunea bionegativă a dozelor mici de radiații ionizinq se conformează unei dependențe liniare fără prag; 3) deoarece este imposibil să se izoleze dozele mici de radiații ionizante ca unul dintre un număr mare de factori cancerigeni, este necesar să se prevină creșterea nivelului tuturor factorilor indicați; și 4) trebuie să monitorizăm constant încărcătura de radiații a populației de-a lungul întregului lanț alimentar, inclusiv plantele cultivate, animalele și alimentele de origine vegetală și animală.

geologia medicală poate aduce o mare contribuție în stabilirea condițiilor naturale prealabile pentru apariția unor doze mici de radiații ionizante în roci, sol și apă și în planificarea măsurilor menite să scadă nivelul factorilor cancerigeni. Acest lucru este valabil mai ales pentru că conținutul de elemente radioactive în mediul natural nu este întotdeauna același, iar organismele care locuiesc într-o anumită regiune sunt expuse la radiații radioactive de rezistență variabilă: mai mari în unele cazuri, mai mici în altele. Prin urmare, vom insista în text pentru a urmări anumiți factori geologici care merită o atenție specială.

primul și foarte important pas în investigarea unei regiuni de interes este izolarea rocilor și formațiunilor purtătoare de uraniu din ea. Am discutat deja tipurile de roci (cum ar fi granitele acide) care sunt potențiali purtători de radionuclizi. Cu toate acestea, nu s – a subliniat faptul că formațiunile geologice purtătoare de uraniu pot cuprinde zone enorme și, prin urmare, pot crește încărcătura naturală de radiații a unui număr mare de oameni. Astfel, șisturile bogate în substanțe organice și uraninite (de exemplu, formația Chittanunga din statele Alabama și Kentucky, care acoperă o suprafață de ordinul a 100 mii km2) apar în multe regiuni ale lumii. În Statele unite, formarea Fosforiei (depozite de fosfat cu 0,003 – 0,03% uraniu) și alte formațiuni de pe Platoul Colorado și în estul Utah, nord-estul Arizona și nord-vestul New Mexico cuprind o zonă și mai mare. Formația Francevillien din Gabon acoperă o suprafață de aproximativ 35 mii km2. Când se ia în considerare faptul că depozitul sau fenomenul Oklo (un reactor nuclear natural) se găsește în acea formațiune, este ușor de înțeles pericolul potențial din reacțiile constante de fisiune din acea regiune. Cantități mari de toriu se găsesc în nisipurile plajelor marine din sudul Indiei și (într-o oarecare măsură) Australia. Prin efectuarea de investigații geomedicale regionale (cartografiere) a radionuclizilor naturali din roci și sol într-o zonă de interes pentru noi, suntem capabili să izolăm intervalele radioecogeologice (regiuni) în care biocenoza (inclusiv ființele umane) poartă o anumită încărcătură de radiații. Este de înțeles că unele regiuni ale lumii sunt bine cunoscute pentru conținutul ridicat de elemente radioactive (statul Kerala din India, Platoul La Plata din Brazilia, Regiunea mai largă a Minei de uraniu Oklo din Gabon etc.).

faptul că omul nu s-a putut adapta câmpurilor naturale de radiații este demonstrat de rezultatele cercetărilor internaționale care indică faptul că regiunile cu conținut ridicat de radionuclizi naturali din roci și sol se caracterizează prin creșterea lentă a populației, creșterea numărului de defecte congenitale, creșterea numărului de boli organice și creșterea mortalității (în special în rândul copiilor). Rămân de efectuat studii complexe privind existența sau inexistența endemiilor radiogeochimice. În cartea lor „igiena radiațiilor în biotehnologie” (1991), B. Petrovic și R. Mitrovic afirmă că există cercetări care indică o semnificație decisivă a endemiilor radiogeochimice, dar și lucrări care le neagă. De exemplu, anchetatorii englezi susțin că concentrația crescută de radon Rn222 în apa potabilă din județul Devon (Marea Britanie) reprezintă principala cauză a incidenței mai frecvente a bolilor maligne în rândul populației. Concluzii similare au fost atinse de anchetatorii americani care au efectuat studii radioepidemiologice asupra a peste un milion de persoane din 111 orașe din Statele Iowa și Illinois: ei afirmă că concentrațiile considerabil crescute ale radionuclidului indicat în apa de băut peste nivelul mediu conduc la diferențe semnificative în mortalitatea cauzată de bolile maligne ale oaselor (care se manifestă în special la persoanele cu vârsta peste 30 de ani). De asemenea, anchetatorii sovietici au raportat rezultatele măsurării radioactivității naturale în oasele persoanelor care au murit de leucemie și ale celor care au murit de diverse leziuni: activitatea totală a radionuclizilor care emit gamma a fost de peste două ori mai mare în oasele celor care au murit de leucemie decât în oasele persoanelor care au murit din cauze traumatice. Din rezultatele propriilor investigații și rapoarte ale altora, omul de știință francez Pincet concluzionează că există o corelație semnificativă între nivelul fondului de radiații din biosferă și mortalitatea datorată bolilor maligne. Din tot ceea ce sa spus că familiarizarea cu regionalizarea radiogeologică a unei anumite zone este foarte importantă pentru a stabili sarcina radiologică a populației în ea: medicii trebuie să acorde o atenție deosebită celor mai periculoase intervale radioecogeologice.în funcție de rocile din care s-a format și de conținutul componentei argiloase, solul poate fi contaminat radioactiv într-o măsură mai mare sau mai mică. Radionuclizii naturali acumulați în sol sunt încorporați metabolic în plante și prin alimente contaminate fmd drumul lor către organismul omului și animalelor. Pericolul dat pentru ființele vii este în mod evident exprimat în special în intervalele radioecogeologice marcate de un fond ridicat de elemente radioactive naturale. Problema este complicată și mai mult de prezența stronțiului, cesiului și a altor produse artificiale de radionuclizi de lungă durată, care vor fi discutate într – un capitol special.

Uraniul poate fi relativ ușor transportat, concentrat și transportat din depozitul său primar, în funcție de condițiile geologice (hidrogeologice). Un rol foarte important îl joacă apele subterane, deoarece uraniul din momentul oxidării și dizolvării sale în apă se mișcă aproape liber prin scoarța terestră (Fig. 2.37.). Uraniul în sine nu este neapărat atât de periculos, dar produsele degradării sale radioactive nu numai că amenință natura cu radiații radioactive, ci sunt și toxice ca elernenți55. Rolul soluțiilor apoase este, prin urmare, de importanță primară pentru crearea aureolelor de dispersie chimică a uraniului și descompunerea acestuia în stratul de argilă de suprafață al sedimentelor fluviale. Avem în vedere aici zone anormale, cu conținut de uraniu de până la 200 ppb și mai mult (până la 400 ppb și uneori de zece ori mai mare în apele miniere). În condiții hidrogeologice favorabile (de exemplu, prezența zonelor de defect extinse), uraniul poate fi transportat pe distanțe foarte mari, care trebuie păstrate în minte. Astfel, de exemplu, originea conținutului ridicat de uraniu (50 – 100 ppb) într-un izvor din Colorado este legată de roci la cel puțin 100 km distanță. Din toate aceste motive, în investigațiile hidrogeologice ale unei regiuni, trebuie acordată o atenție deosebită conținutului de radioizotopi din apa potabilă și apa utilizată pentru producerea alimentelor, pentru a le împiedica să intre în organismul uman în acest fel.

Fig. 2.37. Raportul dintre concentrația de uraniu c (hectog/l) și mineralizarea apei m (mg/1) din formarea Ogallala din Texas (SUA) (S. N. Davis, R. J. M. de Wiest, 1966). 1-probe cu HCO3, peste 50% din toți anionii; 2 – probe cu HCO3 este mai mică de 50% din toți anionii.

poluarea mediului prin elemente radioactive este cu siguranță în partea de sus a listei tuturor problemelor care au existat vreodată și au solicitat protecția naturii și a omenirii. Complexitatea și pericolul poluării naturii de către elementele radioactive au forțat omul să studieze în cele mai mici detalii procesele care implică elemente radioactive. Radionuclizii naturali și artificiali introduși în organism prin ingestie sau inhalare sunt distribuiți organelor individuale în conformitate cu metabolismul radionuclidului în sine și sensibilitatea organului la radiații. Toate acestea sunt luate în considerare în estimarea dimensiunii contribuției radionuclizilor din apa potabilă, produsele alimentare și alte surse de radiații la iradierea totală a populației.

radiația care din locul generării sale intră în regiuni locuite sau regiuni care nu au legătură directă cu producția sau utilizarea energiei nucleare nu trebuie să depășească 0,5 sieverts (Sv)56pe persoană anual. În regiunile cu minerale radioactive răspândite, doza de iradiere de fond pe care o primește un om poate fi de patru ori mai mare decât limita dată, ceea ce trebuie să aibă efecte nocive mai mari sau mai mici asupra sănătății umane57. Dacă este implicată o radiație pe termen scurt, se pot stabili modificări mai considerabile ale sistemului cardiovascular la o doză mai mare de 150 – 200 mSv, în timp ce o doză care depășește 700 – 1.000 mSv este de obicei fatală. Chiar dacă se găsește o doză maximă admisă de radiație, rămâne pentru noi să stabilim acțiunea radioizotopilor individuali, în special în măsura în care aceștia emit diferite tipuri de radiații și la rate diferite. Mai mult, unele elemente au tendința de a se acumula în diferite părți ale organismului uman. Radioizotopii unor astfel de elemente provoacă daune biologice concentrate. De exemplu, plutoniul, radiul și stronțiul se acumulează în oase; iodul se acumulează în glanda tiroidă; iar izotopii de plumb și solubili în apă se acumulează în rinichi. Plămânii sunt organul critic în cazul radionuclizilor în formă nedizolvată.

diferențele în pericolul biologic cauzat de diferiți radioizotopi sunt în general mari. De exemplu, dacă comparăm Ra228 și H3 (ambele cu un timp de înjumătățire de câțiva ani și emisia de raze beta cu energie redusă), vedem că timpul de ședere în organismul uman este diferit. O mare parte din H3 dispare din organism după câteva săptămâni, în timp ce R228 rămâne în oase pentru totdeauna. Mai multe alte specificități în comportamentul radioizotopilor mai importanți sunt examinate mai jos.

cel mai răspândit izotop al radiului Ra226este cel mai toxic dintre toate componentele anorganice și are o acțiune cancerigenă foarte puternică. Timpul său de înjumătățire biologic este destul de lung, 45 de ani. Comportamentul său chimic este similar cu cel al calciului. Prin resorbția din sol, intră cu ușurință în plante și mai târziu ajunge la om prin animale și alimente de origine animală și vegetală. Deși concentrația medie a acestui element introdus cu alimente este de 111 – 185 mBq/zi, anchetatorii americani au stabilit o mare variabilitate a concentrației sale în diferite tipuri de alimente. De exemplu, activitatea și conținutul foarte ridicat al R226 în filberts ca fenomen natural au ocupat atenția multor anchetatori.potrivit lui B. Petrovic și R. Mitrovic (1991), mulți lucrători au investigat conținutul de Ra226 în organismul uman și au încercat să determine încărcătura de radiații a acestui radionuclid. S – a stabilit că la locuitorii din Europa și America Centrală, cantitatea medie în oase este de 0,37 – 0,55 mBq/g de cenușă (care pentru omul mediu corespunde unei activități de 1,11-1,48 mBq). Această cifră este ceva mai mare în regiunile din America de Nord și Asia.

prezența radonului în apă nu este periculoasă pentru sănătatea umană. Cu toate acestea, radonul în stare gazoasă are o influență nedorită. Radonul este fid în plămâni ca organ critic. Pericolul real al radonului este din produsele sale de scurtă durată bismut și poloniu. Radonul și produsele sale emit predominant raze alfa, care au o gamă foarte limitată, dar sunt destul de puternice din punct de vedere energetic și cu un diametru mai mic de 1 mm provoacă leziuni grave plămânilor. Riscul de cancer depinde în mod direct de concentrația acestui gaz în spațiul în care omul își petrece timpul și este deosebit de mare pentru minerii care lucrează în arbori în depozitele de uraniu.influența pozitivă a radonului și a dozelor necunoscute de raze alfa din produsele defalcării sale asupra organismului uman este utilizată pe scară largă în Balneologie. Apele Radioactive (radon) modifică imaginea sângelui, scad tensiunea arterială, afectează anumite boli alergice, acționează asupra funcționării sistemului nervos central și vegetativ, stimulează multe răspunsuri compensatorii – adaptive ale organismului etc.