Засоби зниження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та в організми сільськогосподарських тварин

Ключові поняття та терміни

· сільськогосподарська радіоекологія

· галактичне випромінювання

· випромінювання внутрішніх джерел

· випромінювання зовнішніх земних джерел

· штучні радіонукліди

· міграція радіонуклідів

· радіоактивність

· радіація

· іонізуюче випромінювання

· дезактивація

Сільськогосподарська радіоекологія. Джерела радіоактивного забруднення об'єктів навколишнього середовища і сільськогосподарського виробництва.

Радіоекологія - це розділ радіобіології, що вивчає концентрації та міграцію радіоактивних речовин в біосфері та їх іонізуючого випромінювання на живі організми та їх угруповання. Сільськогосподарська радіоекологія вивчає концентрацію та міграцію радіоактивних речовин в об'єктах сільськогосподарського виробництва і вплив їх іонізуючого випромінювання на сільськогосподарські рослини і тварини.

Головні завдання сільськогосподарської радіоекології — вивчення міграції радіоактивних речовин в об'єктах навколишнього середовища і сільськогосподарського виробництва, шляхів, якими радіоактивні речовини потрапляють в організми сільськогосподарських рослин і тварин і нагромаджуються в них; дії іонізуючого випромінювання інкорпорованих (що потрапили в організм) радіоактивних речовин на сільськогосподарські рослини і тварин; розробка заходів щодо запобігання надходженню та нагромадженню радіоактивних речовину продукції сільськогосподарського виробництва.

На живі організми в навколишньому середовищі можуть водночас діяти кілька джерел іонізуючого випромінювання, серед яких основними є:

· природне випромінювання;

· випромінювання внаслідок використання штучних радіонуклідів;

· випромінювання від джерел, що застосовуються в медицині і побуті;

· професійне опромінення.

Перші дві групи джерел стосуються опромінення всього живого, в тому числі і об'єктів сільськогосподарського виробництва, дві останні — лише людини.

Природні джерела

Природне випромінювання є складовою частиною біосфери, екологічним фактором, який впливає на всі живі організми і створює таким чином природний радіаційний фон. Воно утворюється за рахунок трьох джерел:

· космічного випромінювання;

· випромінювання зовнішніх земних джерел;

· випромінювання внутрішніх джерел.

У космічному випромінюванні виділяють галактичне випромінювання, яке надходить на Землю з-за меж Сонячної системи — з галактичного простору, який її оточує, а також сонячне випромінювання, що зумовлюється активністю Сонця. Галактичне випромінювання являє собою потік частинок високої енергії, переважно протонів — первинне випромінювання, а також створене ними в атмосфері Землі внаслідок взаємодії з атомними ядрами її компонентів — вторинне випромінювання, в якому зустрічаються практично всі відомі елементарні частинки — нейтрони, протони, електрони, мезони, мюони та інші. Можна вважати, що останні за походженням є позагалактичними — надходять з Мегагалактики. Слід зазначити для порівняння, що енергія рентгенівського та гамма-випромінювань, з якими переважно мають справу радіо-біологи й радіо-екологи, становить відповідно 0,12 *10³ та 1,2*10⁶ еВ.

Сонячне космічне випромінювання, яке порівняно з галактичним має низьку енергію (близько 4х10¹⁰еВ), не спричинює помітного збільшення дози випромінювання на поверхні Землі, значною мірою затримуючись і розсіюючись в атмосфері. Внаслідок цього, звичайно, інтенсивність космічного випромінювання залежить від географічного розташування об'єкта і збільшується відповідно до висоти морського рівня.

Випромінювання зовнішніх земних джерел визначається радіоактивністю земної кори, води й атмосфери за рахунок природних радіоактивних елементів, передусім

²³⁸U, ²³⁵U ²³²Th ²²² Rn ²²⁰Rn ²¹⁰Po ⁴⁰K ³H

Вміст природних радіонуклідів у різних місцях Землі варіює в широкому діапазоні. Відповідно значно змінюється і природний радіаційний фон. Осадові породи, як правило, мають невисоку радіоактивність. Вивержені чорні породи (граніт, базальт) містять велику кількість радіоактивних елементів. Внутрішніми джерелами випромінювання є радіонукліди, що потрапляють у рослини, а також в організми тварин та людей разом з повітрям, водою, їжею. Практично це всі вищезазначені елементи, які є зовнішніми джерелами опромінення. Але найбільше внутрішнє опромінення спричинюють ²²² Rn i ²²⁰Rn, ¹⁰С, ²²⁶Rb, ⁸⁷Rb, ²¹⁰Ро. Різні організми неоднаково вбирають і нагромаджують у своїх тканинах і органах окремі радіоактивні елементи, тому частка внутрішнього опромінення ними відносно загальної його дози різні.

Отже, живі організми постійно відчувають вплив іонізуючого випромінювання з трьох зазначених вище джерел, які становлять природний радіаційний фон. І, як зазначалося, він є одним з головних факторів природного мутагенезу, який відіграє важливу роль у процесі еволюції живих організмів. Це радіаційне середовище є також однією з причин виникнення злоякісних новоутворень і спадкових захворювань.

Починаючи з минулого століття природний радіаційний фон поступово зростає. Це є наслідком діяльності людини й індустріалізації господарства, які спричинили видобуток з надр Землі та надходження у навколишнє середовище великої кількості радіонуклідів разом з такими корисними копалинами, як кам'яне вугілля, нафта, газ, металеві руди, солі, що становлять основу мінеральних добрив.

Джерела штучних радіонуклідів.

Штучні радіонукліди утворюються в процесі ядерних реакцій, які відбуваються під впливом опромінення (бомбардування) звичайних елементів або їх природних ізотопів частинками високих енергій (від кількох мільйонів до десятків мільярдів електрон-вольт.

Велика кількість радіоактивних речовин утворюється під час вибуху атомної бомби, основою якого є само розвиваюча ланцюгова реакція поділу ²³⁵U або ²³⁹Рu. Після вибуху в атмосфері атомної бомби середньої потужності (10—15 Мт) близько половини утворених радіоактивних продуктів випадає в районі вибуху на земну і водну поверхні в радіусі 100 км, а інші потрапляють в тропосферу й стратосферу. В тропосферу надходять дрібні аерозольні частинки, які протягом місяця випадають на Землю в зоні, що визначається вже радіусом 250 — 450 км від місця вибуху (залежно від сили і напрямів вітру). Радіонукліди, які потрапляють в стратосферу, поширюються навколо всієї земної кулі і випадають на поверхню Землі значно пізніше, хоч початок випадання їх можна виявити через 2 — З тижні, а повне випадання відбувається протягом 1,5 — 2 років.

Інтенсивність впливу радіаційного фактора на об'єкти природного середовища в різних його частинах неоднакова. Навіть на перших етапах цього циклу (видобуток і переробка уранової сировини й виготовлення твелів), коли не відбуваються ядерні реакції поділу й нейтронної активації і не утворюються штучні (техногенні) радіонукліди, в навколишнє середовище викидаються важкі природні радіонукліди і «нормальна» інтенсивність їх кругообігу змінюється. На наступних етапах ЯПЦ (під час роботи АЕС, переробки відпрацьованого палива, коли утворюється велика кількість штучних радіонуклідів, а також під час захоронення радіоактивних відходів) інтенсивність впливу радіаційного фактора на навколишнє середовище може зростати.

Ядерні реактори АЕС, що працюють у багатьох країнах світу, є джерелом практично непомітного забруднення навколишнього середовища радіоактивними відходами навіть безпосередньо біля них. Слід зазначити, що мешкання поблизу вугільної ТЕС, якщо врахувати викиди в атмосферу не лише радіоактивних, а й хімічних речовин, набагато шкідливіше для здоров'я людини, ніж мешкання поблизу АЕС такої самої потужності. І хоч доза опромінення внаслідок викиду з АЕС зростає щороку внаслідок збільшення їх кількості й потужності, частка випромінювання з їх боку у загальному радіаційному фоні залишається, як і раніше, незначною (за даними Міжнародного агентства з атомної енергії, до 2000 р. вона не перевищуватиме 4 %).

Найбільш тяжкими аваріями як за об'ємом викиду, так і за вмістом у викиді довго живучих радіонуклідів вважаються аварії на сховищі радіоактивних відходів на Південному Уралі та на Чорнобильській АЕС. Під час цих аварій були забруднені великі території внаслідок того, що в обох випадках викид радіонуклідів відбувався на значну висоту (до 1 км на Південному Уралі й до 7 км у Чорнобилі). Радіоекологічна обстановка в районі аварії на Південному Уралі зумовлена забрудненням території довго живучим радіонуклідом Sr⁹⁰, внаслідок чого сільськогосподарські угіддя на площі понад 100 тис. га на довгі роки були вилучені із землекористування.