САНИТАРНАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫМИ

ВЕЩЕСТВАМИ

Цель занятия.Студентов знакомят с методами определения степени радиоактивной загрязненности объектов окружающей среды.

Практические навыки.Студентов учат давать оценку степени радиоактивной загрязненности объектов окружающей среды.

Нормативные документы.СП 2.6.1.758-99 «Нормы радиационной безопасности — 99»; МУ 2.6.1.1868-04 «Внедрение показателей радиационной безопасности о состоянии объектов окружающей среды, в том числе продовольственного сырья и пищевых продуктов, в систему социального мониторинга».

Задания.В процессе изучения темы студенты должны:

1) ознакомиться с устройством и порядком работы установки типа Б-4;

2) определить радиоактивность:

• воды;

• воздуха;

• продуктов питания;

3)согласно условиям задач дать гигиеническую оценку степени загрязнения исследуемых объектов.

Методические указания к заданиям

Использование радиоактивных веществ связано с опасностью загрязнения ими объектов окружающей среды (воздуха, одежды, оборудования, воды), в результате чего они могут попасть в организм человека и явиться источниками дополнительного облучения. Однако наиболее важное значение загрязнение объектов окружающей среды приобретает в случаях возникновения аварийных ситуаций на объектах использования радиоактивных веществ (АЭС, силовых установках реакторов исследовательского и промышленного профиля, реакторах морских судов и т.д.).

Радиоактивные вещества, которые загрязняют окружающую среду, а следовательно, попадают внутрь организма человека и вызывают внутреннее облучение, называются открытыми (порошкообразные, жидкие, газообразные, не находящиеся в герметической упаковке). Для определения необходимости защиты и проведения мероприятий по дезактивации (деконтаминации) объекты подвергают радиометрическому исследованию.

Мерой количества радиоактивного вещества является его активность, которая измеряется числом спонтанных ядерных превращений за единицу времени. Единицей активности является беккерель (Бк). Активность, соответствующая 1 Бк, — это 1 распад в секунду. Ранее использовавшиеся единицы активности 1 Ки (кюри) составляет 3,7 × 10¹⁰ Бк, а 1 мг-экв. Ra — 3,7 × 10⁷ Бк.

В связи с тем, что на практике используют не только системные, но и внесистемные единицы, в табл. 1.23 приведены соотношения этих единиц.

Для целей нормирования поступления радионуклидов через органы дыхания в форме радиоактивных аэрозолей их химические соединения разделяют на три группы в зависимости от скорости перехода радионуклида из легких в кровь:

• группа М — медленно растворимые соединения,

• группа П — соединения, растворимые с промежуточной скоростью,

• группа Б — быстро растворимые соединения.

Санитарная оценка степени загрязнения внешней средырадиоактивными веществами проводится с учетом их возможного поступления в организм с вдыхаемым воздухом, водой и пищей по двум показателям: пределу годового поступления (ПГП) и допустимой среднегодовой объемной активности (ДСОА) (табл. 1.24).

Таблица 1.23. Числовая зависимость между системными и внесистемными

Единицами активности и доз излучения

Таблица 1.24.Пределы годового поступления, допустимыесреднегодовые объемные

Активности и уровни вмешательства(для воды и пищи) отдельных радионуклидов

Для персонала и населения

* Уровень вмешательства — уровень радиационного фактора, при превышении которого следует проводить определенные защитные мероприятия.

При оценке реального загрязнения объектов окружающей среды (воздуха, воды, продуктов питания) отдельными радионуклидами для сопоставления с ПГП необходимо пересчитать их возможное поступление в организм в течение года.

Для расчета годового поступления радионуклидов из воздуха могут быть использованы расчетные данные годового объема вдыхаемого воздуха для разных возрастных групп, м³:

До 1 года.................................................................. 1000

1-2 года.................................................................... 1900

2 —7 лет................................................................... 3200

7-12 лет.................................................................... 5200

12-17 лет.................................................................. 7300

Старше 17 лет.......................................................... 8300

При расчете возможного поступления радионуклидов с водой пользуются величиной ее суточного потребления (2 кг (л)) при оценке по ПГП или сравнивают полученные данные с УВ. Расчет возможного поступления радионуклидов с пищей осуществляют,исходя из местных статистических данных о годовом потреблении отдельных пищевых продуктов при оценке по ПГП или сравнивают с УВ.

Радиоактивность препаратов измеряется с помощью специальных приборов: установок типа Б-4, РПС-ОЗ-А, РВ-4, РКБ-0,2 и др. Исследуемые пробы предварительно концентрируют (упаривают, высушивают, сжигают и т.д.) и на радиометрической установке определяют активность концентрата (сухого остатка, золы) с последующим пересчетом на единицу массы или объема.

Измерение радиоактивной загрязненности объектов окружающей среды.Для этого может быть использована установка Б-4. Прибор имеет воспринимающее и регистрирующее устройства. Воспринимающее устройство состоит из счетной трубки (газоразрядного счетчика), помещенной в свинцовый домик, и блока газоразрядного счетчика (БГС), к которому подключается трубка (счетчик). Регистрирующим устройством является пересчетный прибор ПП-16 с декатронами, из которых крайний правый регистрирует единицы, второй справа — десятки, третий — сотни импульсов и т.д.

Газоразрядный счетчик представляет собой ионизационную камеру, стенки которой заземляются (присоединяются к отрицательному полюсу), а к металлической нити, находящейся внутри камеры, подается электрическое напряжение. При прохождении через счетчик |3- или ос-частиц образуются ионы, начинающие под влиянием сильного электрического поля вторично ионизировать газ. Образующиеся отрицательные ионы движутся к положительному электроду, положительные — к отрицательному. В результате в счетчике создается импульс тока, который после его усиления в электронной схеме отсчитывается на декатронах. Таким образом, число импульсов, зарегистрированных установкой, пропорционально числу частиц, попавших в счетную трубку. Установка в состоянии регистрировать до 15 000 имп./с.

Порядок работы.Рекомендуется следующая последовательность выполнения работы:

1) проверяют работу пересчетной системы установки Б-4;

2) определяют скорость счета от фона;

3) определяют эффективность счета установки;

4) определяют абсолютную активность полученных препаратов;

5) рассчитывают удельную активность исследуемых объектов;

6) оценивают результаты измерения;

7) дают письменное заключение на основании результатов исследования.

Проверка работы.Работу проверяют в следующем порядке:

1) нажимают и фиксируют кнопку «Выкл.»;

2) включают штепсель в розетку;

3) переключатель знака полярности ставят в положение «~»;

4) нажимают и фиксируют кнопку «Вход» 1:1;

5) нажимают и фиксируют кнопку «Стоп», при этом установку включают в сеть;

6) нажимают кнопку «Сброс»;

7) одновременно включают секундомер и нажимают кнопку «50 Гц»;

8) через 1 мин нажимают кнопку «Стоп», подсчитывают на декатронах количество импульсов и делят на 60. Результат должен быть равен 50 ±2 имп./с (частота колебаний тока в сети).

В дальнейшем установку до конца работы не выключают.

Определение скорости счета от фона.Скорость счета определяют в следующей последовательности:

1) переключатель знака полярности ставят в положение «Ц»;

2) нажимают кнопку «Сброс» (при этом все показания декатронов встанут на «0»);

3) одновременно с включением секундомера нажимают кнопку «Пуск»;

4) через 4 мин нажимают кнопку «Стоп», подсчитывают показания декатронов и делят на 4. Результат показывает скорость счета от фона в импульсах в минуту;

5) нажимают кнопку «Сброс».

Скорость счета от фона определяют дважды (пункты 3, 4, 5) и вычисляют среднюю скорость.

Определение эффективности счета установки.Газоразрядный счетчик не полностью считывает испускаемые препаратом излучения, так как b-частицы и g-кванты рассеиваются и в счетчик попадает только та часть их, которая летит в его сторону. Величина счета зависит также от эффекта рассеивания, самопоглощения, энергии излучения, «мертвого времени» трубки и т.д. Чтобы устранить ошибку, определяют эффективность счета, т. е. экспериментально устанавливают, какой процент испускаемых препаратом частиц регистрируется установкой. Определяют эффективность счета обычно с помощью эталонов, приготовленных из долгоживущих изотопов, активность и характер излучения которых известны. Для этого чаще всего применяют эталоны из хлорида калия или нитрата уранила. При расчете эффективности счета установки необходимо знать, сколько частиц испускает эталон на самом деле (истинная активность эталона — А_эт) и сколько их регистрирует установка (N_эт). Истинную активность эталона рассчитывают теоретически и принимают за 100 %, а затем определяют скорость счета от эталона (N_эт) и рассчитывают эффективность счета установки в процентах.

Рассчитывают истинную активность эталона на основании следующих данных: хлорид калия (КСl) содержит около 0,0062 % радиоактивного калия (⁴⁰К). Активность 1 г ⁴⁰К равна 2,32×10⁵ Бк. Отсюда можно сосчитать активность эталона, приготовленного из КСl

Пример. Для приготовления эталона взята навеска КСlмассой 0,230 г. Содержание ⁴⁰К в навеске находят из пропорции:

В 100 г КСl содержится 0,0062 г ⁴⁰К

В 0,230 г КС1 содержится х г ⁴⁰К

Его активность составляет:

(1,43×10^-5)× (2,32×10⁵) = 3,32 Бк.

Для дальнейшего пересчета на распады полученный результат необходимо умножить на 60 (количество распадов в 1 мин препарата с активностью, равной 1 Бк):

3,32×60 = 198 распадов/мин.

При распадах атомов ⁴⁰К только 88 % актов распада сопровождается вылетом b-частиц. Поэтому b-активность эталона будет равна 88 % или 174,2 распада/мин. .

Скорость счета от эталона определяют в том же порядке, что и фон (2 раза по 4 мин), предварительно установив на подставку счетчика мишень с исследуемым эталоном.

Эффективность счета установки (с) выражают в процентах и рассчитывают по формуле

где N_эт — скорость счета от эталона, имп./мин; N_ф — скорость счета от фона, имп./мин; A_эт — истинная активность эталона, полученная расчетным путем, распады/мин.

Пример. Активность эталона, рассчитанная выше, равна 174,2 распада/мин; скорость счета от эталона (N_эт), полученная на установке, равна 44 имп./мин; скорость счета от фона (N_ф), подсчитанная на установке, равна 21 имп./мин. Согласно приведенному расчету эффективность счета установки будет равна

Определение активности препаратов.Измеряют активность препаратов в несколько этапов.

1. Определяют скорость счета от трех препаратов, подготовленных из проб воды, воздуха и пищи, полученных у преподавателя вместе с условиями задачи. Измерения выполняют в том же порядке, что и определение фона (по 2 раза каждый препарат).

2. Рассчитывают общее количество распадов препаратов в 1 мин (абсолютную активность) (А_пр)с учетом эффективности счета (с) установки по формуле

3. Для препаратов воздуха и воды необходимо выразить активность в беккерелях, для чего надо разделить полученный результат на 60.

Пример. Активность препарата равна 440 распадов/мин, абсолютная активность в беккерелях равна

Для расчета объемной активности (беккерели на метры кубические — для газов и жидкостей, беккерели на килограммы — для твердых тел) полученную абсолютную активность препаратов относят к единице объема или массы.

Оценка результатов.Полученные данные объемной активности пересчитывают на возможное годовое поступление и сравнивают с соответствующими нормативами ПГП или УВ (для воды и пищи) (см. табл. 1.24). Превышение активности исследованных объектов над допустимой указывает на неблагополучие радиационной обстановки и необходимость проведения мероприятий, предохраняющих внешнюю среду от загрязнения. В заключение следует также указать, во сколько раз радиоактивная загрязненность воды, воздуха, продуктов питания превышает гигиенический норматив.

Ситуационная задача 1.7

Условие. В1999 г. в сельских населенных пунктах Гордеевского района Брянской области, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, была изучена загрязненность объектов окружающей среды радиоактивным изотопом стронцием-90 (Sr-90).

В пищевых продуктах местного производства обнаружено содержание Sr-90: в животных продуктах — 25 Бк/кг; в растительных продуктах — 60 Бк/кг; в питьевой воде — 10 Бк/л. Поступление Sr-90 с атмосферным воздухом не превышало 1 % и могло не учитываться. Эквивалентом годового потребления взрослым человеком животных продуктов является 300 кг молока, растительных продуктов — 300 кг картофеля. Величина суточного потребления воды равна 2 кг (л).

Задание.Оцените уровень загрязнения стронцием данной территории с позиций его возможного годового поступления в организм людей с питьевой водой и продуктами питания.

Ответьте на вопросы и выполните задания.

1. Можно ли считать исчерпывающими для оценки внутреннего облучения людей данные о содержании в природных объектах и поступлении в организм изотопа стронция-90?

2. Какие еще естественные и искусственные (в результате техногенного загрязнения) радиоактивные изотопы могут поступать в организм человека с пищей растительного и животного происхождения?

3. Назовите пищевые продукты, накапливающие в себе наибольшие концентрации радиоактивных изотопов.

4. Перечислите искусственные радиоактивные изотопы, которые нормируются в пищевых продуктах?

5. Дайте определение явлению естественной радиоактивности. Назовите единицы измерения радиоактивности.

6. При каком характере воздействия на организм ионизирующего излучения может развиться хроническая лучевая болезнь?

7. Назовите клинические формы хронической лучевой болезни в зависимости от характера облучения.

8. Перечислите степени тяжести хронической лучевой болезни.

9. Изложите характерную динамику изменения картины крови при хронической лучевой болезни.

Вариант ответа

Годовое поступление в организм взрослого человека стронция-90 с продуктами питания и питьевой водой составит 3,28×10⁴ Бк/г ((25 Бк/кг×300 кг/г растительных продуктов + 60 Бк/кг×300 кг/г продуктов животного происхождения + 10 Бк/л×2 л/сут питьевой воды)×365 дней = 32800 Бк/г = 3,28×10⁴ Бк/г), что значительно превышает допустимый предел годового поступления для данных источников, установленный для взрослого человека (1,3×10⁴ Бк/г).

В качестве мер профилактики следует рекомендовать использование в данном регионе привозных продуктов питания и питьевой воды, радиоактивность которых не превышает регламентируемых величин.

1. Учитывая большое число естественных и искусственных радионуклидов, содержащихся в объектах окружающей среды, данные о концентрации в природных объектах и о поступлении в организм людей только одного изотопа стронция-90 не являются исчерпывающими.

2. С пищей растительного и животного происхождения в организм человека могут поступать следующие радиоактивные изотопы:

• естественные — калий-40, уран-238, торий-232, радий-226, радий-228 и др.;

• искусственные — йод-131, теллур-132, цезий-134, цезий-137, стронций-89, стронций-90 и др.

3. К пищевым продуктам, накапливающим в себе наибольшие концентрации радиоактивных изотопов, относятся грибы дикорастущие, морепродукты, сушеные продукты, мясо северных оленей.

4. В пищевых продуктах нормируется содержание двух радиоактивных изотопов: стронция-90 и цезия-137.

5. Естественная радиоактивность — это самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Единицей активности является беккерель (Бк) — один распад в секунду.

6. Хроническая лучевая болезнь может развиться при длительном повторном или постоянном воздействии ионизирующих излучений в сравнительно малых дозах, но все же превышающих основные пределы доз.

7. В зависимости от характера облучения различают следующие клинические формы хронической лучевой болезни:

а) клинические формы, возникновение которых в основномобусловлено либо действием общего внешнего излучения, либопоступлением в организм изотопов, быстро и равномерно распределяющихся во всех органах и тканях;

б) клинические формы с медленно развивающимся клиническим синдромом преимущественного поражения отдельных органов, тканей и сегментов тела.

8. Различают I, II, III, и IVстепени тяжести хронической лучевой болезни.

9. Характерные изменения картины крови при хронической лучевой болезни заключаются в постепенном развитии лейкопении, нейтропении и тромбоцитопении, а при тяжелом лучевом поражении — выраженной анемии.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 1.7