Санкт-Петербургская Академия Ветеринарной Медицины

Реферат на тему:

"Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора"

Содержание:

Источники природной радиоактивности 3

Источники искусственной радиоактивности 3

Почва как исходное звено миграции радионуклидов в природной среде 4

Метаболизм радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных 6

Поступление радионуклидов в продукцию животноводства 7

Использование радионуклидов и ионизирующих излучений в животноводстве и ветеринарии 7

Радиометрия объектов ветеринарного надзора 9

Список литературы 11

Источники природной радиоактивности

Природная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами естественного происхождения, присутствующими во всех оболочках земли — литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере. Сохранившиеся на нашей планете радиоактивные элементы условно могут быть разделены на три группы.

1. Радиоактивные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств, родоначальниками которых являются уран (U²³⁸), торий (Th²³²) и актиний–уран (AcU²³⁵).

2. Генетически не связанные с ними радиоактивные элементы: калий (К⁴⁰), кальций (Ca⁴⁸), рубидий (Rb⁸⁷) и др.

3. Радиоактивные изотопы, непрерывно возникающие на земле в результате ядерных реакций, под воздействием космических лучей. Наиболее важные из них — углерод (С¹⁴) и тритий (Н³).

Естественные радиоактивные вещества широко распространены во внешней среде. Это в основном долгоживущие изотопы с периодом полураспада 10⁸–10¹⁶ лет. В процессе распада они испускают - и -частицы, а также -лучи.

Главным источником поступающих во внешнюю среду естественных радиоактивных веществ, к настоящему времени широко распространенных во всех оболочках земли, являются горные породы, происхождение которых неразрывно связано с включением в их состав всех радиоактивных элементов, возникших в период формирования и развития планеты. Благодаря деструктивным процессам метеорологического, гидрологического, геохимического и вулканического характера, происходящих непрерывно, радиоактивные вещества подверглись широкому рассеиванию.

Естественная радиоактивность растений и пищевых продуктов обусловлена поглощением ими радиоактивных веществ из окружающей среды. Из естественных радиоактивных веществ наибольшую удельную активность в растениях составляет К⁴⁰, особенно в бобовых растениях. Многие наземные растения, особенно водоросли, обладают способностью концентрировать в своих тканях радий из почв и воды, некоторые накапливают уран. Анализы различных продуктов питания показали, что радий постоянно присутствует в хлебе, овощах, мясе, рыбе и других продуктах питания.

Сельскохозяйственные животные за свою жизнь поедают растительные корма с больших площадей. Вместе с кормом в их организм поступают радиоактивные продукты деления, которые в небольших количествах не приводят к регистрируемым поражениям организма. В животных организмах К⁴⁰ обычно содержится меньше, чем в растениях. U²³⁸, Th²³² и С¹⁴ по сравнению с К⁴⁰ встречаются в биологических объектах в очень незначительных концентрациях.

Источники искусственной радиоактивности

Кроме естественных радиоактивных изотопов, существующих в природной смеси элементов, известно много искусственных, полученных в результате различных ядерных реакций (облучение устойчивых химических элементов потоками нейтронов в ядерных реакторах или бомбардировка их тяжелыми частицами — протонами, -частицами и др.) или же образующихся в результате ядерных взрывов. При ядерном взрыве образуется большое количество радиоактивных веществ как в результате процессов деления, так и при реакции синтеза легких ядер.

Из радиоактивных продуктов деления наибольшую опасность представляют Sr⁹⁰ и Cs¹³⁷. Они имеют относительную высокую энергию излучения и большой период полураспада, исключительную способность включаться в биологический круговорот веществ, а также долго задерживаться в организме животных и человека.

Почва как исходное звено миграции радионуклидов
в природной среде

Почвенная оболочка биосферы — один из основных компонентов в природе, где происходит локализация искусственных радионуклидов, сбрасываемых в окружающую человека среду вследствие его техногенной деятельности.

Сорбция радионуклидов в почве имеет двоякое значение для их миграции в биосфере и, в частности, в сельскохозяйственной сфере. С одной стороны, закрепление их в верхних горизонтах почвы — в корнеобитаемом слое растений — обеспечивает существование в природе длительно действующего источника радионуклидов для корневого накопления растениями. С другой стороны, сильная сорбция твердой фазой почвой радионуклидов ограничивает их усвоение через корневые системы растений.

В различных радиологических ситуациях, связанных с введением радионуклидов в сельскохозяйственную сферу, аккумуляция радионуклидов растениями из почвы определяет исходные масштабы включения радионуклидов в пищевые цепи в системе радиоактивные выпадения–почва–сельскохозяйственные растения–сельскохозяйственные животные–человек. С этим связано важное значение звена почва–растение в общем цикле круговорота радионуклидов в наземной среде в целом и в агропромышленной сфере в частности.

Радионуклиды, как правило, находятся в почвах в ультрамикроконцентрациях. Исключение составляет небольшая группа радионуклидов с периодами полураспада порядка десятков–сотен миллионов лет и больше. Очень низкая массовая концентрация искусственных и естественных радионуклидов в почвах и почвенных растворах обусловливает существенную зависимость поведения радионуклидов в почвах от концентрации и свойств их изотопных или неизотопных носителей (стабильных изотопов данного химического элемента или химических элементов, сходных по физико-химическим свойствам с радионуклидами).

Тритий. Н³ — единственный радиоактивный изотоп водорода (Т_1/2=12,34 года). Распад Н³ сопровождается -излучением с очень низкой энергией. В результате взаимодействия космических излучений с N, О и Ar в атмосфере образуется природный тритий. В Мировом океане находится 65 % природного Н³, на земной поверхности и в наземной биоте — 27 %. Антропогенный тритий образуется и поступает в окружающую среду при производстве ядерной энергии. Кроме того, источником поступления Н³ в окружающую среду являются испытания ядерного и термоядерного оружия. Около 99 % количества природного трития превращается в тритированную воду — Н³НО. Поведение Н3 в почве описывается закономерностями поведения воды и зависит от взаимодействия различных процессов ее переноса.

В виде Н³ОН и других соединений Н³ включается практически во все реакции, присущие биогеохимическому циклу водорода, включая процессы почвообразования, образования биоорганического вещества и др.

Углерод. Основной радиоактивный изотоп углерода — С¹⁴ (-излучатель, Т_1/2=5730 лет). Поступление С¹⁴ во внешнюю среду происходит как в результате природных явлений (космическое излучение), так и в результате антропогенных процессов (ядерные взрывы, производство ядерной энергии, сжигание ископаемого топлива, использование препаратов, меченных С¹⁴).

Миграция С¹⁴ в биосфере подчиняется закономерностям углеродного геохимического цикла. Благодаря круговороту углерода в природе происходит постоянный обмен С¹⁴ между атмосферой, с одной стороны, и гидросферой, литосферой, педосферой и живыми организмами, — с другой. В почвах С¹⁴ входит в состав гумусовых соединений, карбонатов, С¹⁴О₂ в почвенном воздухе и другие углеродсодержащие соединения. Общеизвестен метод определения возраста почв по содержанию С¹⁴.

Калий. В природной среде присутствуют три основных изотопа калия: два стабильных — К³⁹ и К⁴¹, а также один радиоактивный — К⁴⁰. К⁴⁰ является -излучателем с Т_1/2=1,2810⁹ лет. При распаде К⁴⁰ превращается в основном в стабильный изотоп кальция Ca⁴⁰.

К⁴⁰ — один из основных (по активности) естественных радионуклидов в почвах, растениях и объектах агропромышленного производства. Учитывая это, введено специальное понятие "калийный фон", отражающее вклад К⁴⁰ в суммарное содержание радионуклидов.

Уран. Природный уран состоит из 3 радиоактивных изотопов — U²³⁴, U²³⁵ и U²³⁸, причем два последних являются родоначальниками радиоактивных семейств. Наиболее важным в токсикологическом и радиологическом отношениях по химическим свойствам является U²³⁸ (Т_1/2=4,510⁹ лет, -излучатель).

Ведущим источником U в биосфере является земная кора. Содержание урана в почвах определяется, прежде всего, его концентрацией в материнских породах.

Торий. Природный торий состоит из 6 радиоактивных изотопов, а наиболее важный в радиологическом отношении Th²³² (Т1/2=1,4110¹⁰ лет, -излучатель) является родоначальником радиоактивного семейства.

Источником загрязнения внешней среды Th²³² является широкое применение фосфорных удобрений, где его содержание колеблется от 1,5 до 25 Бк/кг, и сжигание ископаемого органического топлива.

Радий. Природный радий имеет 4 основных радиоизотопа. Главный из них Ra²²⁶ (Т_1/2=1622 года, -излучатель). Для Ra²²⁶ в природе характерно рассеянное состояние. Он не входит в состав отдельных минералов, а широко распространен в виде включений во многих образованиях.

Полоний. Природный Po имеет 7 радиоизотопов: 6 короткоживущих и один — Po²¹⁰ с Т_1/2=138,4 суток (-излучатель).

Свинец. Природный свинец состоит из 4 стабильных и 4 радиоактивных изотопов. Наиболее важный из радионуклидов свинца Pb²¹⁰ является дочерним продуктом Rn²²²; в почве находится в равновесии с Ra²²⁶, его Т_1/2=19,4 года, -излучатель.

Радон. Радиологический интерес представляют два радиоизотопа Rn: прежде всего Rn²²² и несколько меньше Rn²²⁰. Rn²²² — газообразный дочерний продукт Ra²²⁶ (Т_1/2=3,825 суток, -излучатель), Rn²²⁰ — продукт распада Ra²²⁴ из семейства Th²³² (Т_1/2=54,5 с, -излучатель). Они образуются в почве из своих материнских радионуклидов, а также поступают из подстилающих пород в почву в газообразной форме. Как инертные газы Rn²²² и Rn²²⁰ мало вовлекаются в круговорот их почвы, но их роль как источников внешнего облучения (компонентов естественного фона) человека и живых организмов весьма значительная.

Стронций. Природный стронций состоит из 4 стабильных изотопов с массовыми числами 84, 86, 87 и 88. В число продуктов деления входят два радиоизотопа: Sr⁹⁰, относящийся к числу самых биологически подвижных (Т_1/2=28,1 года, -излучатель), и Sr⁸⁹, более короткоживущий радионуклид (Т_1/2=50,5 суток, -излучатель).

Цезий. Природный цезий представлен одним стабильным изотопом Cs¹³³, содержание которого в земной коре равно 6,510^-4 %. В состав продуктов деления входят два радиоизотопа — Cs¹³⁷ и Cs¹³⁴, относящихся к числу биологически подвижных в сельскохозяйственных цепочках. Cs¹³⁷ — один из основных дозообразующих радионуклидов среди продуктов деления (Т_1/2=30,17 года, - и -излучатель).

Йод. Природный йод представлен одним стабильным изотопом I¹²⁷. Среди радиоизотопов йода наиболее радиологическими значимыми являются I¹²⁹ (Т_1/2=1,5710⁷ лет, -излучатель) и I¹³¹ (Т_1/2=8,04 суток, -излучатель).

Метаболизм радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных

Поступление радионуклидов с кормом — основной источник радионуклидов для сельскохозяйственных животных, тогда как другие пути перехода радиоактивных веществ играют, как правило, незначительную роль. Попавшие в организм животных радионуклиды вступают в процессы метаболизма, включающие всасывание, передвижение по отдельным органам и тканям, депонирование и выведение. От интенсивности этих процессов зависит, в конечном счете, накопление радионуклидов в продукции животноводства.

Скорость и место всасывания радионуклидов в ЖКТ можно определить путем учета времени, в течение которого после приема содержащих радиоактивные вещества кормов или воды в крови наблюдается максимальная концентрация радионуклидов. Это время варьируется в широких пределах. Так, у жвачных F¹⁸, Na²², Mo⁹⁹ и I¹³¹, для которых отмечается максимальная концентрация в крови в течение 2–8 ч после потребления корма, всасываются в основном в верхней части ЖКТ (по-видимому, в рубце). У H³, Ca⁴⁵, Sr⁹⁰, Te¹³², Cs¹³⁷ и W¹⁸⁵ пики концентрации в крови регистрируются в более отдаленные сроки — спустя 12–60 ч после орального поступления, эти радионуклиды всасываются главным образом в средней части ЖКТ — в тонком кишечнике.

У свиней основным методом поступления из ЖКТ в кровь I¹³¹ является желудок, а у крупного рогатого скота, овец и коз — рубец, книжка и тонкий кишечник. При этом у жвачных животных скорость резорбции радионуклидов из ЖКТ в кровь медленнее, чем у животных с однокамерным желудком.

Интенсивность и величина всасывания радионуклидов зависят от химической формы соединения, в которое включен радионуклид, и его физико-химических свойств. В ЖКТ радионуклиды могут поступать в различных формах: в ионизированном состоянии, адсорбированных на поверхности растений аэрозолей, включенными в состав растительных и животных кормов, в составе оплавленных силикатных частиц разной растворимости.