Свойства радионуклида 90Sr

Стронций — 90 — чистый бета-излучатель с периодом полураспада 29.12 лет и максимальной энергией 0,54 эВ. При распаде он образует дочерний радионуклид 90Y с периодом полураспада 64 ч. Как и 137Сs, 90Sr может находиться в растворимой и нерастворимой в воде формах.

Для человека период его полувыведения стронция-90 — 90−154 суток. От депонированного в костной ткани стронция-90 страдает, в первую очередь, красный костный мозг — основная кроветворная ткань, которая к тому же очень радиочувствительная. От стронция-90 накопленного в тазовых костях, облучаются генеративные ткани. Поэтому для этого радионуклида установлены низкие ПДК — примерно в 100 раз ниже, чем для цезия-1З7.

В организм стронций-90 поступает только с пищей, причем в кишечнике всасывается до 20% от его поступления. Наибольшее содержание этого радионуклида в костной ткани жителей северного полушария было фиксировано в 1963;1965 гг. Тогда этот скачок был вызван глобальными выпадениями радиоактивных осадков от интенсивных испытаний ядерного оружия в атмосфере в 1961;1962 гг.

Источники радиоактивного стронция

Основным источником загрязнения внешней среды радиоактивным стронцием были испытания ядерного оружия и аварии на предприятиях топливно-ядерного цикла. Атмосфера — первичный резервуар 89Sr и 90Sr, откуда радионуклиды поступают на сушу и в гидросферу. Осаждение определяется гравитацией, адсорбцией на нейтральной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и удалением атмосферными осадками (дождем, снегом). Время пребывания радиоактивных аэрозолей в атмосфере составляет 30−40 суток, в стратосфере — несколько лет. Вследствие различных периодов полураспада соотношение 89Sr: 90Sr в выпадениях постоянно меняется.

Источником загрязнения внешней среды, как было отмечено, были и остаются предприятия атомной энергетики. В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов незначительны. В основном они обусловлены газообразными радионуклидами (РБГ, 14С, тритием и йодом). В условиях аварий, особенно крупных, выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов стронция, могут быть значительными. Примером являются известные аварии на промышленном реакторе в Уиндскейле (1957 г.) и ЧАЭС (1986 г.).

Процессы миграции стронция

Пищевые пути (цепи). Основные пищевые цепи миграции радиоактивного стронция:

• · атмосфера — растения — человек;
• · атмосфера — почва — растения — человек;
• · атмосфера — почва — растения — животные — человек;
• · атмосфера — водоемы — питьевая вода — человек;
• · атмосфера — водоемы — гидробионты — рыба — человек;
• · сточные воды — почва — растения — человек;
• · сточные воды — почва — растения — животные — человек;
• · сточные воды — гидробионты — рыба — человек.

Оценивая опасность загрязнения внешней среды радиоактивным стронцием, следует кратко остановиться на его миграции в природных средах. Выпавший на поверхность Земли радиоактивный стронций включается под влиянием природных факторов в процессы миграции.

Атмосферный воздух является первичным резервуаром, откуда стронций поступает в водоемы и на сушу. Осаждение радионуклидов из воздуха определяется гравитацией, оседанием на инертной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и удалением атмосферными осадками (дождем, снегом). Время пребывания частиц радиоактивного стронция в атмосфере составляет 30—40 сут, а в стратосфере — несколько лет.

После атмосферы почва становится его важнейшим депо. Радионуклиды мигрируют в горизонтальном и вертикальном направлениях. На их миграцию существенное влияние оказывают их физико-химические свойства, климатические условия, рельеф местности, вид почвы, гидрологический режим, характер растительности, агрохимические особенности ведения сельского хозяйства и др.

Почва > растения — следующее звено большинства пищевых цепочек экологического цикла переноса радиостронция из внешней среды человеку.

В растения радионуклиды могут поступать в результате непосредственного загрязнения наземных их частей в момент выпадения, пылеобразования и поглощения из почвы через корневую систему. Задержка радиоаэрозолей определяется их дисперсностью и видовыми особенностями растений. Коэффициент задержки глобального радиостронция может достигать 25%. Радиоактивные частицы с растений смываются дождем, сдуваются ветром и т. д. Время их удержания зависит от размера и вида растений. Для умеренного пояса оно составляет 1−5 недель, в среднем 2 недели. Осевший на растения радиостронций всасывается в результате активных биологических процессов. Интенсивность всасывания зависит от растворимости частиц и вида растений и может достигать нескольких процентов. Усвоение радиостронция из почвы определяется его биологической доступностью и прежде всего растворимостью, агрохимическими свойствами почвы, видом растений. Особое значение имеет содержание в почве обменного кальция. При оценке уровней загрязнения используют отношение 90Sr: Ca, выраженное в стронциевых единицах (1 СЕ = 10 ч 12 Ки 90Sr на 1 г Ca). Накопление достигает 300 ч 1000 пКи на 1 мКи/м2. В больших количествах стронций накапливается в бобовых, корнеплодах, и в меньшей мере (в 3−7 раз) в злаковых.

Животным радиоактивный стронций в основном поступает с кормом и в меньшей степени с водой (около 2%). Переход нуклида зависит от его биологической доступности, видовых и возрастных особенностей животных и их физиологического состояния. У молодых животных всасываемость стронция выше. В возрасте нескольких дней она практически достигает 100%, что связано с высокой проницаемостью стенок кишечника. С увеличением возраста всасываемость снижается.

Стронций относится к типичным остеотропным радионуклидам. По величине отложения нуклида в скелете сельскохозяйственных животных можно расположить в ряд: крупный рогатый скот < козы < овцы < свиньи < куры. Из костной ткани стронций выводится медленно. У молодых животных нуклид выводится значительно быстрее, чем у взрослых. Увеличение содержания кальция в корме ускоряет выведение. Помимо скелета наибольшая концентрация отмечена в печени и почках, минимальная — в мышцах и особенно в жире, где концентрация в 4−6 раз меньшая, чем в других мягких тканях.