Методика прогнозирования загрязнения с.х. продукции и оценка

МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ И ОЦЕНКА ДОЗОВЫХ НАГРУЗОК
НА ЧЕЛОВЕКА
ОСНОВНЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ - ЗАГРЯЗНИТЕЛИ
АГРОЭКОСИСТЕМ
•
•
•
•
•
•
Для оценки радиоэкологической обстановки и степени опасности загрязнения
для населения очень важно знать, какие конкретно радионуклиды образуются в
результате той или иной аварийной ситуации и какие попадают в сферу
сельскохозяйственного производства.
В качестве примера возьмем радионуклидный выброс аварии в Чернобыле
(табл.1).
Изотопы Криптон-85 и Ксенон-133 (инертные радиоактивные газы) при выбросе
вышли из реактора почти полностью, однако из-за быстрого распада и
рассеяния в воздухе они практически не сказались на загрязнении почвы и
растительности в зоне аварии.
Первый период (период йодной опасности) вследствие достаточно короткого
периода полураспада йода был непродолжителен и завершился в течение
нескольких месяцев. Уже через 2 месяца после завершения основных
выбросов количество йода-131 уменьшилось в 250 раз.
В этот же период значительную опасность представлял и стронций-89,
цирконий-95 (твердые частицы).
Таким образом, для долгосрочного загрязнения агроэкосистем
вышеперечисленные радионуклиды не представляют опасности.
РАДИОИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ЧЕРНОБЫЛЬСКОГО ВЫБРОСА
(приведены только важнейшие радионуклиды по состоянию на 05 мая 1986г),
таблица1
Радионуклид
Криптон-85
Ксенон-133
Йод-131
Теллур-132
Цезий-137
Цезий 134
Стронций-89
Стронций-90
Цирконий-95
Рутений-103
Рутений-106
Барий-140
Церий-144
Плутоний-238
Плутоний-239
Плутоний-240
Плутоний-241
Радиоактивность
в реакторе
Бк•106
Процент
выброшенной
активности
Период
полураспада
0,033
1,7
1,3
0,32
0,29
0,19
2,0
0,2
4,4
4,1
2,1
2,9
3,2
0,001
0,0008
0,001
0,17
100
100
50
35
30
25
10
10
8
8
8
15
8
8
8
8
8
10,72 часа
5,25 дня
8,05 дня
3,26 дня
30 лет
2,06 года
50,5 дня
29,12 года
64 дня
39,3 дня
368 дней
12,7 дня
284 дня
87,74 года
~24000 лет
6537 лет
14,4 года
ОСНОВНЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ - ЗАГРЯЗНИТЕЛИ
АГРОЭКОСИСТЕМ (продолжение)
•
•
•
•
Осколочный радионуклид плутоний-239 (Т1/2 = 24100 лет),
выпадающий в виде твердых частиц, в данном случае не
представлял глобальной экологической опасности, так как
загрязнение 239Рu было отмечено только в пределах 30-ти км зоны
вокруг аварийного реактора, это зона отчуждения, проживание и
ведение сельского хозяйства в ней строго запрещено.
С точки зрения неблагоприятного воздействия радионуклидов на
человека, необходимо учитывать скорость их выведения из
организма.
Скорость выведения характеризуется биологическим периодом
полувыведения — временем, в течение которого выводится
половина поступившего в организм радиоактивного вещества (Т1/2б).
Фактическая убыль радионуклида из организма измеряется
эффективным периодом полувыведения (Т1/2эф) — временем
освобождения организма от половины депонированного вещества
путем биологического выведения и физического распада.
ВЕЛИЧИНЫ ПЕРИОДОВ ПОЛУРАСПАДА И ПОЛУВЫВЕДЕНИЯ
НЕКОТОРЫХ РАДИОНУКЛИДОВ ИЗ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
(таблица 2)
Радионуклид
131
I
90
Sr
Cs
137
239
Pu
•
•
Физический
период
полураспада
Биологический
период
полувыведения
Т1/2ф
Т1/2б
8,05 дня
29,12 года
30,174 года
~24000 лет
138 сут. (щит.железа)
7 сут. (почки)
14 сут. (кости)
35,6 лет
70 сут. (все тело)
140 сут. (мышцы)
178 лет
Эффективный
период
полувыведени
я
Т1/2эф
До 15,6 лет
50-70 сут.
175 лет
Выведение радионуклидов из организма - сложный процесс: в отдельных
органах радионуклиды имеют свой Т1/2б, который может существенно
отличаться от такового во всем теле.
Например, 131I в щитовидной железе и во всем теле имеет Т1/2б = 138 суток, в
почках — 7 суток, в костях — 14 суток. Период полувыведения для цезия-137 —
70 суток (всё тело), — 140 суток (мышечная ткань).
ОСНОВНЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ - ЗАГРЯЗНИТЕЛИ
АГРОЭКОСИСТЕМ (продолжение)
•
•






Итак, спустя короткое время после большинства аварийных ситуаций главными
радионуклидами-загрязнителями агроэкосистем становятся 137Сs и 90Sr.
Сравнивая физические, химические и биологические свойства этих
радионуклидов, можно отметить следующее:
137Сs и 90Sr имеют близкие периоды полураспада и относятся к долгоживущим
радионуклидам;
137Сs является источником β- и γ-излучений, а 90Sr - источником только βизлучения;
это означает, что 137Сs может быть источником как внешнего, так и внутреннего
облучения, а 90Sr - в основном источником внутреннего облучения;
при распаде 137Сs образуется одна β-частица, а при распаде Sr90 и его дочернего
радионуклида 90Y - две, причем энергии этих частиц больше (0,55 и 2,27 МэВ),
чем при распаде 137Сs (0,51 МэВ); это делает 90Sr более опасным радионуклидом
при внутреннем облучении;
по химическим свойствам оба радионуклида относятся к металлам - аналогам
биогенных элементов: Сs является аналогом калия, Sr -аналогом кальция;
Стронций - 90 и цезий - 137 активно вовлекаются в биологический круговорот,
поступая по пищевым цепочкам в растения, организм животных и человека;
ОСНОВНЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ - ЗАГРЯЗНИТЕЛИ
АГРОЭКОСИСТЕМ (продолжение)




•
в почвах (особенно тяжелого механического состава) радионуклиды довольно
прочно закрепляются в верхнем 0 - 5 см слое.
137Сs, для которого характерна необменная фиксация внутри кристаллической
решетки глинистых минералов почвы, менее доступен для растений, чем 90Sr,
находящийся в почвах в основном в обменном состоянии.
В наибольших количествах 90Sr поступает в продукты питания, отличающиеся
высоким содержанием кальция, например, в молоко, а 137Сs накапливается в тех
продуктах, для которых характерно повышенное содержание калия;
в организме человека и животных, стронций накапливается в основном в
костных тканях, откуда очень медленно выводится (эффективный период
полувыведения радионуклида может достигать 15,6 лет) и отрицательно влияет
на кроветворную функцию костного мозга; цезий накапливается в основном в
мышечных тканях и сравнительно быстро выводится из организма (Тэфф = 50-70
суток);
Такие неодинаковые свойства 137Сs и 90Sr определяют их различную
радиотоксичность и становятся причиной разного нормирования содержания
этих радионуклидов в почвах, в кормах, продуктах питания и организме
человека.
НОРМАТИВЫ, РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В
ПРИРОДНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ
•
•
•
•



В настоящее время в России основным документом, регламентирующим
содержание 90Sr и 137Сs в продуктах питания и сырье для их производства,
являются "Санитарные правила и нормы", принятые в 1996 году (СанПиН-01,
табл.3).
Содержание радионуклидов в кормах регламентируется “Контрольными
уровнями (КУ) содержания радионуклидов 134,137Сs и 90Sr в кормах и кормовых
добавках, импортируемых и произведенных в России”, 1994 г (табл. 4).
Для почв в настоящее время отсутствуют официально утвержденные
регламентирующие значения содержания 137Сs и 90Sr. Загрязненные территории
дифференцируются согласно “Зональному делению земель по уровню
загрязнения”(табл. 5)
Определение радиоактивных загрязнений в природных, в частности,
сельскохозяйственных объектах, включает следующие этапы:
определение наличия радиоактивного загрязнения;
идентификация (распознавание) радионуклидного состава радиоактивного
загрязнения, оценка уровня радиоактивного загрязнения путем сравнения с
существующими нормативными показателями.
оценка биологической доступности загрязнений и способности каждого
радионуклида мигрировать по пищевым цепочкам.
НОРМАТИВНЫЕ УРОВНИ СОДЕРЖАНИЯ 137Сs и 90Sr В ПРОДУКТАХ
ПИТАНИЯ (СанПиН 2.3.2.1078-01)
Таблица 3
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Продукт питания
Хлеб
Картофель
Свекла
Морковь
Капуста
Огурцы
Помидоры
Бахчевые
Лук
Молоко
Мясо
Яйца
Мед
Орехи
Масло коровье
Масло растительное
Чай
Сахар, конфеты, кондитерские
изделия
Крупа, толокно, хлопья
Макаронные изделия
Напитки безалкогольные
Зеленные
Рыба свежая и мороженая
Удельная активность
Бк/кг(л)
Цезий-137 Стронций-90
40
120
120
120
120
120
120
120
120
100
160
80
100
200
200
60
400
160
50
60
70
120
130
20
40
40
40
40
40
40
40
40
25
50
50
80
100
60
80
200
100
30
30
100
40
100
Контрольные уровни (КУ) содержания радионуклидов 134,137Cs и
90Sr в кормах и кормовых добавках, импортируемых и
произведенных в России,
таблица 4
КУ, Бк/кг, л
Виды кормов и добавок
134, 137
Cs
90
Sr
Грубые корма: сено, солома, мякина
Сочные корма: силос, сенаж, корнеплоды и др.
600
600
100
100
Зеленый корм: травы естественные, сеяные и др.
370
50
Концентрированные корма: зерно злаков,
бобовых, отруби, комбикорма
Жом, меласса, жмых, шрот, мезга, барда и др.
Мясо, рыба, субпродукты
Корма сухие животного происхождения,
мясные, мясокостные, мука кормовая
Консервы кормовые животного происхождения
с растительными и другими добавками
Молоко и заменители молочных кормов
Сухие молочные смеси и заменители
Белково-витаминные и минеральные добавки,
премиксы, корма микробиологического синтеза
600
65
600
600
600
100
100
100
600
100
370
600
370
50
100
50
ЗОНАЛЬНОЕ ДЕЛЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ ПО УРОВНЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
таблица 5
Радионуклид
137
Сs*
Плотн.
поверхн
загрязн.
Ки/км2
Среднегодовая
доза облучения
от
радиоактивн.
выпадения
1-5
1 мЗв
137
5-15
1,0-5,0 мЗв
137
>15
>3
>0,1
Более
5,0 мЗв
Сs
Сs
или 90Sr
или 239,240Pu
30-ти километровая зона вокруг
Чернобыльской АЭС и территории
загрязненные в результате аварий
Зона
проживания
Проживание с
льготным соц. –
экономическим
статусом
Проживание с
правом отселения
Отселение с
правом
получения
компенсаций и
льгот
Зона отчуждения
(отселения)
ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ, ЖИВОТНЫХ И
ЧЕЛОВЕКА
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА РАСТЕНИЯ
•
•
•
•
•
•
•
•
Величина дозовой нагрузки на сельскохозяйственные растения складывается
из внешней и внутренней дозы и зависит от конкретной ситуации, в которой
растения выращиваются.
К наиболее значимым факторам, определяющим величину поглощенной дозы,
следует отнести размер и состав радионуклидных загрязнений, время с
момента начала загрязнения, характер трофических цепей и т. д.
Источниками облучения растений являются:
загрязненная почва,
радионуклиды, инкорпорированные в сами растения, т.е. поступившие в
растения в результате корневого и листового поглощения,
соседние растения, также содержащие радиоактивные изотопы.
Суммарная дозовая нагрузка включает также облучение от природных
источников радиации - космического фона, космогенных и естественных
радионуклидов.
В условиях радионуклидного загрязнения растения подвергаются, как правило,
смешанному - внешнему и внутреннему облучению.
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА РАСТЕНИЯ
(продолжение)
•
•
•
•
•
При внешнем облучении наиболее актуальным является γ-излучение,
тогда как вкладом α-излучения и в большинстве случаев β-излучения
можно пренебречь.
При внутреннем облучении, наоборот, наибольшую значимость
приобретают α- и β-излучения.
В реальной сельскохозяйственной практике α-излучатели в составе
загрязнений обычно не встречаются. Например, после аварии на
ЧАЭС протяженность распространения 239Рu и других радиоактивных
изотопов, характеризующихся α-типом распада, не превысила
расстояния зоны отчуждения (30 км вокруг аварийного реактора).
Основную дозу внутреннего облучения формируют β-активные
радионуклиды, такие как 90Sr, 137Сs, 90Y.
При свежих выпадениях, содержание α-активных радионуклидов в
составе загрязнений может быть существенным и вклад α-излучения
в суммарную дозовую нагрузку значительно повышается.
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА РАСТЕНИЯ
(продолжение)
•
•
•
•
•
•
•
•
В этом случае мощность дозы в верхушечной меристеме Ра (Гр/с)
растений можно оценить следующим образом:
Pα = 1,6 • 10-13 • C • Eα • KH • KM, где
1,6 • 10-13 - коэффициент, учитывающий размерность единиц,
Гркг/МэВ;
С - концентрация радионуклида в почве, Бк/кг;
Eα - энергия α-излучения, МэВ;
KH - коэффициент накопления радионуклида растением, (отн. ед.);
KM - относительное содержание радионуклида в верхушечной
меристеме по сравнению с растением в целом, (отн. ед.).
Радиочувствительность разных органов растений к поглощенной
дозе неодинакова. Наиболее чувствительным к ионизирующему
излучению органом растений является точка роста или апикальная
меристема.
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА РАСТЕНИЯ
(продолжение)
•
•
•
•
•
•
При высоких дозовых нагрузках, равномерно распределенных по всему
растению, происходит угнетение точки роста, что приводит к последующему
увеличению кущения, росту боковых побегов и активизации спящих пазушных
почек.
Степень облиственности и ярусность растений оказывают влияние на
распределение дозы ионизирующих излучений по растению.
При свежих выпадениях радионуклиды-загрязнители концентрируются в
верхних слоях почвы.
Обычно глубина проникновения свежих выпадений не превышает 1-3мм.
В этом случае β-излучение (наряду с γ-излучением) имеет большое значение.
По мере вторичного перераспределения радионуклидов в компонентах
агроэкосистем в результате переноса источников ионизирующих излучений
(смывание и сдувание с поверхности листьев, ветровой перенос), ветровой и
водной эрозии почвы а так же агротехнических мероприятий, они
распределяются по всему пахотному слою почвы (обычно 0-20 см) и за счет
экранирующего влияния слоя почвы роль β-активных радионуклидов в
формировании дозы внешнего облучения снижается.
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЖИВОТНЫХ
•
•
•
•
•
При облучении сельскохозяйственных животных в условиях радионуклидного
загрязнения дозовая нагрузка формируется иначе.
В отличие от растений, локализованных территориально, животные способны
перемещаться пространственно по территории, как правило, неоднородной по
степени и составу радионуклидного загрязнения. Это создает различные
ситуации формирования внешнего и внутреннего их облучения и сложности
оценки дозовой нагрузки.
При формировании дозы внешнего облучения сельскохозяйственных
животных актуальны γ- и β-излучения, причем наибольшая дозовая нагрузка
приходится на проникающее γ-излучение.
Обладая гораздо меньшей проникающей способностью, β-излучение
воздействует только на внешние покровы животных, тогда как γ-излучение
внешних источников ионизирующего излучения может формировать дозовые
нагрузки на внутренние органы животных.
Очевидно, что β-излучение более значимо при максимальном приближении
животных к загрязненному приземному слою воздуха или к поверхности
загрязненной почвы, поэтому наибольшие дозовые нагрузки при β-облучении
животные получают, когда лежат на загрязненной почве (30-60% времени).
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЖИВОТНЫХ (продолжение)
•
•
•
•
•
•
•
Дозовая нагрузка внешнего облучения сельскохозяйственных животных
формируется также и микрорельефом поверхности, на которой они находятся.
Мощность дозы γ-излучения в случае открытой местности на лугу в 1,3 раза, а
на пашне с отвалом пласта - в 2 раза меньше по сравнению с гладкой
поверхностью с той же плотностью загрязнения.
Поглощенные дозы γ-излучения в воздухе и в теле животного различаются.
Значения доз в том или ином органе животного зависят от его расположения в
теле животного.
Максимальные дозы формируются на боковых поверхностях животного и в
области головы.
По мере увеличения расстояния от кожного покрова внутрь доза, создаваемая
γ-излучением, резко снижается. В центре тела доза, формируемая внешним
облучением, уменьшается по сравнению с дозой на поверхности в 2-3 раза для
овец и в 5-7 раз - для крупного рогатого скота.
Дозы, создаваемые γ-излучением при внешнем облучении
сельскохозяйственных животных, различаются в зависимости от их
содержания - стойлового или пастбищного.
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЖИВОТНЫХ (продолжение)
•
•
•
•
•
•
•
Кратность ослабления γ-излучения стенами построек характеризуется
коэффициентом защиты (коэффициентом ослабления).
Кос - отношение мощности дозы излучения на открытой местности к мощности
дозы внутри помещения в его центре.
Коэффициент защиты (в первом приближении) для построек и транспортных
средств приведены в таблице 6.
При внутреннем облучении животных источниками поступления радионуклидов
в их организм являются загрязненные компоненты окружающей среды: воздух,
растения и частицы почвы.
Определяющим фактором является степень загрязненности кормов.
Соответственно основные пути переноса радиоизотопов внутрь животных - это
ингаляционный и пероральный.
Поглощенная доза внутреннего облучения животных определяется скоростью и
особенностями включения радионуклидов в метаболические процессы,
протекающие в организме животного, интенсивностью их выведения и
физическими характеристиками радионуклидов (вид и энергия излучения,
длительность периода полураспада).
СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОСЛАБЛЕНИЯ ДОЗЫ РАДИАЦИИ
УКРЫТИЯМИ И ТРАНСПОРТНЫМИ СРЕДСТВАМИ
(таблица 6)
Наименование укрытий, сооружений
Открытое расположение на местности
Одноэтажные деревянные жилые дома,
деревянные животноводческие помещения
Подвал одноэтажного деревянного дома
Двухэтажные жилые деревянные дома
Одноэтажные жилые каменные дома,
каменные животноводческие помещения
Подвал двухэтажного деревянного дома
Двухэтажные жилые каменные дома
Подвал одноэтажного каменного дома
Подвал двухэтажного каменного дома
Автомобили, автобусы,крытые вагоны
Кабины трактора, бульдозера,экскаватора
Железнодорожные пассажирские вагоны
Лес
Убежища
Кос
1
2
4
8
10
12
15
40
100
2
4
3
2
1000 и
более
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЖИВОТНЫХ (продолжение)
•
•
•
•
•
При равном по активности поступлении в организм животного 90Sг, 131I
и 137Сs максимальная дозовая нагрузка от излучений 131I приходится
на щитовидную железу, от 137Сs - на мышечную ткань, от 90Sr - на
костную ткань.
Поглощенная доза внутреннего облучения определяется частотой и
длительностью поступления радионуклидов в организм животного.
При хроническом поступлении доза внутреннего облучения будет
гораздо большей: различия могут достигать десятков, сотен и даже
тысяч раз в зависимости от времени наблюдения.
Накопление радионуклидов в организме животных и в получаемой от
них продукции зависит и от других факторов: возраст и
физиологическое состояние животных, их продуктивность, тип
рациона.
Большое значение имеет возраст животного, потребляющего
загрязненный радионуклидами корм: молодые животные гораздо
активнее накапливают радионуклиды, чем взрослые и старые, что
связано с особенностью и интенсивностью обмена веществ в
молодом организме.
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА
ЧЕЛОВЕКА
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЧЕЛОВЕКА
•
•
•
•
•
•
Суммарная доза облучения человека, проживающего на территории,
загрязненной радионуклидами включает следующие воздействия естественных
и искусственных источников радиации;
Суммарное воздействие ионизирующего излучения складывается из доз
внешнего облучения от источников излучения, находящихся вне человека, и
внутреннего облучения от источников излучения, попадающих в организм
человека с воздухом, водой, пищей или другими путями.
Инструментальная оценка суммарной дозы, получаемой человеком, весьма
проблематична по техническим причинам.
В условиях радионуклидных загрязнений (по истечении нескольких лет после
аварии) основные компоненты загрязнения - долгоживущие изотопы.
В этой ситуации главным источником внешнего облучения человека является
137Сs, распад которого сопровождается β- и γ-излучениями. В частности, 137Сs
является основным загрязнителем территорий, пострадавших в результате
чернобыльской катастрофы.
Другие долгоживущие радионуклиды - 90Sr и 239Рu - не представляют опасности
как источники внешнего излучения по причине невысокой проникающей
способности β- и α-излучений.
ФОРМИРОВАНИЕ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЧЕЛОВЕКА
(продолжение)
•
•
•
•
•
Суммарную дозу часто оценивают по результатам прогностических
расчетов.
Дозу внешнего облучения рассчитывают, как правило, по
эмпирическим формулам.
Практически, источник излучения обычно распределен в окружающей
среде - почве, растениях, стенах зданий и т. д.
В этом случае доза внешнего облучения зависит от целого ряда
факторов: вида и энергии излучения радионуклида, количества
радионуклида в почве (его активности), распределения радионуклида
в слое почвы, времени нахождения человека на открытой
территории, наличия защитных сооружений, расстояния от
загрязненной поверхности и др.
В такой ситуации обычно прибегают к использованию эмпирических,
т. е. определяемых из опыта, зависимостей.
РАСЧЕТ ДОЗЫ ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
•
•
•
•
•
Эмпирическая зависимость средней годовой дозы внешнего
облучения
человека
(Dвнешн.)
от
плотности
поверхностного
загрязнения территории (аs) имеет вид:
Dвнешн (мЗв/год) ~ 0,1 • аs(Ки/км2),
В ней учитывается, что единственным источником внешнего
облучения является гамма-излучение 137Сs, при этом радионуклид
равномерно распределен в слое почвы толщиной 20см, учтено также
ослабление потока излучения при прохождении этого слоя,
учитываются усредненные условия проживания человека. Формула
может быть использована для приближенной оценки дозы внешнего
излучения.
Если рассмотреть частный случай, когда аs для 137Сs сoставляет
10Ки/км2, прогнозируемая доза внешнего облучения для работника
АПК составит приблизительно 1мЗв/год, что соответствует
допустимой общей дозовой нагрузке сверх естественного фона (НРБ99) - таблица 7
Dвнешн(мЗв/год) ~ 0,1 • аs(Ки/км2) = 0,1 • 10(Ки/км2) = 1мЗв/год.
ОСНОВНЫЕ ДОЗОВЫЕ ПРЕДЕЛЫ ПО НРБ-99
таблица 7
Нормируемые
величины
Эффективная
доза
Эквивалентная
доза за год
в хрусталике,
в коже
кистях и стопах
Дозовые пределы
лица из персонала
20 мЗв в год
в среднем за
любые
последовательные
5 лет, но не более
50 мЗв в год
лица из населения
1 мЗв в год
в среднем за
любые
последовательные
5 лет, но не более
5 мЗв в год
150 мЗв
500 мЗв
500 мЗв
15 мЗв
50 мЗв
50 мЗв
РАСЧЕТ ДОЗЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
•
•
•
•
•
Расчет дозы внутреннего облучения человека основан на
использовании дозового коэффициента (KD), установленного
Нормами радиационной безопасности (НРБ-99).
Дозовый коэффициент КD - величина ожидаемой эффективной дозы
облучения человека при поступлении 1Бк данного радионуклида
через органы дыхания или пищеварения.
Значения дозовых коэффициентов и пределов годового поступления
радионуклидов приведены в таблице 8.
Как видно из таблицы 8 для каждого радионуклида, а также для
различных путей поступления радионуклидов в живой организм
дозовый коэффициент, а значит, и ожидаемая доза облучения
человека, различны.
Это объясняют тем, что для каждого радионуклида характерны свои
вид и энергия излучения, период полураспада, физические и
химические свойства, место локализации в организме человека,
участие в обменных процессах, эффективный период полувыведения
из организма.
ДОЗОВЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ (КD) И ПРЕДЕЛЫ ГОДОВОГО
ПОСТУПЛЕНИЯ (ПГП) РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
(по НРБ-99), таблица 8
КD, мкЗв/Бк
ПГП, Бк/год
Радионуклид
с
с водой
с
с водой и
воздухом и пищей
воздухом
пищей
Для персонала:
131
I
0,0076
2 600 000
137
Сs
0,0048
4 200 000
90
Sr
0,024
830 000
239
Рu
15
1 300
Для населения:
131
I
0,072
0,18
14 000
5 600
137
Сs
0,0046
0,013
220 000
77 000
90
Sr
0,05
0,08
20 000
13 000
239
Рu
50
0,42
20
2 400
РАСЧЕТ ДОЗЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
(продолжение)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Если известна общая активность радионуклида, поступающего в
организм человека, можно рассчитать дозу внутреннего облучения:
Двнутр(мкЗв) = А • КD, где
А - активность радионуклида, поступающего в организм человека, Бк;
КD - дозовый коэффициент, мкЗв/Бк.
ПРИМЕР:
Предположим условную ситуацию, когда человек ежедневно
питается продовольственными продуктами, содержащими 137Сs и 90Sr
на уровне значений, разрешенных СанПиН-01 (табл.3).
Рассчитаем поступление этих радионуклидов в организм человека за год.
Расчет проведем для 12 наименований продуктов питания (табл.9).
Величину дозовых коэффициентов для 137Сs и 90Sr возьмем из таблицы 7 (для
населения).
Используя дозовые коэффициенты, получим дозы внутреннего облучения,
соответствующие каждому радионуклиду, и суммарную дозу.
РАСЧЕТ ДОЗЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ЗА СЧЕТ
ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ПРИ СОДЕРЖАНИИ 137Cs И 90Sr, РАВНОМ
УКАЗАННОМУ В СанПиН-01, таблица 9
Поступление в
Годовое
организм
по СанПиН,
потребление,
человека,
Бк/кг,л
кг
Бк/год
Радионуклид
137
90
137
90
Сs
Sr
Сs
Sr
100
40
20
4000
200
120
120
40
14400 4800
9
120
40
1080
360
9
120
40
1080
360
42
120
40
5040
1680
15
120
40
1800
600
Доза
Продукт
питания
Хлеб
Картофель
Свекла
Морковь
Капуста
Огурцы
Помидоры
22
120
40
Бахчевые
20
120
40
Лук
10
120
40
Молоко
300
100
25
Зеленые овощи
10
120
40
Мясо
60
160
50
ИТОГО
Дозовый коэффициент КD, мкЗв/Бк
Доза облучения человека, мкЗв/год
Суммарная доза облучения человека, мкЗв/год
Дозовый предел для населения по НРБ-99,
мкЗв/год
2640
880
2400
800
1200
400
30000 7500
1200
400
9600
300
74440 18280
0,013
0,080
968
1462
2430
1000 (1 мЗв/год)
•В примере суммарная доза
облучения человека равна 2430
мкЗв/год.
•Полученная при расчете
суммарная доза (которая не
включает дозу внешнего
облучения) в 2,4 раза превышает
установленный НРБ-99 предел,
который равен 1000 мкЗв/год.
•Это свидетельствует, с одной
стороны, об очень жестких
регламентах дозовой нагрузки в
нашей стране, с другой - о
несовершенстве дозового
коэффициента, являющегося
условной интегральной
величиной, не всегда
соответствующей
регламентирующим нормам.
ПРОГНОЗ ДОЗЫ ОБЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
ПРОГНОЗ ДОЗЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
•
•
•
•
Для прогноза доз внутреннего облучения, получаемых за счет
продуктов питания, необходима следующая информация:
Знание годового потребления (ГП) человеком различных продуктов
питания.
Знание содержания отдельных радионуклидов в продуктах питания,
составляющих рацион. Данную информацию берут или из
прогнозных оценок уровней загрязнения продуктов питания, или
непосредственно на основании прямых измерений содержания
радионуклидов в продуктах питания.
Знание значений дозовых коэффициентов КD для радионуклидов,
которыми загрязнены продукты питания.
ПРОГНОЗ ДОЗЫ ОБЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
•
Очень важно дать оценку структуры дозовых нагрузок, т. е. оценить вклад в
общую нагрузку каждой составляющей: отдельных продуктов питания, воды,
внешнего облучения и др.
ПРОГНОЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ
ПРОДУКЦИИ
РАДИОНУКЛИДАМИ
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
•
•
•
•
•
•
В зависимости от поставленных задач прогнозы разделяют на
краткосрочные и длительные.
Краткосрочные прогнозы делают обычно ориентировочно на
начальном этапе радионуклидного загрязнения.
Долговременный прогноз делается только после уточнения
радиационной обстановки и вида радионуклидных выпадений.
Он предусматривает решение проблемы ведения дальнейшего
производства продукции.
Прогноз уточняется и корректируется с течением времени по мере
распада радионуклидов, миграции долгоживущих радионуклидов и
изменения их биологической доступности.
Для
прогнозных
оценок
радиоэкологического
загрязнения
сельскохозяйственной продукции необходим определенный минимум
исходной информации, без которой прогноз невозможен.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ (продолжение)
•





Оценки
размеров
возможного
радиоактивного
загрязнения
сельскохозяйственной продукции и соответствующих дозовых
нагрузок от внутреннего облучения при потреблении такой продукции
дают возможность:
определить целесообразность производства той или иной продукции
на имеющихся землях;
выяснить возможность прямого использования продукции или
необходимость ее переработки;
выявить критические продуктов питания и разработать рекомендаций
по изменению структуры пищевых рационов населения;
определить необходимость проведения и эффективность защитных
мероприятий для снижения загрязнения продукции;
определить целесообразность изменений структуры посевных
площадей и выработать рекомендаций по размещению культур по
индивидуальным участкам (полям);
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ (продолжение)


•
•
определить возможность проживания на загрязненной местности и
разработать ограничительные условия проживания и хозяйственной
деятельности;
разработать мероприятия на случай возникновения чрезвычайной
ситуации.
Прогноз позволяет предупредить или сократить непроизводительные
затраты труда и средств на выращивание урожая при сомнительных
шансах на получение достаточно чистой продукции.
Расчет прогнозируемого загрязнения продукции и оценка дозовых
нагрузок на человека при известных средних уровнях поверхностного
загрязнения земель имеет весьма приблизительный характер из-за
множественности факторов, влияющих на интегральные дозы
внешнего и внутреннего облучения, высокой вариабельности этих
факторов, а также большой пестроты распределения радионуклидов
по территории
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНИМУМА ИСХОДНОЙ
ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПРОГНОЗНЫХ ОЦЕНОК
1. Уровни радионуклидной загрязненности почв данной территории.
•
•
•
•
Эта информация должна отражать пестроту загрязнений не только в пределах
одного крупного хозяйства, но, желательно, и одного поля.
Эта информация должна содержать данные по уровням загрязнения территории
отдельными радионуклидами 137Сs, 90Sr и другими:
в единицах удельной активности почвы ап, обычно в Бк/кг
единицах плотности поверхностного загрязнения аs, в Ки/км2.
2. Характеристика почвенного покрова территории.
•
Тип почв, уровень окультуренности и гранулометрический состав пахотных
почв и сенокосно-пастбищных угодий.
3. Сведения о направлении хозяйственной деятельности предприятия:
•
основная производимая продукция, соотношении в производстве
растениеводческой и животноводческой продукции.
4. Сведения о структуре посевных площадей и севооборотах, а также их
размещении на территории
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНИМУМА ИСХОДНОЙ
ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПРОГНОЗНЫХ ОЦЕНОК (продолжение)
5. Сведения о обработке почв, применению удобрений, мелиорантов.
6. Сведения о животноводческом секторе хозяйства:
•
его направленность, формирование кормовой базы, рационы питания в
стойловый и пастбищный периоды.
7. Сведения о коэффициентах накопления (КН) радионуклидов
сельскохозяйственными растениями и кормовыми культурами или
коэффициентах перехода радионуклида из почвы в растения (КП)
•
•
•
•
•
КН = ар/ап, где ар - удельная активность данного радионуклида в растении, ап удельная активность почвы.
Величина КН позволяет прогнозировать содержание радионуклида в растениях
по его содержанию в почве.
КП = ап/аs - численно равен удельной активности растения при уровне
загрязнения почвы в 1 Ки/км2.
аs - плотность поверхностного загрязнения.
В табл. 11 для 137Cs и табл.12 для 90Sr приведены обобщенные и усредненные
значения КП.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНИМУМА ИСХОДНОЙ
ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПРОГНОЗНЫХ ОЦЕНОК (продолжение)
Переход
Корма — Мясо говяжье
Корма — Молоко коровье
КПрац
137
90
Cs
Sr
0,04
0,006
0,01
0,001
Коэффициенты перехода радионуклидов из суточного рациона кормов в
1кг(л) продукции животноводства (таблица 10)
8. Сведения о коэффициентах перехода радионуклида из суточного рациона
сельскохозяйственных животных (КПрац) - табл.10.
9. Сведения о изменении удельной активности при переработке
сельскохозяйственного сырья в готовый продукт (kпп).
•
При переработке в несколько этапов - сведения об изменении концентрации
радионуклида на каждом этапе переработки.
•
Значения Кпп для некоторых видов сельскохозяйственной продукции
представлены в таблице 13
Усредненные значения коэффициентов перехода (КП) 137Cs в растения из
почвы ([Бк/кг]/ [Ки/км2]), таблица 11
среднесуглинистые
тяжелосуглинистые
Серые лесные
средне-суглин.
Черноземы
выщелоченные
Черноземы
типичные
740 600
530
450
370
400
200
150
Сеяные травы
(сено)
Вико-овсяная
смесь
(зеленый корм)
Кукуруза на силос
Кормовая свекла
Овес (зерно)
Ячмень (зерно)
Яровая пшеница
(зерно)
Озимая пшеница
(зерно)
Озимая рожь
(зерно)
Картофель
(клубни)
Свекла столовая
Морковь
Капуста ранняя
Капуста поздняя
Огурцы
Помидоры
Тыквенные
Лук (луковицы)
Чеснок (луковицы)
Зеленные овощные
220 150
40 20
100
15
60
5
40
2
40
2
40
2
40
2
20
35
7
4
12
5
5
5
3
4
5
4
4
2
1,5
4
2
3
3
1
0,7
20
10
15
6
7
7
3
3
4
2
2
2
2
2
1
10
3
2,5
2
1,5
2
1
0,5
8
10
20
10
10
7
1,2
1,0
1,2
0,7
1,0
3
7
2,8
15
8
6
4
0,9
0,8
0,8
0,5
0,8
2
2,3
6
12
7
5
3
0,8
0,7
0,7
0,4
0,7
2
1,8
4
9
5
3
1,3
0,6
0,5
0,5
0,4
0,5
1,5
1,3
3
7
4
2
1
0,4
0,3
0,4
0,3
0,4
1
1,5
3
6
5
3
1,2
0,5
0,5
1
2
4
4
1,5
0,8
0,3
0,3
0,5
2
3
3
1
0,5
0,2
0,2
супесчаные
Травы с
естественных
угодий (сено)
Культуры
песчаные
легкосуглинистые
Дерново-подзолистые
почвы
Усредненные значения коэффициентов перехода (КП) 90Sr в
растительную продукцию из почвы ([Бк/кг]/ [Ки/км2]), таблица 12
2000
220
1500 1000 400
150 120 90
300
50
500
70
100
20
450
150
220
150
120
40
40
100
220
100
60
45
60
25
50
300
100
150
100
100
30
30
75
150
80
45
30
40
20
40
250
80
110
80
70
25
25
65
110
60
35
25
20
15
25
150
70
70
65
50
15
15
50
80
45
25
15
15
8
15
100
60
50
60
30
10
10
30
60
30
15
10
10
5
12
150
60
60
70
45
15
15
40
70
40
18
12
13
6
20
20
20
5
5
6
30
25
10
5
6
3
600
400
300
200
150
Тяжелосуглинистые
500
Среднесуглинистые
2000
Легко
суглинистые
10000 6000 4000 2500 1500
Супесчаные
Черноземы
выщелоченные
Травы с естественных
угодий (сено)
Сеяные травы (сено)
Вико-овсяная смесь
(зеленый корм)
Кукуруза на силос
Кормовая свекла
Овес (зерно)
Ячмень (зерно)
Яровая пшеница
(зерно) пшеница
Озимая
(зерно) рожь (зерно)
Озимая
Картофель (клубни)
Свекла столовая
Морковь
Капуста ранняя
Капуста поздняя
Огурцы
Помидоры
Тыквенные
Лук (луковицы)
Чеснок (луковицы)
Зеленные овощные
Песчаные
Культуры
Серые лесные
средне-суглинист.
Дерново-подзолистая
почва
Уменьшение содержания радионуклидов в
сельскохозяйственной продукции при переработке (таблица 13)
Мероприятия
Коэффициент потери
активности при
переработке, kпп
137
Cs
90
Sr
Помол зерна на муку
Производство крупы из зерна
Промывание овощей и картофеля
Срезание головок корнеплодов,
удаление кроющих листьев
0,4-0,7
0,4-0,7
0,1-0,5
0,4-0,7
0,4-0,7
0,1-0,5
0,1-0,5
0,1-0,5
Производство осветленных соков
Производство компотов, варений, джемов
Очистка картофеля
Переработка картофеля на крахмал
Переработка зерна на крахмал
Переработка зерна на спирт
Переработка молока на:
обезжиренное молоко
сливки
творог обезжиренный
масло
масло топленое
Непродолжительное вымачивание мяса
в воде или солевом растворе
0,3-0,4
0,5
0,8
0,02
0,02
0,001
Мало данных
0,5
0,8
0,02
0,02
0,001
0,8
0,15
0,10
0,025
<0,01
0,9
0,07-0,10
0,12
0,015
<0,01
0,3-0,5
0,15-0,30
0,05
0,3-0,5
0,5-0,7
0,05
Вываривание мяса (около 0,5 часа)
Перетапливание сала
ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА
•
•
•
•
•
Простым способом расчета ожидаемого уровня загрязнения продукции
растениеводства и животноводства является использование метода
коэффициентов перехода.
Метод основан на последовательном рассмотрении всего пути радионуклида от
почвы через растения и животных - до человека по пищевым (трофическим) и
технологическим цепочкам.
Переход радионуклидов на каждом звене этих цепочек предполагается
пропорциональными их содержанию в предшествующем элементе цепи.
Итак, для завершения прогноза содержания радионуклидов в
сельскохозяйственной продукции необходимо все отдельные звенья
переходов радионуклидов:
почва —> растение; растения —> сельскохозяйственные животные;
растительное сырье —> готовый продукт и другие выстроить в одну общую
последовательную цепочку, которую можно назвать производственнотрофической цепью радионуклидов.
Эта цепочка представляет собой схему движения радионуклида от первичного
источника, т. е. почвы, до готового продукта питания и затем - до человека.
ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА (продолжение)
Поступление радионуклидов в организм человека с продукцией
растениеводства
Кпп
КП*
ПОЧВА
аs
•
•
•
•
•
•
•
РАСТЕНИЕ
ар
ГП
ПРОДУКЦИЯ
РАСТЕНИЕВОДСТВА
апр
ЧЕЛОВЕК
Агод
as – плотность поверхностного загрязнения почвы (Ки/км2);
ар – ожидаемое содержание радионуклида в хозяйственной части урожая (Бк/кг);
апр – содержание радионуклида в продукции растениеводства (Бк/кг);
Агод – суммарная активность радионуклида, поступающего в организм человека
за год (Бк/год);
КП* - коэффициент перехода (КП* = ар / аs);
kпп – коэффициент потерь радионуклида в процессе переработки растительной
продукции (kпп = апр / ар);
ГП – годовое потребление продукта.
апр
Сумма Асут =
1Асут + …nАсут
С/Х
животные
Продукция
животн.
ГП
ЧЕЛОВЕК
Агод
1…n
Кормовые
растения
КПрац
ар
1,2,3…n
ПОЧВА
аs
КП*
Поступление радионуклидов в организм человека с
продукцией животноводства.
ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА (продолжение)
ПОСТУПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА С
ПРОДУКЦИЕЙ ЖИВОТНОВОДСТВА
(условные обозначения)
•
•
•
•
•
•
as – плотность поверхностного загрязнения почвы (Ки/км2);
ар – ожидаемое содержание радионуклида в хозяйственной части
урожая (Бк/кг);
Асут - ожидаемое содержание радионуклида в отдельных кормах,
потребляемое животными за сутки, Бк/сутки;
Сумма Асут – ожидаемое содержание радионуклида во всем рационе
кормов, потребляемое за сутки;
апр – содержание радионуклида в продукции животноводства (Бк/кг);
Агод – суммарная активность радионуклида, поступающего в организм
человека за год, Бк/год.
ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА (продолжение)
•
•
•
•
При прогнозной оценке уровня загрязнения продукции целесообразно
дифференцировать расчеты для частного и общественного секторов,
поскольку эти уровни могут существенно различаться.
Причина различий состоит в использовании разных технологий
выращивания культур и производства животноводческой продукции,
в различном соотношении кормов, полученных с естественных
угодий и с пахотных почв.
На последнем этапе прогнозной оценки суммируются дозы внешнего
и внутреннего облучения человека от разных радионуклидов и
продуктов питания, и эта величина - суммарная годовая доза
облучения человека - сравнивается с основным дозовым пределом
для населения 1 мЗв / год.
На основании полученных данных дается оценка возможности
ведения сельскохозяйственного производства на данной территории
и разрабатывается система мероприятий, направленных на снижение
загрязнения продукции и уменьшение воздействия радиации на
организм человека.
ПРИМЕР ПРОГНОЗНОГО РАСЧЕТА СОДЕРЖАНИЯ
РАДИОНУКЛИДОВ В ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА И
ЖИВОТНОВОДСТВА
ПРОДУКЦИЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА
•
•
•
•
•
•
•
Исходные данные для расчета - уровень содержания радионуклидов в почве.
Их можно получить или путем прямого анализа, или по имеющимся
картографическим данным.
В первом случае результат анализа бывает выражен в единицах удельной
активности, например в нКи/кг или Бк./кг.
Умножая его значение на коэффициент накопления в растениях, мы получаем
непосредственно оценку ожидаемого содержания активности в растениях в тех
же единицах, только уже не на массу почвы, а на растительную массу.
Картографические данные выражены обычно в плотностях поверхностного
загрязнения, т.е. в единицах (Ки/км2) или (Бк/м2).
Для определения ожидаемого накопления радионуклидов в растениях (по
коэффициентам накопления) потребуется либо предварительно пересчитать
поверхностную плотность загрязнения в единицы удельной активности, либо
использовать модифицированные значения коэффициента накопления или
перехода (КП), в скрытой форме включающие такой пересчет.
Пересчет загрязнения почвы из аs единиц поверхностной плотности (Ки/км2) в
единицы ар удельной активности (нКи/кг или Бк/кг) производится с учетом
массы почвы, приходящейся на 1 км2 в слое 0-20см (для пахотных почв) или в
слое 0-10 см (для целинных земель, учитывая меньшую глубину распределения
радионуклидов).
ПРОДУКЦИЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА (продолжение)
•
•
•
•
•
•
Определение массы загрязненного слоя на площади в 1 км2.
Принимая среднюю плотность почв за 1,5 г/см3, массу 20-см слоя
определяют равной 3·108 кг (или 1,5·108 кг в 10-см слое). {Объем
пахотной почвы -1км2 (1010 см2) 20см =21011 см3. Масса почвы - 1,5
г/см3 • 2 • 1011 см3 = 3 · 108 кг - на 1км2 }.
Следовательно, пересчет от единиц (Ки/км2) к единицам (нКи/кг)
потребует деления аs на коэффициент 0,3 в случае почвы пахотной
или 0,15 - непахотной. {1 Ки/км2 =109 нКи/км2; для пахотной почвы ар =
(аs·109 нКи/км2) / (3·108кг/км2 ) =10 / 3 (нКи/кг) ~ аs / 0,3 (нКи/кг)}.
При пересчете от (Ки/км2) к (Бк/кг) удобнее умножать на
коэффициенты 123 (пахотная почва) или 246 (непахотная почва).
1 Бк = 2,7 ·10-11 Ки или 1 Ки = 3,7 ·1010 Бк.
Поскольку 1 Ки = 3,7 • 1010 Бк, а массу пахотного слоя почвы на
площади 1 км2 выше подсчитали равной 3 • 108 кг, нетрудно найти
пересчетный коэффициент для перехода от одной единицы
измерения к другой:
1Ки/км2 = 3,7 • 1010 Бк / 3 • 108 кг (на 1 км2) = 123 Бк/кг - для пахотной
почвы.
ПРОДУКЦИЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА (продолжение)
•
Следует отметить, что значения ар или as - это единственная исходная
информация по радионуклидному загрязнению, необходимая для
прогностического расчета. Остальные показатели и характеристики
относятся к природно-хозяйственным условиям данной территории.
ПРИМЕР 1
Условия: почва - чернозем выщелоченный, плотность поверхностного загрязнения
(аs) составляет 10 Ки/км2 по 137Сs и 1 Ки/км2 по 90Sr.
Картофель.
•
По справочным данным находим величины КП для данной культуры,
выращенной на черноземе выщелоченном, которые равны 2 и 6 соответственно
для 137Сs и 90Sr.
•
Поскольку активность получаемой “сырой” продукции (удельная активность) ар
= аs КП, то прогнозируемое содержание 137Сs в картофеле составит 20 Бк/кг, и
90Sr - 6 Бк/кг. Сравниваем эти величины с нормативами СанПиН-01.
•
Эти величины существенно ниже действующих нормативов СанПиН-01 (120
Бк/кг для 137Сs и 40 Бк/кг для 90Sr).
ПРОДУКЦИЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА (продолжение)
•
•
•
•
При дальнейшей переработке картофеля в готовую продукцию за
счет отброса очисток удельная активность продукции еще более
снизится и с учетом коэффициента потери активности (kпп=0,8)
составит 16 и 4,8 Бк/кг соответственно по 137Сs и 90Sr.
Если произвести переработку на крахмал (kпп = 0,02), произойдет
дальнейшее снижение удельной активности.
Итак, примем для картофеля содержание радионуклида в готовой
продукции (Апр): Апр = 16 Бк/кг (для 137Сs) и Апр = 4,8 Бк/кг (для 90Sr).
Эти данные используем в дальнейших расчетах.
Подобным же образом оценивают уровень предполагаемого
загрязнения во всей продукции растениеводства. Полученные
данные являются основанием для продолжения производства
продукции, в том случае, если уровень прогнозируемого загрязнения
не выходит за рамки действующих нормативов.
ЖИВОТНОВОДЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ
•
•
•
В данном случае прогнозная оценка загрязнения несколько сложнее,
поскольку переход радионуклидов в молоко и мясо происходит из
различных составляющих рациона животного, имеющих разный
уровень загрязнения.
Кроме того, кормовой рацион животных различен в стойловый и
пастбищный
периоды,
что
ставит
перед
необходимостью
дифференцированных прогнозных оценок для этих периодов.
Обычно в стойловый период уровень загрязнения продукции,
особенно в общественном секторе, уменьшается вследствие
снижения в рационе удельного веса сена и трав с естественных
угодий.
ПРИМЕР 2
Условия: почва - чернозем выщелоченный, плотность поверхностного загрязнения
(аs) составляет 10 Ки/км2 по 137Сs и 1 Ки/км2 по 90Sr (те же, что и для картофеля),
рацион кормления животных соответствует стойловому содержанию (табл. 14).
ЖИВОТНОВОДЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ (продолжение)
Суточный рацион (СР) кормления животных при
стойловом содержании, кг/сутки (таблица 14)
Корма
Сено многолетних трав
Кукуруза на силос
Концентраты (зерно ячменя)
•
•
Количество,
кг/сутки
4
20
2
Произведем расчет загрязнения молока и мяса с учетом рациона
стойлового периода, данные сведем в таблицу 15.
Для расчета необходимо знание коэффициентов КП в растительную
продукцию из почвы для рациона животных,
и коэффициенты
переход радионуклидов КПрац радионуклидов из суточного рациона в
продукцию животноводства.
ЖИВОТНОВОДЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ (продолжение)
•
•
•
•
•
•
Суммарное количество радионуклида, поступающего с пищей,
определяется с учетом усредненного суточного рациона животных
(СР), основу концентрированных кормов составляет зерно ячменя.
Результат расчета суммируется по всем компонентам рациона и всем
радионуклидам, представляющим интерес (обычно это 137Сs и 90Sr).
Данные представлены в табл. 15.
Для каждого компонента рациона животного определяется ар = аs• КП активность (удельная) “сырой” продукции и суммарное суточное
поступление по каждому радионуклиду: Асут - суммарное количество
нуклида в каждом из кормов суточного рациона.
Апр = Сумма (Асут • КПрац) - содержание радионуклида в продукции
животноводства
Полученные расчетные значения содержания радионуклидов в мясе
и молоке необходимо сравнить с нормами Сан ПиН-01.
Полученные в данном примере расчетные значения содержания
радионуклидов в мясе и молоке не превышают уровней,
регламентируемых действующими нормативами.
ЖИВОТНОВОДЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ (продолжение)
90
Sr
Апр
40
400
1600
20
1
10
200
2
4
2
100
20
100
40
400
20
60
60
1200 1640
2
20
20
40
1840
0,01
0,04
18,4 73,6
Мясо
Молоко
4
Мясо
Бк
Общее суточное
поступление ΣАсут,
Асут =ар•СР, Бк
ap=аs•КП Бк/кг
Суточный рацион
животных, СР
Сено многолетних трав
Силос
кукурузный
Концентраты*
Сено многолетних трав
Силос
кукурузный
Концентраты*
СР, кг КП
КПрац
Молоко
137
Сs
Радионуклид
Пример прогнозного расчета загрязнения радионуклидами
продукции животноводства (таблица 15)
0,003 0,006 4,92 9,84
ПРИНЦИП ПРОГНОЗНОЙ ОЦЕНКИ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА НАСЕЛЕНИЕ
ЗА СЧЕТ ВНЕШНЕГО И ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
ПРОГНОЗ ДОЗЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
•
•
•
•
•
•
•
Для прогноза доз внутреннего облучения, получаемых за счет продуктов
питания необходима следующая дополнительная информация:
1. Знание годового потребления (ГП) человеком различных продуктов питания.
В табл. 16 приведен рацион “среднестатистического” сельского жителя России.
2. Знание содержания отдельных радионуклидов в продуктах питания,
составляющих рацион.
Данную информацию берут или из прогнозных оценок уровней загрязнения
продуктов питания, или непосредственно на основании прямых измерений
содержания радионуклидов в продуктах питания.
3. Знание значений дозовых коэффициентов КD для радионуклидов, которыми
загрязнены продукты питания.
Для 90Sr и 137Сs при их поступлении в организм с пищей и водой значения КD
составляют соответственно 0,080 и 0,013 мкЗв/Бк.
Более высокое значение дозового коэффициента для 90Sr связано, прежде
всего, с его более медленным выведением из организма по сравнению с 137Сs.
ПРИНЦИП ПРОГНОЗНОЙ ОЦЕНКИ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА НАСЕЛЕНИЕ
ЗА СЧЕТ ВНЕШНЕГО И ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
ПРОГНОЗ ДОЗЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
ПРОДУКТ
Хлеб
Картофель
Овощи
Молоко
(и молочные продукты)
Мясо
Количество,
кг/год
100
120
70
300
•
•
60
Среднее годовое потребление (ГП)
продуктов питания для сельского
жителя, кг/год, табл.16
•
Рассчитаем годовые дозовые
нагрузки, получаемые населением
за счет потребления картофеля,
молока и мяса, уровень загрязнения
которых был спрогнозирован выше.
Опыт показывает, что за счет трех
основных продуктов питания
человек получает приблизительно
1/ часть суммарной допустимой
3
дозы, составляющей 1000 мкЗв/год
(1 мЗв/год).
Потребление остальных продуктов хлеба, овощей, фруктов - лишь
незначительно увеличит дозу
внутреннего облучения.
ПРИНЦИП ПРОГНОЗНОЙ ОЦЕНКИ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА НАСЕЛЕНИЕ
ЗА СЧЕТ ВНЕШНЕГО И ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
ПРОГНОЗ ДОЗЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ
ПРИМЕР 3
Условия: почва - чернозем выщелоченный, плотность поверхностного
загрязнения (аs) составляет 10 Ки/км2 по 137Сs и 1 Ки/км2 по 90Sr.
Рацион кормления животных соответствует стойловому содержанию
(табл. 14). Рацион населения соответствует рациону
среднестатистического сельского жителя России (табл.16)
• Прогнозное содержание радионуклида Апр в продуктах питания для
картофеля, молока и мяса было рассчитано выше.
• Данные расчета сведены в таблицу 17.
• Суммарная доза внутреннего облучения за счет трех видов
продуктов (картофеля, молока и мяса) составила 365 мкЗв/год (при
условии одновременного воздействия 137Cs и 90Sr).
Картофель
Сs Молоко
Мясо
Картофель
90
Sr Молоко
Мясо
137
Бк/кг
16,0
18,4
73,6
4,8
4,9
9,8
ГП,
кг
120
300
60
120
300
60
1920
5520
4416
576
1470
588
25
72
57
46
118
47
Сумма Dвнутр,
мкЗв/год
апр,
Dвнутр=Агод• КD,
мкЗв/год
Продукт
питания
Агод= апр• ГП, Бк
Радионуклид
Пример прогнозного расчета доз внутреннего облучения,
получаемых за счет потребления картофеля, молока и мяса
(таблица 17)
365
ПРОГНОЗ ОБЩЕЙ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЧЕЛОВЕКА
•
•
•
•
Общая дозовая нагрузка на население складывается из внешней и
внутренней дозовой нагрузки.
Кроме того, определенную долю в формирование дозовой нагрузки
вносят источники питьевой воды. Использование для питья воды из
местных естественных источников не увеличит существенно дозу
внутреннего облучения, если используются грунтовые воды, которые
при
их
глубоком
залегании
практически
не
загрязнены
радионуклидами.
В примерах расчет выполняли для условий выщелоченных
черноземов, т. е. лесостепной зоны, в которой, как правило,
наблюдается глубокое залегание грунтовых вод.
Современные нормы содержания радионуклидов в питьевой воде
достаточно жесткие и составляют для суммы β-излучателей 1 Бк/л
(СанПиН-01). При годовой норме потребления питьевой воды 1000л,
даже если все загрязнение будет представлено 90Sr, доза внутреннего
облучения за счет воды (Dводы) не превысит 80 мкЗв/год
(экспериментальные данные).
ПРОГНОЗ ОБЩЕЙ ДОЗОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЧЕЛОВЕКА (продолжение)
•
•
Итак, для (аs =10 Ки/км2 по 137Сs):
Dвнутр = СУММА Dвнутр + Dводы = 365 мкЗв/год + 80 мкЗв/год =
445мкЗв/год
•
•
Dвнешн (мЗв/год) = 0,1 • аs (137Сs, Ки/км2) = 0,1 • 10 =1 мЗв/год (1000мкЗв/год)
Dобщ = Dвнеш + Dвнутр = 445 + 1000 = 1445 мкЗв/год при норме для населения, 1000
мкЗв/год.
•
Суммарная дозовая нагрузка с учетом внешнего облучения
превышает допустимый уровень, при этом основной вклад в
превышение вносит доза внешнего облучения ( 1мЗв/год)
•
Таким образом, знание структуры каждой дополнительной дозовой
нагрузки, наряду с ее общей оценкой, является основой для
правильного выбора и разработки системы мероприятий,
направленных на уменьшение отрицательного влияния
радионуклидного загрязнения территории на ее население.
КОНЕЦ