07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Принципы формирования и расчета дозовой нагрузки
 12.09.2012

Величина дозовой нагрузки на сельскохозяйственные растения складывается из внешней и внутренней дозы и зависит от конкретной ситуации, в которой выращиваются растения. К наиболее значимым факторам, определяющим размер поглощенной дозы, следует отнести размер и состав радионуклидных загрязнений: время, с момента начала загрязнения; характер трофических цепей в широком смысле и т. д.
Источниками облучения растений являются: загрязненная почва, радионуклиды, некорпорированные в сами растения (поступившие в растения в результате корневого и листового поглощения) и соседние растения, также вероятно содержащие радиоактивные изотопы. Кроме того, 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, причем при внешнем облучении наиболее актуальным является у-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. Однако, учитывая, что 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-распадоv, не превысило расстояния в 30-40 км зоны от аварийного реактора) и основную дозу внутреннего облучения формируют β-активные радионуклиды, такие как 90Sr, 137Cs, 90Y. Однако при свежих выпадениях содержание α-активных радионуклидов в составе загрязнений может быть существенным, и вклад α-излучении в суммарную дозовую нагрузку значительно повышается. В этом случае приближенную мощность дозы в верхушечной меристеме Р, Гр/с, можно оценить следующим образом (Р.М. Алексахин и др., 1998):

Принципы формирования и расчета дозовой нагрузки

где 1,6•10в13 - коэффициент, учитывающий размерность единиц, Гр•кг/МэВ; С - удельная активность радионуклида в почве, Бк/кг; Еα - энергия α-излучения, МэВ; Кн - коэффициент накопления радионуклида растением, отн. ед., Км - относительное содержание радионуклида в верхушечной меристеме по сравнению с растением в целом, отн. ед.
В разделе отмечалось, что наиболее чувствительным органом растений к ионизирующему излучению является точка роста, ткани апикальной меристемы. При высоких дозовых нагрузках, равномерно распределенных по всему растению, происходит угнетение точек роста с последующим увеличением кущения, роста боковых побегов, активизации спящих пазушных почек. По мере роста растений происходит удаление точки роста растений от поверхности загрязненной почвы и тем самым снижение дозовой нагрузка от внешнего облучения на конус нарастания. Степень облиственности и ярусность растений также 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 1-3 мм. В этом случае β-излучение, наряду с у-излучением, играет значительную роль. По мере вторичного перераспределения радионуклидов в компонентах агроэкосистем в результате переноса источников ионизирующих излучений (смывание и сдувание с поверхности листьев, ветровой перенос), миграционных процессов, происходящих в почве и агротехнических мероприятий, они распределяются по пахотному слою почвы (обычно до 20 см) и за счет экранирующего влияния слоя почвы роль β-активных радионуклидов в формировании дозы внешнего облучения резко снижается.
Однако, если рассматривать общую поглощенную дозу, вклад β-излучения в ее формирование в десятки и даже сотни раз больше по сравнению с у-излучением. Особенно эта разница велика в случае мокрых выпадений, когда большая часть радионуклидов задерживается на поверхности листьев и соответственно меньшая переносится на поверхность почвы. Почва, загрязненная радионуклидом, не является изотропным источником излучений. Поэтому большое значение для формирования поглощенной дозы растений имеет степень экранирования излучения почвой, что в свою очередь определяется глубиной проникновения радионуклида в почву, ее свойствами и особенностями микрорельефа. Для разных видов микрорельефа коэффициент экранирования (отношение мощности дозы на высоте 1 м над реальной местностью к мощности дозы над плоским изотропным источником) колеблется в пределах 0,45-0,6 для пахотных почв, до 0,8 - для почв с естественным сложением. При равномерном и достаточно глубоком загрязнении почвы влияние микрорельефа на распределение поглощенной растениями дозы у-излучения не проявляется.
При облучении сельскохозяйственных животных в условиях радионуклидного загрязнения дозовая нагрузка формируется со своими особенностями. В отличие от растений, локализованных территориально, животные способны перемещаться пространственно по территории, как правило, неоднородной по радионуклидному загрязнению. Это создает различные ситуации формирования их внешнего и внутреннего облучения и сложности оценки общей дозовой нагрузки.
При оценке внешнего облучения, в зависимости от местоположения животного и характера загрязнения, возможны различные ситуации, приведенные в табл. 6.6. Ситуация 1 складывается в самом начале радионуклидного загрязнения атмосферы; ситуации 2-3 - в начальные периоды его распространения и ситуация 4 - по истечении определенного времени, когда радионуклиды естественным или антропогенным путем поступили в почву вглубь с ее поверхности.
Принципы формирования и расчета дозовой нагрузки

При формировании дозы внешнего облучения сельскохозяйственных животных актуальны у- и β-излучения, причем наибольшая дозовая нагрузка приходится на проникающее у-излучение. Обладая гораздо меньшей проникающей способностью, β-излучение воздействует только на внешние покровы животных, тогда как у-излучение от внешних источников может формировать дозовые нагрузка на внутренние органы животных. Очевидно, что β-излучение более значимо при максимальном приближении животных к загрязненному приземному слою воздуха или к поверхности загрязненной почвы (модели 2 4, табл. 6.6), поэтому наибольшие дозовые нагрузки при β-облучении животные получают, когда лежат на загрязненной почве (30-40% времени). Дозовая нагрузка внешнего облучения сельскохозяйственных животных формируется также и микрорельефом поверхности, на которой они находятся. Мощность дозы у-излучения в случае открытой местности на лугу в 1,3, а на пашне с отвалом пласта - в 2 раза меньше по сравнению с гладкой поверхностью с той же плотностью загрязнения.
Дозы у-излучения, поглощенные в воздухе и в теле животного, различаются. Значения доз зависят от того, на какой орган животного они влияют.
Максимальные дозы формируются на боковых поверхностях туловища и в области головы. По мере увеличения расстояния от кожного покрова внутрь они резко уменьшается. В центре тела доза, формируемая внешним облучением, снижается по сравнению с дозой на поверхности в 2-3 раза для овец и в 5-7 раз для крупного рогатого скота.
В качестве основной дозиметрической характеристики у-облучения кожи принято считать поглощенную дозу на глубине активно делящихся базальных клеток, равной минимальной толщине эпидермиса и составляющей 4,5 мг/см2 у крупного рогатого скота и 2,0 мг/см2 - у овец.
Дозы, создаваемые у-излучением при внешнем облучении сельскохозяйственных животных, различаются в зависимости от характера их содержания - стойлового или пастбищного (модель 5 табл. 6.6). Данные различия обусловлены экранированием излучений стенами животноводческих помещений, дозовой нагрузкой, создаваемой радионуклидами, осевшими на крышу этих помещений и сорбированных на внутренней поверхности стен (в случае попадания внутрь помещений). Кратность ослабления у-излучения стенами построек характеризуется коэффициентом защиты К - отношением мощности дозы этого излучения на открытой местности к мощности дозы внутри помещения в центре. Коэффициент защиты подвержен значительной вариации (от 3 до 98), но в первом приближении можно принять значения К для построек из дерева равным 3, а для построек из камня - 10.
При внутреннем облучении животных источниками поступления радионуклидов в организм животных являются загрязненные компоненты окружающей среды: воздух, вода, растения и частицы почвы. В соответствии с этим основные пути переноса радиоизотопов внутрь животных - это ингаляционный и пероральный. Величины потоков через эти пути зависят от конкретной ситуации, в частности от времени, прошедшего после начала выброса.
В начальный период загрязнения окружающей среды радионуклидами наиболее вероятным является ингаляционное поступление их в организм животных, когда радиоактивные аэрозоли содержатся в приземном слое воздуха. При выгуле и содержании животных на открытых площадках, а также в закрытых помещениях с доступом загрязненного воздуха, в легкие животных попадают такие радионуклиды, как 131I, 137Cs, 239Pu, 103Ru, 132Те.
В течение следующего года после выброса радионуклиды оседают из атмосферы на поверхность растений и почвы.
При потреблении данных растений животными в их организм вместе с частицами почвы попадают такие радионуклиды, как 90Sr, 131I, 134Сs, 137Cs, 141Ce, 239Pu, 99Мо, 103Ru, 105Ru, 140La.
После перераспределения радионуклидов-загрязнителей пo компонентам агроэкосистемы (более года после загрязнения), большая их часть оказывается в почве, из которой они поступают в растения через корни, загрязняя будущие корма. При использовании данных кормов перорально животные получают такие радионуклиды, как 90Sr, 137Cs, 239Pu.
Поглощенная доза внутреннего облучения животных определяется скоростью и особенностями включения радионуклидов в метаболические процессы, протекающие в организме животного, а следовательно, интенсивностью их выведения и физическими характеристиками радионуклидов (вид и энергия излучения, длительность периода полураспада). Следует отметить, что при равном по активности поступлении в организм животного 90Sr, 131I и 137Cs максимальная дозовая нагрузка от излучений 131I приходится на щитовидную железу, от 137Cs - на мышечную ткань, а от 90Sr - на костную ткань.
В значительной степени поглощенная доза внутреннего облучения определяется периодичностью поступления радионуклидов в организм животного. Очевидно, что при хроническом поступлении доза внутреннего облучения будет гораздо большей: различия могут достигать десятков, сотен и даже тысяч раз, в зависимости от времени наблюдения.
Суммарная дозовая нагрузка на человека, проживающего на загрязненной радионуклидами территории, складывется 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 (рис. 6.12).
Принципы формирования и расчета дозовой нагрузки