Какой период полураспада йода 131. Радиоактивные изотопы, образующиеся при делении(Дайджест)
Подробности Родительская категория: Зона отчуждения Категория: Радиоактивное загрязнение
Представлено последствия выброса радиоизотопа 131 I после аварии на ЧАЭС и описание биологического действия радиойода на организм человека.
Биологическое действие радиойода
Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., бета- и гамма-излучатель. Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе (7,3 МКи), был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы . Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.
Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу - дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей - 300 рад, у взрослых - 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.
Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов. В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.
Профилактика поступления йода-131 в организм человека
Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131 I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.
Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.
Загрязнение окружающей среды 131 I после аварии на ЧАЭС
Интенсивное выпадение 131 I в городе Припять началось по-видимому, в ночь с 26 на 27 апреля. Поступление его в организм жителей города происходило ингаляционным путем, а следовательно - зависело от времени пребывания на открытом воздухе и от степени проветривания помещений.
Значительно серьезнее была обстановка в селах, попавших в зону радиоактивных выпадений. Вследствие неясности радиационной обстановки не всем сельским жителям была своевременно проведена йодная профилактика. Основным путем поступления 131 I в организм был пищевой, с молоком (до 60% по одним данным, по другим данным - до 90%). Этот радионуклид появился в молоке коров уже на вторые-третьи сутки после аварии. Надо отметить, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади 150 м 2 и является идеальным концентратором радионуклидов в молоке. 30 апреля 1986 г. Минздравом СССР были даны рекомендации о повсеместном запрете потребления молока от коров, находящихся на пастбищах, во всех районах, примыкающих к зоне аварии. В Белоруссии скот еще находился на стойловом содержании, но в Украине коровы уже паслись. На государственных предприятиях этот запрет сработал, а вот в личных хозяйствах запретные меры обычно срабатывают хуже. Надо отметить, что в Украине тогда около 30% молока потреблялось от личных коров. В первые же дни был установлен норматив на содержание йода-13I в молоке, при соблюдении которого доза на щитовидную железу не должна была превысить 30 бэр. В первые недели после аварии концентрация радиойода в отдельных пробах молока превышала этот норматив в десятки и сотни раз.
Представить масштабы загрязнения природной среды йодом-131 могут помочь такие факты. По существующим нормативам, если плотность загрязнения на пастбище достигает 7 Ки/км 2 , следует исключить или ограничить употребление в пищу загрязненных продуктов, перевести скот на незагрязненные пастбища или фуражные корма. На десятый день после аварии (когда прошел один период полураспада йода-131), под действие этого норматива попадали Киевская, житомирская и Гомельская области УССР, весь запад Белоруссии, Калининградская область, запад Литвы и северо-восток Польши.
Если плотность загрязнения лежит в пределах 0.7-7 Ки/км 2 , то решение следует принимать в зависимости от конкретной обстановки. Такие плотности загрязнения были почти по всей Правобережной Украине, по всей Белоруссии, Прибалтике, в Брянской и Орловской областях РСФСР, на востоке Румынии и Польши, юго-востоке Швеции и юго-западе Финляндии.
Неотложная помощь при загрязнении радиойодом.
При работе в зоне, загрязненной радиоизотопами иода, с целью профилактики прием ежедневно иодида калия 0,25 г (под врачебным присмотром). Дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта. При поступлении радионуклидов в организм – внутрь иодид калия 0,2 г, иодид натрия 02, г., сайодин 0,5 или тереостатики (перхлорат калия 0,25 г). Рвотные средства или промывание желудка. Отхаркивающие с повторным назначением йодистых солей и тереостатиков. Обильное питье, мочегонные.
Литература:
Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.
Тихомиров Ф.А. Радиоэкология иода. М., 1983. 88 с.
Cardis et al., 2005 год. Risk of Thyroid Cancer After Exposure to 131I in Childhood -- Cardis et al. 97 (10): 724 -- JNCI Journal of the National Cancer Institute
Европейские СМИ продолжают обсуждать новости о радиоактивном йоде, который не так давно стали фиксировать станции наблюдения сразу в нескольких странах. Главный вопрос - что вызвало выброс этого радионуклида и где произошел выброс.
Известно, что впервые превышение йода-131 было зафиксировано в Норвегии , во вторую неделю января. Первой радионуклид зафиксировала исследовательская станция Сванховд на севере Норвегии, которая расположена всего в нескольких сотнях метров от границы с Россией .
И хотя Норвегия стала первой страной, зафиксировавшей у себя радиоактивный изотоп, Франция первой проинформировала население об этом. «Первоначальные данные говорят о том, что первая фиксация произошла на севере Норвегии во вторую неделю января», - говорится в сообщении французского Института радиационной защиты и ядерной безопасности (IRSN).
Власти Норвегии заявили, что не стали оповещать об открытии из-за низкой концентрации вещества. «Данные в Сванховде были очень, очень низкими. Уровень загрязнения не вызвал обеспокоенности за людей и технику, поэтому мы не признали это достойной новостью», - заявила представитель норвежской службы радиационного контроля Астрид Лиланд. По ее словам, в стране действует сеть из 33 станций слежения, и любой человек сам может проверить данные.
Во Франции же показатели колеблются от 01, до 0,31 Бк/м3. Самые высокие показатели были отмечены в Польше - почти 6 Бк/м3. Близость первого места обнаружения йода к российской границе сразу спровоцировала появление слухов о том, что причиной выброса могли стать секретные испытания ядерного оружия в российской Арктике, и возможно в районе Новой Земли, где СССР исторически испытывал различные заряды.
Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 суток, также называемый радиойодом, бета- и гамма-излучатель. Биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы. Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода, поэтому в норме щитовидная железа поглощает около половины поступающего в организм йода. Железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных, поэтому накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу - дисфункции щитовидной железы.
Как рассказал «Газете.Ru» источник в обнинском Институте проблем мониторинга (ИПМ) окружающей среды, основных источников загрязнения атмосферы радиоактивным йодом два - этомные электростанции и фармакологическое производство.
«Атомные станции выбрасывают радиоактивный йод. Он является составляющей газоаэрозольного выброса, технологического цикла любой атомной станции», - пояснил эксперт, однако по его словам, при выбросе происходит фильтрация, чтобы большинство короткоживущих изотопов успели распасться.
Известно, что после аварий на чернобыльской станции и Фукусиме выбросы радиоактивного йода фиксировались специалистами в разных странах мира. Однако после таких аварий в атмосферу выбрасываются, и соответственно фиксируются и другие радиоактивные изотопы, в том числе цезий.
В России мониторинг содержания радиоактивного йода ведется всего в двух точках - в Курске и Обнинске . Зафиксированные в Европе выбросы- действительно исчезающе малые концентрации, учитывая существующие предельные показатели, установленные для йода. Так, в России предельная концентрация радиоактивного йода в атмосфере составляет 7,3 Бк/м3 - в миллион раз выше зафиксированного в Польше уровня.
«Эти уровни - детский сад. Это очень небольшие количества. Но если все станции мониторинга в этот период фиксировали концентрации йодf в аэрозольной и молекулярной форме, где-то был источник, был выброс», - пояснил эксперт.
Между тем в самом Обнинске находящаяся там станция наблюдения ежемесячно фиксирует наличие йод-131 в атмосфере, это связано с расположенным там источником - НИФХИ имени Карпова. Это предприятие выпускает радиофармпрепараты на основе йода-131, которые используются для диагностики и лечения рака.
К версии, что источником выброса йода-131 было фармацевтическое производство, склоняются и ряд европейских экспертов. «Поскольку был детектирован только йод-131 и никаких других веществ, мы считаем, что он происходит от какой-то фармацевтической компании, производящей радиоактивные препараты», - пояснила Лиланд изданию Motherboard. «Если бы он пришел с реактора, мы фиксировали бы другие элементы в воздухе», - считает Дидье Шампьон, глава одного из подразделений IRSN.
Эксперты вспоминают, что подобная ситуация возникла в 2011 году, когда радиоактивный йод был зафиксирован сразу в нескольких европейских странах. Интересно, что лишь на прошлой неделе ученые опубликовали статью, объяснившую выброс йода 2011 года. Они пришли к выводу, что утечка произошла из-за отказа фильтровальной системы в будапештском институте, производящем изотопы для медицинских целей.
Всем известна высокая опасность радиоактивного йода-131, наделавшего много бед после аварий в Чернобыле и Фукусиме-1. Даже минимальные дозы этого радионуклида вызывают мутации и гибель клеток в организме человека, но особенно сильно от него страдает щитовидная железа. Образующиеся при его распаде бета- и гамма-частицы, концентрируются в ее тканях, вызывая сильнейшее облучение и образование раковых опухолей.
Радиоактивный йод: что это?
Йод-131 - радиоактивный изотоп обычного йода, получивший название «радиойод». Благодаря достаточно долгому периоду полураспада (8,04 суток), он быстро распространяется на большие территории, вызывая радиационное заражение почвы и растительности. Впервые I-131 радиойод был выделен в 1938 году Сиборгом и Ливингудом путем облучения теллура потоком дейтронов и нейтронов. Впоследствии его обнаружил Абельсон среди продуктов деления атомов урана и тория-232.
Источники радиойода
Радиоактивный йод-131 не содержится в природе и поступает в окружающую среду из техногенных источников:
- Атомные электростанции.
- Фармакологическое производство.
- Испытания атомного оружия.
Технологический цикл любого энергетического или промышленного атомного реактора включает деление атомов урана или плутония, в процессе которого в установках накапливается большое количество изотопов йода. Свыше 90% всего семейства нуклидов составляют короткоживущие изотопы йода 132-135, остальная часть приходится на радиоактивный йод-131. Во время обычной работы атомной электростанции годовой выброс радионуклидов невелик за счет проводимой фильтрации, обеспечивающей распад нуклидов, и оценивается специалистами в 130-360 Гбк. Если же происходит нарушение герметичности атомного реактора, радиойод, обладая высокой летучестью и мобильностью, сразу поступает в атмосферу вместе с другими инертными газами. В газоарозольном выбросе он по большей части содержится в виде различных органических веществ. В отличие от неорганических соединений йода, органические производные радионуклида йода-131 представляют наибольшую опасность человека, поскольку легко проникают через липидные мембраны клеточных стенок в организм и в дальнейшем с кровью разносятся по всем органам и тканям.
Крупные аварии, ставшие источником заражения йодом-131
Всего известно о двух крупных авариях на АЭС, ставших источниками загрязнений радиойодом больших территорий, - Чернобыль и Фукусима-1. Во время Чернобыльской катастрофы весь йод-131, скопившийся в атомном реакторе, был вместе с взрывом выброшен в окружающую среду, что привело к радиационному загрязнению зоны радиусом 30 километров. Сильные ветры и дожди разнесли радиацию по всему миру, но особенно пострадали территории Украины, Белоруссии, юго-западные области России, Финляндии, Германии, Швеции, Великобритании.
В Японии взрывы на первом, втором, третьем реакторах и четвертом энергоблоке АЭС «Фукусима-1» произошли после сильнейшего землетрясения. В результате нарушения система охлаждения произошло несколько утечек радиации, приведших к 1250-кратному увеличению количества изотопов йода-131 в морской воде на расстоянии 30 км от атомной электростанции.
Еще одним источником радиойода служат испытания ядерного оружия. Так, в 50-60 годах двадцатого века на территории штата Невада в США проводились взрывы ядерных бомб и снарядов. Ученые заметили, что образующийся в результате взрывов I-131 выпадал в ближайших районах, а в полуглобальных и глобальных выпадениях он практически отсутствовал по причине небольшого периода полураспада. То есть во время миграций радионуклид успевал разложиться до того, как выпасть вместе с осадками на поверхность Земли.
Биологическое воздействие йода-131 на человека
Радиойод имеет высокую миграционную способность, легко проникает в организм человека с воздухом, пищей и водой, а также поступает через кожу, раны и ожоги. При этом он быстро всасывается в кровь: спустя час усваивается 80-90% радионуклида. Большее его количество поглощается щитовидной железой, которая не отличает стабильный йод от его радиоактивных изотопов, а наименьшая часть - мышцами и костями.
К концу суток в щитовидной железе фиксируется до 30% всего поступившего радионуклида, причем процесс накопления напрямую зависит от функционирования органа. Если наблюдается гипотериоз, то радиойод всасывается интенсивнее и аккумулируется в тканях щитовидки в более высоких концентрациях, чем при пониженной функции железы.
В основном йод-131 выводится из тела человека с помощью почек в течение 7 суток, лишь небольшая его часть удаляется вместе с потом и волосами. Известно, что он испаряется через легкие, но до сих пор не известно, сколько его выделяется из организма таким путем.
Токсичность йода-131
Йод-131 - источник опасного β- и γ-облучения в соотношении 9:1, способный вызвать как легкие, так тяжелые радиационные поражения. Причем наиболее опасным считается радионуклид, поступивший в организм с водой и пищей. Если поглощенная доза радиойода составляет55 МБк/кг от массы тела, возникает острое облучение всего организма. Связано это с большой площадью бета-облучения, которое вызывает патологический процесс во всех органах и тканях. Особенно сильно повреждается щитовидная железа, интенсивно поглощающая радиоактивные изотопы йода-131 вместе со стабильным йодом.
Проблема развития патологии щитовидной железы стала актуальной и во время аварии на Чернобыльской АЭС, когда население подверглись воздействию I-131. Люди получили большие дозы радиации, не только вдыхая зараженный воздух, но и употребляя свежее коровье молоко с повышенным содержанием радиойода. Даже меры, предпринятые властями по исключению из продажи натурального молока, не решили проблемы, поскольку около трети населения продолжало пить молоко, получаемое от собственных коров.
Важно знать!
Особенно сильное облучение щитовидной железы возникает при поступлении молочных продуктов, зараженных радионуклидом йода-131.
В результате облучения снижается функция щитовидной железы с последующим возможным развитием гипотиреоза. При этом не только повреждается тиреоидный эпителий, где синтезируются гормоны, но и разрушаются нервные клетки и сосуды щитовидной железы. Резко уменьшается синтез нужных гормонов, нарушается эндокринный статус и гомеостаз всего организма, что может послужить началом развития раковых опухолей щитовидной железы.
Особенно опасен радиойод для детей, поскольку их щитовидная желез намного меньше, чем у взрослого человека. В зависимости от возраста ребенка, масса может составлять от 1,7 г и до7 г, когда как у взрослого человека - около 20 грамм. Еще одна особенность заключается в том, что радиационное повреждение эндокринной железы может долгое время находиться в скрытом состоянии и проявиться только при интоксикации, заболевании или в период полового созревания.
Высокий риск заболеть раком щитовидной железы приходится на детей до одного года, получивших высокую дозу облучения изотопом I-131. Причем точно установлено высокая агрессивность опухолей - раковые клетки в течение 2-3 месяцев проникают в окружающие ткани и сосуды, метастазируют в лимфатические узлы шеи и легких.
Важно знать!
У женщин и детей опухоли щитовидной железы встречаются в 2-2,5 раза чаще, чем у мужчин. Скрытый период их развития в зависимости от дозы радиойода, полученной человеком, может достигать 25 и более лет, у детей этот период значительно короче - в среднем около 10 лет.
«Полезный» йод-131
Радиойод, как средство против токсического зоба и раковых опухолей щитовидной железы, начал использоваться еще в 1949 года. Радиотерапия считается сравнительно безопасным методом лечения, без ее проведения у больных поражаются различные органы и ткани, ухудшается качество жизни и уменьшается ее продолжительность. Сегодня изотоп I-131 применяется как дополнительный средство, позволяющее бороться с рецидивами этих заболеваний после хирургического вмешательства.
Как и стабильный йод, радиойод накапливается и длительно удерживается клетками щитовидной железы, использующих его для синтеза тиреодиных гормонов. Поскольку опухоли продолжают выполнять гормонообразующую функцию, они накапливают изотопы йода-131. При их распаде образуют бета-частицы с пробегом 1-2 мм, которые локально облучают и разрушают клетки щитовидной железы, а окружающие здоровые ткани практически не подвергаются воздействию радиации.
Йод 131 - бета-, гамма-излучатель с периодом полураспада 8,1 дня. Энергия гамма-излучения 0,364 Мэв, энергия бета-излучения 0,070 Мэв. Суммарная активность препаратов, используемых с диагностической целью, составляет от 2 до 5 мккюри (300 мккюри допускается лишь при скеннировании печени и почек). При поступлении 1 мккюри йода в щитовидной железе создается доза 1,5-2 рад. Правомочность использования различных количеств йода для целей диагностики определяется клиническими показаниями (Ф. М. Лясс, 1966). Независимо от пути поступления йод быстро накапливается в организме, при этом до 90% сосредоточено в щитовидной железе. Выводится йод с мочой и калом. Его можно также обнаружить в слюне (сразу же после введения). Предельно допустимое количество при хроническом поступлении составляет 0,6 мккюри; эта величина достаточно хорошо обоснована клиническими наблюдениями как безопасная для организма человека по всем критериям.
Практика использования достаточно больших количеств радиоактивного йода с лечебной целью (до 100 мккюри), опыт аварии в Уиндскеле (Англия), данные о выпадении радиоактивных осадков ядерного взрыва на Маршалловых островах позволяют оценить степень опасности случайного поступления в организм изотопа в широком диапазоне доз.
В соответствии с характером избирательного распределения йода клинические проявления в зависимости от дозы варьируют от преходящих изменений функции щитовидной железы с учащением возможности ее бластомной метаплазии в отдаленные сроки до глубокой, рано наступающей деструкции ткани железы, что может сопровождаться и общими клиническими проявлениями лучевой болезни, включая нарушения кроветворения. В связи со сравнительно быстрым формированием лучевой нагрузки основная симптоматика развивается, как правило, в относительно ранние сроки - в первые 1-2 месяца.
По данным Д. А. Улитовского (1962) и Н. И. Улитовской (1964), избирательное облучение и Поражение щитовидной железы и ее нервнорецепторного аппарата имеют место при разовом поступлении 1-3 мкюри I131, что соответствует местной дозе 1000-3000 рад. Интегральные дозы во всем организме близки к создающимся при облучении от внешних гамма-источников в дозе 7-13 р; признаков отчетливых общих реакций в этих случаях не возникает.
Развитие клинических проявлений с возможностью летального исхода при типичных для лучевой болезни изменениях крови наблюдается при поступлении за короткие сроки 300-500 мкюри I131, что создает дозу общего облучения порядка 300-570 рад. Суммарные активности в 20-50 мкюри йода приводят к промежуточной группе клинических эффектов. При этом следует помнить, что определяющий вклад в дозу дает бета-излучение йода, т. е. имеет место определенная неравномерность распределения дозы в объеме железы и сохранение благодаря этому отдельных неповрежденных участков эпителия фолликулов. При использовании изотопов I132 и I134, являющихся мощными гамма-излучателями, биологический эффект выше благодаря равномерности облучения ткани железы.