- •В.О. Кіцно, с.В. Поліщук, і.М. Гудков основи радіобіології та радіоекології
- •1. Теми самостійних занять 10
- •Тема 1. Норми радіаційної безпеки 10
- •1.1. Принципи нормування радіаційного впливу 10
- •Тема 2. Основні санітарні правила протирадіаційного захисту 26
- •Тема 3. Історія розвитку радіобіології та радіоекології 40
- •Тема 4. Фізичні основи радіобіології 46
- •Тема 5. Біологічна дія іонізуючих випромінень 82
- •Тема 6. Радіоекологія 121
- •Тема 7. Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях
- •Тема 8. Використання іонізуючих випромінень в сільському господарстві
- •1. Теми самостійних занять Тема 1. Норми радіаційної безпеки
- •1.1. Принципи нормування радіаційного впливу
- •1.2. Основні положення “Норм радіаційної безпеки України” (нрбу-97)
- •1.3. Основні регламентні величини
- •1.3.1. Радіаційно-гігієнічні регламенти першої групи – контроль за практичною діяльністю
- •1.3.2. Радіаційно-гігієнічні регламенти другої групи - медичне опромінення населення
- •1.3.3. Радіаційно-гігієнічні регламенти третьої групи - втручання в умовах радіаційної аварії
- •1.3.4. Радіаційно-гігієнічні регламенти четвертої групи – зменшення доз хронічного опромінення населення
- •Тема 2. Основні санітарні правила протирадіаційного захисту
- •2.1. Загальні положення “Основних санітарних правил протирадіаційного захисту України” (оспу-2001)
- •2.2.Типи джерел випромінення
- •2.3. Групи радіотоксичності
- •2.4. Основні принципи захисту від закритих джерел іонізуючих випромінень
- •2.5. Вимоги до влаштування, обладнання та організації праці у радіологічній лабораторії при роботі з відкритими джерелами іонізуючих випромінень
- •2.5.1. Влаштування лабораторій
- •2.5.2. Поводження з радіоактивними відходами
- •2.5.3. Дезактивація робочих приміщень та устаткування лабораторії
- •2.5.4. Засоби індивідуального захисту та особистої гігієни при роботі з радіоактивними речовинами
- •Тема 3. Історія розвитку радіобіології та радіоекології
- •3.1. Визначення наук
- •3.2. Історія розвитку радіобіології та радіоекології
- •Тема 4. Фізичні основи радіобілогії
- •4.1. Типи ядерних перетворень. Радіоактивність, одиниці її вимірювання
- •4.3. Види доз іонізуючих випромінень, одиниці їх вимірювання, порядок розрахунку і застосування
- •4.4. Основні методи виявлення іонізуючих випромінень
- •4.5. Методи радіометрії
- •4) Визначення сумарної β-активності по зольному залишку.
- •4.6. Призначення, класифікація, принцип будови дозиметричних приладів
- •Блок підсилення та перетворення
- •Блок живлення
- •4.7. Прилади індивідуального дозиметричного контролю
- •4.7.2. Прилади, що працюють на базі сцинтиляційного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.7.3. Прилади, що працюють на базі фотографічного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.7.4. Прилади, що працюють на основі люмінесцентного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.8. Прилади загального дозиметричного контролю
- •Тема 5. Біологічна дія іонізуючих випромінень
- •5.1. Загальні уявлення про природу дії іонізуючих випромінень на живий організм
- •5.2. Радіобіологічні ефекти
- •5.2.1. Радіаційна стимуляція
- •5.2.2. Морфологічні зміни
- •5.2.3. Променева хвороба
- •5.2.4. Прискорення старіння і скорочення тривалості життя
- •5.2.5. Загибель
- •5.2.6. Генетичні зміни
- •5.2.7. Близькі і віддалені наслідки радіаційного ураження
- •5.3. Радіочутливість організмів
- •5.3.1. Радіочутливість рослин
- •5.3.2. Радіочутливість тварин
- •5.3.3. Радіочутливість риб
- •5.3.4. Радіочутливість амфібій і рептилій
- •5.3.5. Радіочутливість бактерій і вірусів
- •5.3.6. Радіочутливість рослинних угруповань
- •5.3.7. Особливості дії малих доз іонізуючих випромінень на живі організми
- •5.3.8. Критичні органи
- •5.4. Модифікація радіаційного ураження організму
- •5.4.1. Протипроменевий біологічний захист
- •5.4.2. Радіосенсибілізація
- •5.4.3. Післярадіаційне відновлення організму
- •Тема 6. Радіоекологія
- •6.1. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів навколишнього середовища
- •6.1.1. Природні джерела
- •6.1.2. Джерела штучних радіонуклідів
- •6.2. Міграція радіонуклідів у навколишньому середовищі
- •6.3. Особливості надходження радіонуклідів у водні екосистеми
- •6.4. Розподіл радіонуклідів у морській екосистемі
- •Радіонукліди
- •6.5. Міграція радіонуклідів у прісноводних екосистемах
- •6.6. Загальні властивості прісноводних екосистем
- •6.7. Розподіл радіонуклідів серед компонентів прісноводних водоймищ
- •6.8. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та
- •6.8.1. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини
- •6.8.2. Надходження радіонуклідів у рослини з ґрунту
- •6.8.3. Надходження радіонуклідів у організм сільськогосподарських тварин
- •6.9. Накопичення радіонуклідів гідробіонтами
- •6.10. Прогнозування надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та організм тварин
- •6.11. Особливості ураження організму інкорпорованими радіоактивними речовинами
- •Тема 7. Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях
- •7.1. Основні принципи організації ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територіях
- •7.2. Зниження надходження радіонуклідів у продукцію сільського господарства
- •7.2.1. Засоби зниження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини
- •7.2.2. Засоби зниження надходження радіонуклідів в організм сільськогосподарських тварин
- •7.3. Ведення особистого підсобного господарства в районах радіоактивного забруднення
- •7.4. Очищення продукції сільського господарства від радіонуклідів технологічною переробкою
- •7.4.1. Очищення продукції рослинництва
- •7.4.2. Очищення продукції тваринництва
- •Тема 8. Використання іонізуючих випромінень в сільському господарстві
- •8.1. Радіаційна техніка в сільському господарстві
- •8.2. Радіаційно-біологічні технології в рослинництві
- •8.2.1. Передпосівне опромінення насіння сільськогосподарських культур для прискорення проростання, розвитку та підвищення продуктивності рослин
- •8.2.2. Передсадивне опромінення органів вегетативного розмноження та розсади дня прискорення розвитку і підвищення продуктивності рослин
- •8.2.3. Опромінення насіння і рослин з метою одержання нових сортів
- •8.2.4. Радіаційна біотехнологія подолання несумісності тканин і стимуляція зрощення при вегетативних щепленнях рослин
- •8.2.5. Радіаційна біотехнологія запобігання проростанню бульб, коренеплодів і цибулин при зберіганні
- •8.2.6. Використання іонізуючих випромінень для подовження строків зберігання ягід, фруктів та овочів
- •8.2.7. Радіаційна консервація продукції рослинництва і плодівництва
- •8.2.8. Радіаційні способи боротьби з комахами - шкідниками сільськогосподарських рослин
- •8.3. Радіаційно-біологічні технології в тваринництві
- •8.3.1. Радіаційне консервування кормів і поліпшення їх якості
- •8.3.2. Радіаційна біотехнологія подовження строків зберігання м'яса і м'ясних продуктів
- •8.3.3. Радіаційне знезараження деяких видів продукції тваринництва
- •8.3.4. Радіаційне знезараження стічних вод тваринницьких комплексів
- •8.3.5. Метод ізотопних індикаторів у дослідженнях в галузі сільськогосподарської біології. Радіоавтографія. Особливості використання стабільних ізотопів
- •Тема 9. Відбір і підготовка проб води, ґрунту, рослин, продуктів харчування рослинного і тваринного походження для радіометрії
- •9.1. Відбір проб води і інших рідин
- •9.2. Відбір проб грунту
- •9.3. Відбір проб рослин
- •9.4. Відбір проб зерна
- •9.5. Відбір проб коренебульбоплодів
- •9.6. Відбір проб трави і зеленої маси сільськогосподарських культур
- •9.7. Відбір проб грубих кормів (сіно, солома)
- •9.8. Відбір проб молока і молочних продуктів
- •9.9. Відбір проб м'яса і субпродуктів
- •9.10. Відбір проб риби
- •9.11. Відбір проб яєць
- •9.12. Відбір проб натурального меду
- •9.13. Підготовка проб до радіометрії
- •2. Лабораторні роботи
- •4. Розрахувати об’ємну і питому активність за формулою:
- •5. Встановити коефіцієнт нормування, рекомендований заводом-
- •6. Кодовий перемикач “фон” необхідно перевести в нульову позицію.
- •2. Визначаємо вміст 137Cs на 1 м2, якщо товщина забрудненого шару
- •3. Ситуаційні задачі з прогнозування забруднення продукції рослинництва, тваринництва та лісокористування
- •3.1. Прогнозування забруднення продукції рослинництва
- •2. Знаходимо вміст 137Cs на 1 м2, для чого забруднення 1 кг множимо на визначену
- •5. Визначаємо забруднення зерна вівса, для чого отримане забруднення території
- •14. Визначаємо необхідну кількість внесення калійних добрив по діючій речовині:
- •3.2. Прогнозування вмісту радіонуклідів в продукції тваринництва
- •3.3. Прогнозування можливого радіонуклідного забруднення продукції лісового господарства
- •3.4. Розрахунок і оцінка еквівалентної дози опромінення внаслідок надходження радіонуклідів в організм
- •5. Орієнтовні контрольні запитання з підготовки до вирішення тестових завдань
- •Рекомендована література
6.7. Розподіл радіонуклідів серед компонентів прісноводних водоймищ
Штучні й природні радіонукліди у водоймищі поглинаються донними
відкладеннями, а також живими організмами, частинами рослин і тварин, що відмирають, у процесі утворення детриту. Згодом більше ніж 90%
радіонуклідів концентрується в донних відкладеннях і біомасі водоймища, а
активність їх у воді різко знижується. На цьому явищі власне ґрунтується ідея використання водоймищ для дезактивації води при скиданнях на атомних станціях. При вивченні розподілу різних радіонуклідів серед компонентів водоймища усі досліджувані радіонукліди прийнято розподіляти на чотири основних типи.
1. Гідротропи, що залишаються у воді (35S, 51Cr, 71Ge).
2. Еквітропи, що рівномірно розподіляються серед компонентів водоймищ (60Co, 86Rb, 90Sr, 106Ru, 131I).
3. Педотропи, що переважно накопичуються в ґрунті й донних відкладеннях (59Fe, 69Zn, 90Y, 95Zr, 95Nb, 137Cs).
4. Біотрони, що переважно накопичуються в гідробіонтах (32Р, 115Cd,
144Се).
Концентрація радіоактивних речовин у процесі міграції, як правило, зменшується. Наприклад, концентрація більшості радіоактивних речовин в
рослинах нижча, ніж у ґрунті, на якому ростуть ці рослини; радіоактивність
молока і м'яса тварин нижча, ніж рослин, які тварини поїдають. Але бувають і протилежні явища. Зокрема, вміст таких радіонуклідів, як 90Sr або 137Cs, внаслідок переходу з ґрунту в рослини у багатьох випадках може збільшуватися. У цьому разі можна говорити про нагромадження (акумуляцію) радіоактивних речовин.
6.8. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та
організм сільськогосподарських тварин
Практичне значення вивчення руху радіоактивних речовин, зокрема
штучних, у навколишньому середовищі зумовлене насамперед можливими радіаційними наслідками потрапляння їх у харчові продукти.
6.8.1. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини
Рослини можуть нагромаджувати значні кількості радіоактивних
речовин, концентрація яких у сільськогосподарських рослинах може у десятки разів перевищувати їх вміст у ґрунті, внаслідок чого стає
неможливим використання врожаю для харчування людини або годівлі тварин.
При дослідженні цих закономірностей було виявлено, що 90Sr поводить себе подібно до кальцію, a 137Cs - калію; що максимальна концентрація 90Sr завжди у тих видів рослин і органах тварин, які багаті на кальцій (кальцієфіли - рослини родини бобових, деякі представники родин розоцвітих, жовтецевих; кісткова тканина тварин, шкаралупа яєць,
черепашки молюсків), а найбільша кількість 137Cs - у багатих на калій (калієфіли - картопля, буряки, капуста, кукурудза, овес, льон, виноград; м'язова тканина ссавців). Це пояснюється тим, що стронцій належить до другої головної підгрупи елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва, як
і кальцій, а цезій - до першої головної підгрупи, як і калій. Внаслідок цього стронцій має властивості, аналогічні кальцію, а цезій – калію. При цьому
треба враховувати, що кальцій і калій належать до найбільш поширених природних елементів (кількість першого в земній корі дорівнює 2,96%, другого - 2,5%), а стронцій і цезій - до категорії мікроелементів (кількість стронцію в земній корі дорівнює 3,5·10-2, цезію - 3,7·10-4%).
Радіоактивні речовини надходять до рослин двома основними шляхами: 1) внаслідок прямого забруднення надземних органів радіоактивними частинками, що випадають з повітря, з наступним
поглинанням їх тканинами вегетативних та репродуктивних органів
(некореневе, або аеральне, надходження); 2) через кореневу систему з ґрунту (кореневе надходження). Слід розрізняти ці шляхи забруднення рослин радіоактивними речовинами, оскільки надходження радіоактивних речовин в рослини через надземні органи можливе здебільшого лише в період випадання частинок, тоді як поглинання їх корінням може відбуватися протягом десятків років. Ступінь радіоактивного забруднення продуктивних частин рослини може істотно змінюватися залежно від шляху надходження радіоактивних речовин і місця їх поглинання (наприклад, для злаків, овочів при некореневому надходженні радіоактивних частинок ймовірність забруднення врожаю більша, ніж при кореневому, в той час як для коренебульбоплодів - навпаки).
Позакореневе надходження радіонуклідів у рослини було встановлено ще у дослідах з некореневим підживленням мінеральними елементами.
Інтенсивність проникнення і включення в обмін як звичайних, так і
радіоактивних речовин значною мірою пов'язані з їх розчинністю і хімічними властивостями. Обов'язковою умовою для проникнення цих речовин углиб рослини є волога на поверхні листя. Зволоженість листя залежить від його форми, опушування, товщини кутикули, наявності жирів у ній, віку листя,
наявності води в самому листі. Чим довше волога затримується на поверхні листя, тим більше радіоактивних речовин надходить у нього. Крізь поверхню молодого листя радіонукліди проникають порівняно швидше, ніж крізь
листя, старше за віком. Товста кутикула та підвищений вміст у ній жирів затримують проникнення радіонуклідів.
Радіоактивні речовини надходять у листя шляхом поглинання та обміну з кутикулою і стінками клітин. Певну роль можуть відігравати також продихи. Частина поглинених радіоактивних речовин може залишатися в регіоні їх проникнення в рослину, а частина - переміщуватись і нагромаджуватись у різних органах, у тому числі й господарсько-корисних, їх частка залежить від хімічних властивостей, фізіологічної ролі, специфіки виду рослини, її фізіологічного стану. Інтенсивніше переміщуються радіонукліди калію, цезію, рубідію, йоду; повільніше - стронцію, церію,
рутенію, цирконію, ніобію, барію. Найрухомішим є I37Cs. Потрапляючи на листя та інші частини рослини, він швидко переміщується до інших органів і здатний у значних кількостях нагромаджуватись у зерні злаків і
зернобобових, бульбах картоплі та коренеплодах.
Поглинання калію листям відбувається дуже швидко і він легко переноситься до різних органів. Подібно до калію поводять себе і його
хімічні аналоги - цезій і рубідій. Роль кальцію в організмі рослини
скромніша. Він бере участь у значно меншій кількості обмінних реакцій. Тому стронцій надходить і нагромаджується в рослинах у менших кількостях. Незначну участь бере в обмінних процесах і церій. Досить інтенсивно переміщуються по рослині радіонукліди йоду.
Позакореневе надходження радіоактивних речовин у рослини значною
мірою залежить від наявності листя у рослин, пов'язаного з фазою їх розвитку в період випадання радіоактивних опадів. У фізіології рослин існує поняття «листового індексу», яке є кількісною характеристикою площі листя відносно одиниці посівної площі. Для більшості посівів сільськогосподарських культур оптимальне значення листкового індексу становить 2-7. Чим вище показник листкового індексу, тим більшим буде ступінь затримання радіоактивних речовин поверхнею листя і вищим їх надходження до рослин.
Значно впливає на рух радіонуклідів в рослині вік листя. Вони не тільки краще поглинаються молодим листям, а й інтенсивніше потрапляють до рослини і переміщуються по ній, оскільки такі речовини
нагромаджуються в окремих його частинах у значно більших кількостях.
На позакореневе надходження радіоактивних частинок впливають погодні умови - вони можуть змиватися дощем, здуватися вітром. Утримання
радіоактивних речовин на рослинах здебільшого залежить від форми
окремих органів, їх механічних властивостей. Радіоактивні частинки нагромаджуються у великих кількостях в пазухах листя та квітів і легко здуваються та змиваються з поверхні неопушеного листя або стебла.
Внаслідок переносу вітром радіоактивного пилу та штучного зрошення
дощуванням стає можливим вторинне забруднення надземних частин рослин радіоактивними речовинами. Слід враховувати це під час розробки заходів щодо зменшення їх надходження у рослини.
Загалом рівень забруднення рослин радіонуклідами при прямому потраплянні на їх надземні частини визначається кількістю свіжих
радіоактивних опадів. Водночас їх проникнення через кореневу систему залежить від загальної кількості опадів на поверхню ґрунту, і якщо з часом позакореневе надходження радіоактивних речовин зменшується, то проникнення їх з ґрунту зростає.