- •Чернігівський державний технологічний університет
- •Костенко Ігор Андрійович, кандидат технічних наук, доцент
- •Екологічний моніторинг повітряного басейну
- •Лабораторна робота 1
- •1.2 Короткі теоретичні відомості
- •1.3 Експериментальна частина
- •1.3.1 Визначення концентрації пилу гравіметричним методом
- •1.3.2 Визначення концентрації пилу за допомогою приладу ікп–1
- •1.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Екомоніторинг водного басейну
- •Лабораторна робота 2 Екомоніторинг водойм Методи очистки стічних вод від неорганічних забруднювачів
- •2.2 Короткі теоретичні відомості
- •Експериментальна частина
- •2.3.1 Порядок виконання роботи на приборі фек кфк-2
- •2.3.2 Вимірювання оптичної густини
- •2.3.3 Визначення вмісту міді в стічній воді
- •2.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Лабораторна робота 3 Екомоніторинг водойм за органічними забруднювачами
- •3.2 Короткі теоретичні відомості
- •3.3 Експериментальна частина
- •3.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Лабораторна робота 4 Електрохімічні методи очистки стічних вод Очистка стічних вод від міді методом електролізу
- •4.2 Короткі теоретичні відомості
- •4.3 Експериментальна частина
- •4.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Лабораторна робота 5 Контроль якості води. Визначення твердості води господарсько-питного призначення
- •5.2 Короткі теоретичні відомості
- •5.3 Експериментальна частина
- •5.3.1 Визначення загальної твердості води
- •5.3.3 Обробка результатів
- •5.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Екомоніторинг харчової сировини і продуктів
- •Лабораторна робота 6 Екомоніторинг радіоактивності харчових продуктів Профілактика радіаційних уражень
- •6.2 Короткі теоретичні відомості
- •6.3 Експериментальна частина
- •6.3.2. Підготовка приладу до роботи
- •6.3.3 Вимірювання фонових рівнів
- •6.3.4 Підготовка проби до вимірювання
- •6.3.5 Вимірювання активності проби
- •6.3.6 Оцінка отриманих результатів
- •6.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Лабораторна робота 7 Екомоніторинг харчових продуктів Визначення концентрації нітратів у продуктах харчування
- •7.2 Короткі теоретичні відомості
- •7.3 Експериментальна частина
- •7.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Екомоніторинг літосфери
- •Лабораторна робота 8 Екомоніторинг забруднення ґрунту
- •8.2 Короткі теоретичні відомості
- •8.3 Експериментальна частина
- •Забрудненості ґрунту
- •8.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Екомоніторинг енергетичних забруднень
- •Лабораторна робота 9 Екомоніторинг акустичного забруднення (шум) Захист населення від шуму
- •9.2 Короткі теоретичні відомості
- •9.3 Експериментальна частина
- •9.5 Тестові запитання для контролю самостійної роботи
- •Перелік посилань
Лабораторна робота 6 Екомоніторинг радіоактивності харчових продуктів Профілактика радіаційних уражень
6.1 Мета роботи.Вивчити основні джерела іонізуючого випромінювання, його контроль, нормування та експериментально визначити об’ємну та питому активності питної води, продуктів харчування.
6.2 Короткі теоретичні відомості
В довкіллі завжди присутній природні (фонові) джерела іонізуючого випромінювання – космічне випромінювання, радіоактивні елементи в надрах, ґрунтах, воді. Крім того внаслідок розвитку техніки відбувається значне зростання кількості і потужності антропогенних джерел іонізуючого випромінювання. Це підприємства, які добувають та переробляють ядерне паливо, атомні електростанції (АЕС), сховища відходів, науково-дослідні інститути тощо. Основні джерела випромінювання та середні еквівалентні дози за рік наведені в таблиці 6.1.
Таблиця 6.1 – Джерела іонізуючого випромінювання
Джерело |
Еквівалентна доза, мкЗв/рік |
Космічне випромінювання |
320 |
Внутрішнє опромінення від природних джерел |
350 |
Зовнішнє опромінення від природних джерел |
2000 |
Медичне обладнання |
400 – 700 |
ТЕС (у радіусі 20 км) |
5,3 |
АЕС (у радіусі 10 км) |
1,35 |
Телевізори |
4 – 5 (відстань 2 м) |
Дисплеї |
250 – 500 (відстань 0,1 м) |
Авіатранспорт |
5 (за годину польоту) |
Середня річна доза опромінення жителів Землі 2400 мкЗв (в промислово розвинених регіонах – 3500 мкЗв).
Найбільшу небезпеку для довкілля завдають аварійні режими роботи АЕС. В світі працює 350 реакторів на яких сталося 150 аварій. Так в перші дні після Чорнобильської катастрофи рівні радіації перевищували фонові в 1000 – 1500 разів в зоні біля станції і в 10 – 20 разів в радіусі 200 – 250 км.. При аваріях переважна більшість продуктів ядерного розпаду вивільняється у вигляді аерозолів і розповсюджується в атмосфері в залежності від сили і напрямку вітру. Розміри хмари в перетині змінюються від 30 до 300 м, а розміри зон зараження мають радіус до 180 км при відсутності вітру та потужності реактора 100 МВт.
Негативний вплив радіонуклідів в водоймах (табл. 6.2) залежить від швидкості розсіювання, можливості накопичення в водних організмах та придонному шарі ґрунту.
Таблиця 6.2 – Розповсюдженість (%) окремих радіоізотопів між складовими прісних водойм
Ізотоп |
Вода |
Ґрунт |
Біомаса |
32P |
10 |
28 |
62 |
60Co |
21 |
58 |
21 |
90Sr |
48 |
27 |
25 |
131I |
58 |
13 |
29 |
137Cs |
6 |
90 |
4 |
Наведені показники свідчать про те. що вода, яка складає 85% маси Землі, містить 27% радіоізотопів, а біомаса, яка складає 0,1%, накопичує до 28%.
Міграція радіонуклідів у ґрунті визначається в основному його гідродинамічним режимом та складом. Найменшу сорбційну властивість має пісчаний ґрунт, найбільшу – глинистий, суглинок та чорнозем. Найбільш у ґрунті затримуються і відповідно накопичуються в рослинах 90Sr,137Cs (табл. 6.3).
Таблиця 6.3 – Приблизний ступінь радіоактивного забруднення (Бк/кг) сухої маси культурних рослин
Культура |
90Sr |
137Cs |
Пшениця |
2,848 |
10,730 |
Морква |
0,555 |
1,887 |
Капуста |
0,469 |
2,109 |
Картопля |
0,185 |
1,406 |
Буряк |
0,666 |
1,702 |
Яблука |
0,333 |
1,998 |
Крім того, в світі накопичено радіоактивних відходів, сумарна активність яких складає більше 1,111022Бк (головну небезпеку в екологічному відношенні складають відходи заводів по переробці тепловиділяючих елементів).
Допустимі рівні впливу антропогенних джерел (без врахування фонових та при медичному огляді) на населення та навколишнє середовище визначені нормами радіаційної безпеки НРБ – 98, в залежності від категорій населення (А, Б, В) та груп критичних органів (І–ІІІ): Згідно цих норм відбувається поділ:
персонал, що працює безпосередньо з джерелами іонізуючого випромінювання –ІВ (категорія А);
певна частина населення (категорія Б), яка безпосередньо не працює з джерелами ІВ, але за умовами проживання чи розміщення робочих місць може піддаватися впливу радіоактивних речовин та інших джерел випромінювання, що застосовуються в установах і (чи) видаляємих в зовнішнє середовище;
останнє населення області, республіки, країни (категорія В).
Для категорії Б нормами визначено граничну дозу (ГД) опромінення за календарний рік (табл. 6.4).
Таблиця 6.4 – Гранична доза опромінення
Група критичних органів |
Гранична доза, Зв |
І – все тіло, гонади, червоний кістковий мозок |
0,005 |
ІІ – м’язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка. шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока та інші органи за винятком тих, що відносяться до І і ІІІ груп |
0,015 |
ІІІ – шкіра, кісткова тканина, передпліччя, кісті, голені, стопи |
0,03 |
Для категорії А, відповідно груп критичних органів: І – 0,05, ІІ – 0,15, – 0,30 Зв/рік.
При внутрішньому опроміненні (викликається – і–частками, які надходять з радіоактивними речовинами в організм людини через органи дихання та травлення) враховуються: границя річного надходження (ГРН) радіонукліда через органи дихання та травлення, допустима об’ємна концентрація (ДКБ) в атмосферному повітрі і воді.
При зовнішньому опроміненні (викликається джерелами рентгенівського, –випромінювання, потоками протонів і нейтронів, що знаходяться поза організмом) враховуються: допустима потужність дози (ДПДБ), допустима густина потоку часток (ДГПБ)допустиме забруднення поверхонь (ДЗБ).
ДКБвизначається як відношення ГРН радіоактивної речовини до об’єму води чи повітря, з яким вона надходить до організму людини на протязі року. Для категорії Б об’єм повітря – 7,3106 л/рік, води –800 л/рік. Значення ГРН і ДКБдеяких радіоактивних речовин наведені в табл. 6.5, а значення ДКБрадіоактивних інертних газів в повітрі приведені нижче:
Радіонуклід |
ДКБ, Бк/л |
41Ar |
1,81 |
85Kr |
96,2 |
87Kr |
3,0 |
88Kr |
1,15 |
89Kr |
1,1 |
133Xe |
51,8 |
135Xe |
9,25 |
137Xe |
7,77 |
138Xe |
2,15 |
Значення ГРН через органи дихання і ДКБв воді суміші радіонуклідів невідомого складу відповідно складають 3,7 Бк/рік і 3,710–7Бк/л.
Значення ГРН через органи травлення і ДКБв атмосфері суміші радіонуклідів невідомого складу відповідно складають 1,11103Бк/рік і 1,11 Бк/л.
Для природного радіонукліду 40К встановлюється ДК=60 Бк/л (Бк/кг).
При зовнішньому опроміненні всього тіла ДПДБ, яка є відношенням ГД за рік до часу опромінення, складає: 2,4 мкЗв/год – для приміщень установ і на території санітарно-захисної зони (СЗЗ); 0,6 мкЗв/год – для житлових приміщень в межах зони спостереження (ЗС). В розрахунках часу перебування у СЗЗ приймають 2000 год/рік, а в ЗС – 8000 год/рік.
ДГПБчасток/(см2с), при якій утворюється допустима потужність дози, визначається за формулою:
ДГПБ = 2,810–7 ДПДБ/hm(6.1)
де hm– питома максимальна еквівалентна доза (Звсм2/часток), значення якої залежить від виду випромінювання.
Таблиця 6.5 – Значення ГРН і ДКБдеяких речовин
Радіонуклід |
Період напіврозпаду (Т1/2) |
ГРН в організм, Бк/рік |
ДКБ радіонукліда, Бк/л | ||
через органи дихання |
через органи травлення |
в атмосфері |
у воді | ||
3T |
12,35 років |
7,4107 |
1,1108 |
11,1 |
1,48105 |
14C |
5730 років |
3,22107 |
2,4107 |
4,44 |
3,03103 |
60Co |
5,271 років |
8,14104 |
– |
1,1110–2 |
– |
89Sr |
50,5 діб |
2,55105 |
3,55105 |
3,4810–2 |
4,44102 |
90Sr |
28,6 років |
1,07104 |
1,18104 |
1,4810–3 |
1,48 |
95Zr |
63,98 діб |
2,96105 |
– |
4,0710–2 |
– |
95Nb |
35,15 діб |
9,25105 |
– |
1,2610–1 |
– |
131I |
8,04 діб |
3,7104 |
2,96104 |
5,5510–3 |
37 |
134Ce |
2,07 років |
1,18105 |
– |
1,6310–2 |
– |
226Ra |
1600 років |
2,29102 |
– |
3,1510–5 |
– |
238U |
4,468109років |
0,67102 |
1,74104 |
8,1410–5 |
– |
При виникненні аварійної ситуації одноразове зовнішнє опромінення людини більше 5 ГДД (гранично допустимих доз) чи більше 5 ГДН (границь допустимого надходження) повинно розглядатися як потенційно небезпечне.
До основних заходів захисту від небезпечної дії іонізуючих випромінювань (ІВ) відносяться:
захист часом (обмеження часу перебування біля джерел ІВ);
захист відстанню (знаходження на безпечній відстані від джерела ІВ);
захист кількістю (робота з джерелом, яке має мінімальний вихід ІВ);
екранування (використання стаціонарних, пересувних, настільних екранів);
використання радіопротекторів (різноманітних речовин, що підвищують стійкість організму до дії ІВ та послаблюють променеву хворобу);
використання засобів індивідуального захисту (спецодяг, протигази, респіратори).
Безпосередньо для захисту населення від небезпечної дії ІВ необхідно всебічно обмежувати надходження в атмосферу, воду, грунт відходів виробництва, які містять радіонукліди, а також зонування території поза промисловим підприємством. В разі потреби створюють СЗЗ та ЗС.
Санітарно-захисна зона – територія навкруги установи чи джерела радіоактивних викидів, на якій рівень опромінення може перевищувати ГД. Критерієм для визначення розмірів СЗЗ є межа річного надходження радіоактивних речовин через органи дихання і травлення та ГД зовнішнього опромінення для категорії Б, а також ДКБрадіоактивних речовин в атмосфері і воді. В цій зоні встановлюється режим обмеження і проводиться радіаційний контроль.
Зона спостереження – територія, на якій можливий вплив радіоактивних викидів установ та опромінення населення може досягати встановленої ГД. На території ЗС, розміри, якої, як правило в 3 – 4 рази більше розмірів СЗЗ, проводиться радіаційний контроль.
Після Чорнобильської катастрофи важливе значення має проблема харчування населення, що проживає на забруднених територіях екологічно чистими продуктами (за вмістом радіонуклідів). Так продукт (крім спеціальних продуктів дитячого харчування) вважається придатним до реалізації і споживання, якщо виконується співвідношення:
CCs/ДРCs+CSr/ДРSr1 (6.2)
де CCs і CSr- результат вимірів питомої активності радіонуклідів 137Сs та 90Sr в даному харчовому продукті; ДРCs і ДРSr- нормативи вмісту І37Сs та 90Sr для даного харчового продукту, Бк/кг, Бк/л (табл. 6.6).
Таблиця 6.6 – Допустимі рівні вмісту радіонуклідів (ДР):
Продукт |
Радіонуклід | |
І37Сs |
90Sr | |
1 |
2 |
3 |
Хліб і хлібопродукти |
20 |
5 |
Картопля |
60 |
20 |
Овочі (листові, коренеплоди, столова зелень) |
40 |
20 |
Фрукти |
70 |
10 |
М'ясо і м'ясні продукти |
200 |
20 |
Риба і рибні продукти |
150 |
35 |
Молоко і молочні продукти |
100 |
20 |
Продовження таблиці 6.6
1 |
2 |
3 |
Яйця, шт |
6 |
2 |
Вода |
2 |
2 |
Молоко згущене і концентроване |
300 |
60 |
Молоко сухе |
500 |
100 |
Свіжі дикоростучі ягоди і гриби |
500 |
50 |
Сушені дикоростучі ягоди і гриби |
2500 |
250 |
Лікарські рослини |
600 |
200 |
Інші продукти |
600 |
200 |
Спеціальні продукти дитячого харчування |
40 |
5 |
Спеціальні продукти дитячого харчування придатні до реалізації і споживання, якщо питомі активності радіонуклідів окремо 137Сs та 90Sr в даному продукті не перевищують нормативів, зазначених вище.
Контроль вмісту 137Сs та 90Sr у харчових продуктах та питній воді проводиться на основі діючих стандартів, методичних вказівок, узгоджених Головним державним санітарним лікарем України.
Радіологічний контроль сільськогосподарської сировини та продовольчих товарів здійснюється органами і установами санітарно-епідеміологічної служби Міністерства охорони здоров'я України, ветеринарною і агрохімічною службами.
Радіологічний контроль продукції тваринного та рослинного походження здійснюється в колективних сільськогосподарських підприємствах і на підприємствах харчової промисловості (м'ясокомбінатах, молокозаводах) при передачі сировини на переробку або зберіганні, а також на ринках.
Для дослідження води та харчових продуктів відбирають проби в місцях найбільшого забруднення продуктів і за допомогою приладів встановлюють ступінь забрудненості.
При відбиранні проб їх вміщують у скляні балони або поліетиленові мішки за спеціальною методикою і направляють у радіометричну лабораторію, де за допомогою спеціальних радіоелектронних приладів визначають кількість радіонуклідів. Продукти, які містять радіонукліди в межах норм, встановлених Головним державним санітарним лікарем України, можна реалізувати споживачам. В разі завищення норм, питання про використання кожної партії товару вирішують після погодження з Міністерством охорони здоров'я України.
Ветеринарно-санітарну експертизу на ринках слід проводити з обов'язковим урахуванням результатів радіометричних вимірювань, що здійснюється в типових лабораторіях ветсанекспертизи і агропрому, обладнаних дозиметричними і радіометричними приладами.
Усі види продукції підлягають обов'язковому радіометричному контролю в лабораторії, і якщо вміст радіонуклідів у межах встановлених норм, то видається дозвіл на їх продаж.
Можливості зниження концентрації радіонуклідів у продуктах та рекомендації щодо режиму харчування людей. При правильному режимі харчування людей, які проживають в умовах радіоактивного забруднення території, надходження в організм радіонуклідів можна зменшити. При цьому важливо зберегти повноцінність харчування з тим, щоб усі необхідні організму елементи - білки, жири, вуглеводи, органічні кислоти, вітаміни, мінеральні речовини і харчові волокна (клітковина, геміцелюлоза, пектин та ін.) були в раціоні в достатній кількості.
Молоко, вершки, кисло-молочні продукти здатні акумулювати радіонукліди. Основна частина їх з'єднується з білками і міститься в білково-ліпідних оболонках. Тому вміст радіоактивного стронцію-90, цезію-137 більш низький у молочних продуктах з високим вмістом жирів і меншим білків, і навпаки. При виробництві з молока кисломолочних продуктів утворюються маслянка та сироватка, в яких залишається основна частина радіонуклідів, що містяться у молоці. Тому перед вживанням їх слід спеціально обробляти осаджувачами радіоактивних речовин. Так можна вилучити до 90% стронцію-90.
При виробництві вершків багато радіоактивних речовин (стронцій, цезій) переходить у маслянку. Промиванням вершків водою, а потім знежиреним молоком, яке не містить радіонуклідів, можна майже в 10 разів зменшити в них вміст радіоактивних речовин.
При виробництві топленого вершкового масла вдається майже всі білковолецитинні оболонки вилучити, а з ними і радіоактивні речовини.
Сири із незнежиреного і знежиреного молока мають великий вміст білків, які концентрують радіонукліди, особливо міцний комплекс з білками утворює стронцій-90. Сири, вироблені найбільш поширеним сичужно-кислотним способом, містять більше радіонуклідів, ніж виготовлені кислотним способом. При останньому способі виробництва сирів з молока вилучають більш як 90% початкового вмісту цезію-137.
М'ясо здатне також фіксувати радіоактивний стронцій. При цьому в кістках його концентрація може бути в 1000 разів вищою, ніж у м'язовій тканині.
Досліди показали, що при варінні м'яса в бульйон переходить близько 80% цезію-137, а стронцію-90 - соті частки процента. Тому до використання бульйонів з м'яса, забрудненого різними радіонуклідами, слід підходити диференційовано. Особливо це важливо у зв'язку з тим, що для приготування перших страв використовують до 30% добового споживання м'яса.
Концентрація цезію-137 в жировій тканині в 4-10 разів менша, ніж у м'язовій. У перетопленому салі його в 20 разів менше, ніж у сирому, тому топлені жири можуть містити мало радіонуклідів при високому вмісті їх у м'ясі.
М'ясо, вміст радіонуклідів у якого перевищує допустимі рівні, забороняється направляти в торгівлю і вживати в їжу. Таке м'ясо використовують при виробництві ковбас, стежачи за тим, щоб готові продукти мали допустимі рівні радіонуклідів, або виготовляють з нього м'ясо-кісткове борошно.
Молоко із завищеним вмістом радіонуклідів використовують для виробництва масла, сирів сичужних і сухого згущеного молока за умови подальшого довгострокового зберігання.
Яйця найбільше радіонуклідів накопичують у шкарлупі, з якої при варінні вони можуть переходити в їстівну частину, що обов'язково слід враховувати при вживанні їх у їжу.
Картоплю з вмістом радіонуклідів, нижчим від встановлених рівнів, використовують після ретельного промивання водою з подальшим очищенням від лушпайок.
Зелені овочі - салат, шпинат і ранню капусту в разі встановлення завищених рівнів радіонуклідів у продаж не допускають, їх утилізують на місці.
Огірки і томати із незначним ступенем забруднення радіонуклідами можна використовувати тільки після відокремлення верхніх прошарків плодів разом із шкірочкою.
Ягоди (чорна смородина, порічки, аґрус, чорниця), які ростуть у зонах радіонуклідного забруднення, дуже поглинають радіонукліди і тому використовувати їх у їжу не можна. Переробляти на компоти, варення, джеми їх також не слід, оскільки радіонукліди в цих продуктах переробки не змінюються.
Вміст радіонуклідів в харчових продуктах значно зменшується під час відповідної технологічної і кулінарної обробки. В домашніх умовах необхідно знімати з овочів верхнє листя, добре мити овочі, фрукти, ягоди у проточній воді і очищувати; гриби, лісові ягоди вимочувати в холодній воді 2-3 год., а в умовах підвищеного забруднення радіонуклідами варити, оскільки частина радіонуклідів, а також нітратів і важких металів переходить у відвар.
Попереднє замочування сприяє зниженню активності радіонуклідів, наприклад, у моркві - на 30,9%, столових буряках - на 29,2, яблуках - на 39,8, кабачках - на 17,8, гарбузах - на 20,9%.
Видалення покривних тканин овочів сприяє зменшенню вмісту радіонуклідів в тому, що питома ефективність покривних тканин, наприклад, моркви вища на 21,4%, буряків столових - на 46,8% порівняно з м'якоттю.
Питома активність радіонуклідів смородини після миття знижується в середньому на 25%, після бланшування - на 32%.
Бажано уникати споживання нестандартної овочевої продукції, перш за все за розмірами (дрібну). Досліди показують, що питома активність радіонуклідів у нестандартних плодах більшого і меншого розмірів найбільш суттєва і підвищується: у моркви в 2; буряків столових в 2,8; кабачків в 2,4; гарбузів в 2 рази.