НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕДЕНИЯ Sr80 В ПИЩЕВОЙ ЦЕПИ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ПУТИ ЕГО ПОСТУПЛЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

HYGIENIC SIGNIFICANCE OF CONTAMINATION OF THE SURFACES WITH RADIOACTIVE SUBSTANCES

N. N. Khvostov, M. S. Kostyakov

Experiments were carried out in a hot laboratory in order to study the correlation between the extent of contamination of surfaces with radioactive substances and pollution of the air. This correlation proved to be very complicated and to be dependent on a number of causes. The main of them were operating conditions of the installation, the kind of surfaces its coating and the area of contamination, etc. In the absence of work in the chamber the extent of air pollution did not increase significantly even if the ventilation system were not functioning.

УДК 613.27:546.42.02.90

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕДЕНИЯ Бг90 В ПИЩЕВОЙ ЦЕПИ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ПУТИ ЕГО ПОСТУПЛЕНИЯ

И. К. Дибобес, С. Я■ Зайдман, Л. И. Пантелеев, А. М. Скрябин

Одной из важных задач изучения глобальных выпадений радиоактивных веществ является определение миграции изотопов по пищевым цепочкам с целью прогнозирования уровня загрязнения рациона населения. Степень такого загрязнения зависит от ряда факторов, таких, как метеорологические условия, географическая широта местности, тип питания населения, а также социально-экономических условий. Поэтому исследование процессов миграции изотопов по пищевой цепи необходимо как в пределах всей страны, так и в отдельных районах. В связи с этим в период интенсивных глобальных выпадений 1961—1966 гг. на Среднем и Южном Урале изучалась миграция стронция-90 (Бг90) в некоторых звеньях пищевой цепи, а именно выпадения — растительность IX Молоко Рацион человека.

Данные цепочки: выпадения — растительность ^ Молоко пРеДстав" ляются в следующем виде. Содержание Бг90 в сене и зерне пшеницы, обусловленное как воздушным,

Таблица 1

Концентрация Б г90

в сене и зерне пшеницы

так и почвенным поступлением изотопа, представлено в табл. 1.

Содержание Бг90 в растительности за счет почвенного поступления найдено на основании экспериментальных работ по изучению миграции 5г90в системе почва — растение •(3. Г. Антропова и .Л. И. Пантелеева; ВагНеи с соавторами, и др.).

Для расчета были приняты следующие почвенные

коэффициенты пропорциональности (К): для молока 0,14 пк/л:мк/км2, для зерна пшеницы 0,10 пк/кг:мк/кма, для сена 13 пк/кг:мк/км2.

Как видно из табл. 1, загрязнение сена Бг80 за счет почвенного пути поступления с 1962 по 1965 г. составляло около 20%, в 1966 г. — около

Сено Зерно пшеницы

С (в пк/кг) «U « «-- 3- « о с « « свозд (в пк/кг) "л? к с а О «-ÏL tr К о с о .2, «I ОТ * О с а çj ^а

1961 1962 1963 1964 1965 1966 500 2 400 4 400 4 700 2 900 1 000 325 416 740 885 780 730 175 1 684 3 660 3 815 2 120 270 45 200 320 320 88 50 3 3 6 7 6 6 42 197 314 313 82 44

козон

250

Л

70%. Значимость почвенного загрязнения для зерна пшеницы за то же время была меньше, чем для сена. Так, в 1962—1964 гг. почвенная доля составляла лишь 2%, а в 1966 г. — 12%. Такое изменение роли различных

путей загрязнения растительности со временем связано с тем, что выпадения из атмосферы Бг90, уменьшились, а кумулятивное содержание в почве осталось практически на прежнем уровне.

Зависимость воздушного поступления Бг90 в зерно и сено от плотности выпадений показана на рис. 1. Как видно из рис. 1, поступление Эг90 в зерно и сено может быть в первом приближении описано линейной зависимостью:

£

¿¡/00 50

&

I

о Зерно

Сено

>-

•

/о /г м /6

/их/к/и2год

^раст К' Фвып» где Сраст — концентрация Бг90

Рис. 1. Зависимость воздушного поступления 5г90 в зерно и сено от плотности выпадений. где ьраст — концентрация в

зерне или сене (в пк/кг)-, <2ВЫП — скорость выпадения Эг90 из атмосферы (в мк/км.кв.год)-, К — коэффициент пропорциональности.

Коэффициенты пропорциональности соответственно равны:

Кг.

= 280п1фсм* гОД(

кг мк

^зерно ' 2-1

пк/км2 кг мк

ГОД.

Сравнивая коэффициенты пропорциональности для почвенного и воздушного поступления протока, можно заключить, что воздушное загрязнение зерна пшеницы и сена в 20—200 раз эффективнее, чем почвенное, при одинаковой плотности загрязнения территории. Трава и сено служат основными источниками поступления Бг90 в рацион молочного скота. Поэтому следует ожидать, что содержание Бг90 в молоке зависит от его концентрации в траве (сене). Наблюдается прямо пропорциональная зависимость между содержанием Бг90 в сене и молоке; Смол = Коэффициент пропорциональности К равен 1,1-Ю-2, что согласуется с данными экспериментальных работ по изучению перехода изотопа из корма животных в молоко (Б. Н. Анненков; Д. И. Ильин и Ю. И. Москалев; А. Г. Морган с соавторами).

На основании найденных коэффициентов может быть определена связь между плотностью выпадения Бг90 и содержанием изотопа в молоке:

^мол= Къ'Ссено= к 2 ' К 1 • Фвып= 3 ' Qвыn■

С учетом почвенного поступления изотопа в траву общее его содержание в молоке можно представить в следующем виде:

Смол= 3-С2ВЫП+ 0,14С„, (1)

где Смол—концентрация Эг90 в молоке (в я/с/л); <2ВЬШ — скорость вып аде-ния Бг90 из атмосферы (в мк/кмг • год); (?„ — содержание Бг90 в почве-(в км/мк2).

Полученное значение воздушного коэффициента пропорциональности для молока отличается от зарубежных данных (ВагИей с соавторами). Это связано с тем, что в буржуазных странах иной тип ведения хозяйства, особенно животноводства. Расчетные данные, полученные по формуле (1)„ и экспериментальные данные представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, расчетные данные расходятся от фактических менее чем на 20%. Следовательно, можно считать полученные коэффициенты приемлемыми для прогноза содержания изотопа в молоке — одном: из важных источников поступления Бг90 в рацион человека.

Выше показано, что существует линейная связь между плотностью -выпадений Бг80 и содержанием его в сене, зерне и молоке. Аналогичную зависимость пытались обнаружить и в цепбчке зерно — хлеб — рацион. •Однако линейная зависимость плохо описывает связь между содержанием

изотопа в цепочке зерно — хлеб. Отношения , по данным наблю-

дений 1961 г., составляли 0,45, 1962 г.—0,21, 1963 г.—0,4, 1964 г. —0,5, 1965 г. — 1,5 и 1966 г. — 1,4.

Таблица 2 Содержание Бг90 в молоке

I Таблица 3

Содержание Б 90 в рационе

-—

Концентрация ж

5г,0(в пк/л)

Год факти- ■в* о

расчет- 1

ческая ная о

«V (Ср)

1961 8 7,8 0

1962 27 29 7

1963 48 55 15

1964 47 47 0

1965 31 26 16

1966 22 18 18

Год

•е

1961

1962

1963

1964

1965

1966

25 55 115 130 95 66

2

II

20 75 140 120 65 46

и о

« —*

с. щ

ч - >»

= 2 о о. X о зв

34 22 133 93 48

20

36 22 8 32 30

•е-«ч

38 14 2 2 27

Как видно, коэффициент пропорциональности меняется от 0,21 до 1,5. Это объясняется тем, что для приготовления хлеба используется зерно урожая разных лет и, кроме того, в течение срока наблюдения резко изменялась сортность хлеба, поступающего в продажу. Однако эти данные позволяют получить средний коэффициент К для всех лет исследования, который можно в первом приближении использовать для расчета концентрации Бг90 в хлебе. Его величина равна 0,7±0,5.

Конечной целью прогнозирования является определение содержания Эг90 в рационе населения. Поэтому необходимо изучить связь между содержанием изотопа в молоке и хлебе, что помогло бы на основании изложенного выше найти связь между плотностью выпадений и содержанием Эг90 в рационе.

Зависимость содержания Бг90 в рационе от его концентрации в молоке и хлебе показана на рис. 2. Как видно из рис. 2, между содержанием Бг90 в рационе, молоке и хлебе существует линейная зависимость, которая может быть описана следующими уравнениями:

140

/го

^ /оо

I

I £

ВО

40

го

пн/мг^г

Хлеб / о /

/ У У ° у

/ \ / / Мо/гоно

• / / о / »

/ 4 / У У ' о

У У

//

/о го зо ¿с/ Л40/70/Г0 1 , 1 -1-

Хлеб

Рис. 2. Зависимость содержания Бг80 в рационе от его концентрации в молоке и хлебе.

для молока Лрац= 2,5-Смол, (2) для хлеба Лрац= 0,83 -Схл. (3)

Подставляя в уравнение (2) значение Смол из уравнения (1), получают: Лрац= 2,5 Кв <2вып+ Кп <Э„ . (4)

Изучение потребления зерна пшеницы на Среднем и Южном Урале показало, что для выпечки хлеба используется в течение года 2/з муки, люлученной из зерна урожая предыдущего года, и 1/3 — из зерна урожая

текущего года. В этом случае активность хлеба может быть связана с активностью зерна пшеницы уравнением:

Схл (<—!) + С3 (/), (5)

где Схл — концентрация 5г90.'в хлебе (в пк/кг)\ С3 —концентрация Бг90, в зерне пшеницы (в пк/кг); / — £ремя (данный календарный год); К — коэффициент пропорциональности между концентрацией Бг90 в хлебе и зерне пшеницы. Коэффициент пропорциональности (К) определялся экспериментально и оказался равным§

Учитывая зависимость концентрации изотопа в зерне (С3) от плотности выпадений (<2ВЫП) и аа1*|^зцения почвы (<23), можно уравнение (5> написать в виде:

Схл = ^-21 [2(3ВЫП (* - 1)*+ (01 + 0,017 [2<гп (/ - 1) + <2П (/)].

Тогда содержание Эг90 в рационе (Лрац) можно найти, подставляя это выражение в формулу (3):

Лрац = 2,9 [2С2ВЫП(* - 1) + <2ВЫП(О] + 0,014 12<2П (/ - 1) + (}п (/)]. (6>

Зависимость активности рациона от плотности выпадений и содержания Эг90 в почве проверена путем сравнения расчетных и фактических данных, представленных в табл. 3. Расчет производился по формулам для молочной (4) и зерновой цепочек (6).

Как видно из табл. 3, расхождение расчетных и фактических данных не превышает 20%. Отсюда для прогноза содержания ¿г90 в рационе можно использовать как молочную, так и зерновую цепочку, а расчет вести по формулам (4) и (6). В том случае, когда используется зерно урожая, только одного года, расчетная формула (6) может быть упрощена:

Лрац = 8,7С2ВЫП (-Ир. год) + 0,05(2, (=) .

Выводы

1. Исследование загрязнения растительности стронцием-90 (Бг90) за счет глобальных выпадений позволило выяснить, что воздушное поступление в 20—200 раз выше почвенного при одинаковой плотности загрязнения. В этом случае соблюдается линейная зависимость загрязнения растительности от среднегодовой скорости выпадения.

2. Для описания загрязнения растительности пригодна 2-компонентная модель Рассела, учитывающая воздушное и почвенное поступление изотопа в пищевую цепочку.

3. Анализ данных о содержании Бг90 в отдельных звеньях пещевых цепочек показал, что существует линейная связь между концентрациями изотопа в последовательных звеньях пищевой цепи. Это позволило определить соответствующие коэффициенты пропорциональности, которые могут быть использованы для прогноза содержания Эг90 в любом звене пищевых цепочек.

ЛИТЕРАТУРА

Анненков Б. Н. В кн.: Распределение, биологическое действие, ускорение выведения радиоактивных изотопов. М., 1964, с. 154. — Антропова 3. Г., Пантелеев Л. И. Радиобиология, 9, 1966. — Ильин Д. И., Москалев Ю. И. Атомная энергия, 1957, № 2, с. 163.

Поступила 20/У 1968 г.