CC BY
35
УДК 619:615.9:637
Прокопенко Т.О., провщний лжар ветмедицини-радюлог © Державный науково-дослгдний ¡нститут з лабораторног д1агностики та ветеринарно-сантарног експертизи, м. Кигв Кравщв Р.Й., доктор бюлопчних наук, професор, академк УААН Льв1вський нацюнальний утверситет ветеринарног медицини та бютехнологт
¡меш С.З. Гжицького Салата В.З., кандидат ветеринарних наук, доцент Льв1вський нацюнальний утверситет ветеринарног медицини та бютехнологт
Iмен С.З. Гжицького
ВЕТЕРИНАРНИЙ РАД1ОЛОГ1ЧНИЙ КОНТРОЛЬ
Зггдно з законом Украгни "Про правовий режим територп, що зазнала радюактивного забруднення внаслгдок Чорнобильськог катастрофи", на територп Украгни проводиться посттний радгологгчний контроль продукцгг рослинництва г тваринництва, кормгв тощо, що в1дправляються на експорт, ввозяться по ¡мпорту, а також реал1зуються на ринках.
Ключовi слова: радгологгчний контроль, методи, радгонуклгди, продукти харчування.
Внаслщок аварп на Чорнобильськш АЕС у кв^ш 1986 р. в навколишне природне середовище, за ощнками спещашспв, було викинуто близько 50 МК (1,85-1018 Бк) рiзних радюнуклдав, серед яких 8^г, 9^г, 141Се, 134С^ 137С^ 10^и 106Яи, ^г, 95Nb, 1311, 1321, 239Ри, 240Ри та деякi iншi промiжнi продукти розпаду урану. Вони розЫялися досить нерiвномiрно, створивши немовби радiацiйну моза!ку: мiсця з дуже високою чергуються з практично природною радюактивнютю. Радiоактивного забруднення зазнали значнi площi сiльськогосподарських угiдь, що призвело до забруднення радюнуклщами рослин i тварин [1].
Як вщомо, людина може тддаватись:
1) зовнiшньому опромiненню - вщ джерел, що знаходяться поза оргашзмом;
2) внутрiшньому опромiненню - за рахунок потрапляння радiонуклiдiв в оргашзм з повiтрям, !жею та водою.
Особливо небезпечш для людини радiонуклiди, що потрапили всередину оргашзму, оскiльки в цьому випадку ш одяг, нi шкiра не виконують сво!х захисних функцiй i вже в органiзмi радiонуклiди викликають опромшювання рiзних органiв i тканин людини.
На забруднених територiях надходження радюнуклдов в людський органiзм мае тривалий характер, внаслiдок чого дози внутршнього опромiнення, як правило, перевищують дози зовшшнього опромiнення. Основнi закономiрностi переходу бюлопчно найбiльш небезпечних
© Прокопенко Т.О., Кравщв Р.Й., Салата В.З., 2009 236
радюнуклдав було виявлено ще за ча^в масових випробувань ядерно! збро! в атмосферi в перюд з 1945 по 1963 роки. Шсля квггаево! катастрофи вивчення процеав мпрацп радiонуклiдiв в харчових ланцюгах було поновлено.
Е ходi наукових дослщжень встановлено, що основними харчовими шляхами надходження радiонуклiдiв в оргашзм е:
1. Рослина - людина.
2. Рослина - тварина - м'ясо - людина.
3. Рослина - тварина - молоко - людина.
4. Вода - гщробюнти - людина [2].
З радюактивних продукпв подiлу найбшьшу небезпеку становлять 90Sr i Вони мають вщносно високу енергш випромiнювання та великий перiод натврозпаду, виняткову властивiсть включення в бюлопчний кругообiг речовин, а також здатшсть довго затримуватись в органiзмi людини й тварин. При дослщженш мпраци 90Sr та 137Cs вiд одного об'екта бюсфери до iншого було помiчено, що перший веде себе подiбно до кальцiю, а другий — до калш. Ця обставина мае велике практичне значення для радюхiмiчно! експертизи. Наприклад, встановлено, що за однакових умов в об'ектах бюсфери, забруднених радюнуклщами, максимальний вмют 90Sr завжди виявляеться в органах (продуктах), багатих на кальцш (кктки, яечна шкаралупа), а 137Cs -в об'ектах, багатих на калш (наприклад, м'язи) [1].
Шсля Чорнобильсько! катастрофи, завдяки здатност радiоактивного цезш мiцно зв'язуватися деякими видами грунтових мiнералiв, його рухливiсть поступово знижуеться, i вiн все важче проникае в харчовi ланцюги. За минулi роки вмiст 137Cs в грунтах i його концентрацiя у водi багатьох поверхневих водоймищ значно знизилися. Проте, i в даний час, i в осяжному майбутньому як i ранiше, залишатиметься основним дозоутворюючим радюнуклщом на постраждалих територiях.
За понад 20 рокiв тсля авари чимало зроблено, щоб зменшити наслiдки Чорнобильсько! катастрофи для агропромислового комплексу. Вiдповiдно до Законiв Укра!ни "Про ветеринарну медицину", "Про правовий режим територи, що зазнала радюактивного забруднення внаслiдок Чорнобильсько! катастрофи", "Про безпечшсть та якiсть харчових продукив", вимог Директиви СС 96/23 вщ 29 квiтня 1996 року "Про мiри контролю окремих речовин, !х залишково! кiлькостi в живих тваринах та продуктах тваринного походження" i щорiчному "Плану державного монiторингу залишюв ветеринарних препаратiв та забруднювачiв у живих тваринах i необроблених харчових продуктах тваринного походження" на територи Укра!ни проводиться постшний радiологiчний контроль об'ектв ветеринарного нагляду щодо визначення радiонуклiдiв. Основною метою контролю радюлопчно! безпечностi продуктiв харчування е зниження дози внутрiшнього опромiнення населення Укра!ни шляхом обмеження надходження радiонуклiдiв з продуктами харчування та стимуляци створення i дотримання виробниками необхiдних умов для одержання чисто! продукцi! на радюактивно забруднених територiях. Крiм цього, скасовано
237
дiючi з 1991 року тимчасовi допустимi рiвнi ТДР-91 забруднення продукцн i введено постшш, неаварiйнi допустимi рiвнi Державнi ппешчш нормативи мДопустимi рiвнi вмiсту радюнуклдав 137Cs та 90Sr у продуктах харчування та питнiй водiм (ДР-97), що значно, майже втрое, нижч^ нiж ТДР-91. Нормативи забезпечили значно менший рiвень дозового навантаження на оргашзм людини, а значить, й обмежили вiрогiднiсть виникнення бiологiчних ефектв.
А у 2006 роцi було введено новi Державнi гiгiенiчнi нормативи "Допустимi рiвнi вмiсту радiонуклiдiв та 90Sr у продуктах харчування та питнш водi" (ДР-2006). Вони розраховаш виходячи з того, що вмют радiонуклiдiв 90Sr та
у продуктах харчування та питнш водi повинен забезпечити неперевищення прийнято! границi рiчноl ефективно! дози внутршнього опромiнення 1 мЗв [3]. Кожне введення жорсткiших нормативiв iстотно змшюе оцiнку фактично тс! ж само! радiацiйноl ситуацн. Продукцiя, що рашше вщповщала стандартам якостi, сьогоднi вважаеться забрудненою.
Ситуацiя покращуеться, але на жаль по Укра!ш станом на 01 ачня 2009 року вщповщно до звiту ДНД1ЛДВСЕ зафiксовано факт перевищення вмiсту 137 Cs у молощ - 324 проби, м'яс велико1 рогато1 худоби - 27 проб, м'яс диких тварин - 45 проб, лкарськш рослиннш сировиш - 21 проба, грибах свiжих, сухих та ягодах - 477 проб, кормах - 5 проб, овочах - 27 проб, шших продуктах та сировиш - 46 проб. Питома активнють забруднено1 продукцн в середньому у 2-5, iнодi в 10 разш вища вщ допустимих рiвнiв. Мае мiсце тдвищення питомо1 активностi 90Sr - три зразки свiжоl риби, один зразок м'яса дикого кабана. Питома актившсть 9^г в даних пробах перевищуе допустимi рiвнi в середньому у 2-6 i 10 разiв вщповщно [4].
Як бачимо, е нагальна потреба в подальшому дослiдженнi продукив харчування, сировини тощо на радюлопчш показники.
В даний час при дослщженш радiоактивностi об'ектiв навколишнього середовища застосовують рiзнi методи. Залежно вщ того, якi змiни в аналiзованiй речовинi використовуються для реестраци, розрiзняють декiлька методiв виявлення i вимiрювання радiоактивного випромiнювання: iонiзацiйнi, сцинтиляцiйнi, хiмiчнi, фотографiчнi, фiзичнi.
1. \1м1чн1 методи виявлення i вшупрювання радшактивного внпромшювання.
Поглинання енерги iонiзуючих випромiнювань в речовинi може викликати рiзнi хiмiчнi реакци, що призводять до незворотшх перетворень в хiмiчному складi речовини, яка змшюе свое забарвлення. Змша забарвлення прямо пропорцшна поглинутiй у речовиш детектора енерги. На цьому принцип заснованi хiмiчнi методи виявлення i вимiрювання радiоактивного випромiнювання. Хiмiчнi детектори можуть бути використанi для вимiрювань великих доз гама-випромiнювання [5, 6].
Недолжом е недостатня термiчна стiйкiсть, чутливiсть до домiшок i денного свила, погана стабiльнiсть при збер^анш, невисока чутливiсть.
2. Фiзичнi методи. Мас-спектрометрiя з iндуктнвно-зв'язаною плазмою.
Мас-спектрометрiя з iндуктивно-зв'язаною плазмою (1СР/М3, 1СП/МС)
238
розвинулася в один з найбшьш устшних методiв в атомнш спектроскопи завдяки високш чутливост i можливостi виконання багатоелементного ан^зу. Мас-спектрометрiя - це фiзичний метод вимiрювання вiдношення маси заряджених частинок матери (юшв) до !х заряду. 1стотна вiдмiннiсть мас-спектрометри вщ iнших аналiтичних фiзико-хiмiчних методiв полягае в тому, що оптичнi, рентгешвсью i деякi iншi методи детектують випромiнювання або поглинання енерги молекулами або атомами, а мас-спектрометрiя мае справу з самими частинками речовини. Мас-спектрометрiя вимiрюе !х маси, вiрнiше спiввiдношення маси до заряду. Для цього використовуються закони руху заряджених частинок матери в магштному або електричному пол1 Мас-спектр - це просто розсортовування заряджених частинок по !х масах.
Отже, перше, що треба зробити для того, щоб отримати мас-спектр, перетворити нейтральш молекули i атоми, складовi будь-яко! оргашчно! або неоргашчно1 речовини, в заряджеш частинки - iони. Цей процес називаеться юшзащею. Найбiльш поширеним е споЫб юшзаци в так званш шдуктивно-зв'язанiй плазмi. Даний метод дозволяе визначати не тшьки кшькюний, але i якiсний склад iзотопiв [7].
Недолiком застосування зазначеного методу е висока щна приладiв i необхiднiсть мати висококвалiфiкований персонал.
3. Нейтронно-актнвацшннй аналп.
Нейтронно-активацiйний аналiз е високочутливим методом визначення ультрамiкрокiлькостей стабшьних iзотопiв в рiзних бiологiчних матерiалах. Вiн полягае в тому, що дослщжуваний матерiал пiддаеться дп потоку нейтрошв в умовах ядерного реактора. В результат цього утворюються радюактивш продукти, якi потiм пiддаються радiохiмiчному аналiзу i радюметри [5].
Недолки методу: вiдносно мала доступнiсть джерел ядерних частинок або у-кванив, можливють деструкци i навiть руйнування зразюв при опромiнюваннi потоками випромiнювань, вщносна складнiсть виконання аналiзу, радiацiйна небезпека.
4. Радiохiмiчнi методи дослiдження.
Радiохiмiчний аналiз - один з найнадшшших способiв прямого визначення концентраци окремих рад^зотошв в рiзних об'ектах. Вш складаеться з наступних зв'язаних одна з одною операцш:
1. Видшення радiоiзотопа (або групи радiоiзотопiв) з ноЫем.
2. Очищення видiленого рад^зотопа вiд iнших наявних в пробi радiоiзотопiв.
3. Перевiрка радiохiмiчноl чистоти видшеного радiоiзотопа.
4. Вимiрювання активност видiленого радiохiмiчно i хiмiчно чистого препарату [8, 9].
В даний час розроблено багато методiв визначення ^г та 137Cs в об'ектах зовшшнього середовища. Застосування того або шшого методу залежить вiд виду дослщжуваного об'екту. Нижче приводяться найбшьш поширеш i перевiренi методи визначення цих радюнуклдав в об'ектах ветеринарного нагляду. Так, для визначення 9^г застосовують:
239
- оксалатний метод визначення 9^г;
- екстракцшний метод визначення 9^г;
- фосфатний метод визначення 9^г.
У кожному з запропонованих методiв для визначення 9^г, цей радюнуклщ визначаеться за його дочiрнiм iзотопом 90Y.
Для визначення в об'ектах ветеринарного нагляду використовують:
- сурьм'яно-йодидний метод;
- сурьм'яно-йодидний метод визначення з попередньою концентрацiею його у виглядi фероцiанiду нiкелю-цезiю [9].
Недолжи: тривалий термiн дослiджень (до 14 дiб), трудомiсткий процес, висока квалiфiкацiя персоналу.
5. Фотограф1чн1 методи виявлення 1 вшупрювання радюактивного випромшювання.
Iонiзуючi випромiнювання впливають на чутливi фотоматерiали i подiбно до видимого свила викликають !х почорнiння. Поглинена енерпя випромiнювання визначаеться за щшьшстю почорнiння. На цьому принципi засноваш фотографiчнi детектори.
До переваг цього методу слщ вiднести можливiсть масового застосування для шдивщуального контролю доз, можливкть сумюно! i роздшьно! реестраци дози вiд бета- i гамма-випромшювань, можливiсть реестраци дози нейтрального випромшювання, сприйнятливiсть до рiзкоl змiни температур.
Недолжами методу е мала чутливкть плiвок, низька точнiсть, громiздкiсть обробки плiвки, неможливiсть повторного використання опромшених плiвок [5, 6].
6. 1онпую1п методи виявлення i вшупрювання радюактивного випромшювання.
Проходження iонiзуючих випромiнювань через речовину супроводжуеться втратою 1х енерги в рiзних процесах взаемоди з електронами i ядрами атомiв. Детектори перетворюють енергiю в електричний сигнал. Дiя детекторiв заснована на виявленш ефекту вiд юшзаци або збудження атомiв або молекул речовини юшзуючим випромiнюванням. До детекторiв, заснованих на виявленш ефекту вщ юшзаци в газ^ вiдносяться iонiзацiйнi камери i газорозряднi лiчильники.
Висока чутливiсть, великий вихщний сигнал, простота рееструючих електронних схем, нескладшсть конструкцiй, малi габарити i зручнiсть в експлуатаци вигщно вiдрiзняють цей метод аналiзу вщ аналогiв [6, 10].
Iонiзацiйний метод отримав найбшьше застосування у вшськовш дозиметричнiй апаратурi.
7. Сцннтнляцiйннй метод виявлення i вшупрювання радюактивного випромшювання.
При проходженш iонiзуючих випромiнювань через деяю речовини виникае флуоресценцiя (свiчення) в результатi переходу збуджених атомiв або молекул в основний стан. Свiтловi спалахи за допомогою фотоелектронного помножувача перетворюються в електричний сигнал.
240
Детектори, в яких використовуеться ефект флуоресценци, називаються сцинтиляцшними лiчильниками.
У даному методi ан^зу використовуються наступнi типи сцинтиляторiв:
- неоргашчш кристали i гази;
- сцинтилятори на основi органiчних сполук.
До переваг методу належать:
- ушверсальшсть з точки зору можливост реестраци iонiзуючих випромiнювань практично будь-яких видiв;
- можливiсть вимiрювання енерги дослщжуваних частинок або квантiв;
- висока роздшьна здатнiсть;
- висока ефектившсть реестраци випромiнювання.
Сцинтиляцiйний метод е найбшьш доступним i експресним [6, 10, 11, 12]. Згщно з дшчими нормативними документами та методиками в лабораторiях ветеринарно! медицини продукти харчування, сировина та корми дослщжуються на вмкт 90Sr та 137Cs за допомогою радiометричних приладiв (для визначення сумарно! активностi препараив i питомо! активностi об'ектiв зовшшнього середовища), спектрометрiв (для якiсного та кшькюного визначення радiонуклiдного складу), а також за допомогою радiохiмiчних методiв.
Залежно вiд вимог методики вимiрювань використовуються такi варiанти пiдготовки проб.
При пщготовщ проб для радiохiмiчного аналiзу проводять додаткову обробку золи з метою бшьш повно! мiнералiзацil дослiджуваних об'ектiв (доозолення проб). Для цього наважку золи помщають у фарфорову чашку або термостшкий хiмiчний стакан, вносять носи радiоiзотопiв, зволожують золу концентрованою азотною кислотою з додаванням 2-3 мл пергщролю i випаровують насухо на пiщанiй баш. Шсля цього чашку помiщають в муфельну тч. Вказанi операци доозолення повторюють не менше 2-3 разiв для рослинних проб, а для шших проб - до бшо! золи. Ця зола використовуеться для подальшого радiохiмiчного аналiзу. Визначення 9^г по 90Y у будь-яких пробах можливо лише через 14 дшв пiсля !х вiдбору на аналiз. Виключенням е лише тi проби, в яких радюактивна рiвновага вже наявна, наприклад, м'ясо, сухе молоко i кiстки тварин. Час дослщження (вимiрювання активностi включно, але без затрат часу на приготування золи) складае 5-6 годин [9].
Для радшметричноУ експертизи як i для спектрометричного дослiдження доставленi в лабораторш проби обробляються, як на першому етапi приготування lжi, тобто очищуються вiд бруду, подрiбнюються i т.п. Ввдбраш проби необхiдно збагатити радюнуклщами, тобто збiльшити концентрацiю останнiх в пробi шляхом зменшення И об'ему за рахунок води i оргашчних речовин. Зменшення об'ему рiдких i твердих зразкiв проб за рахунок води досягаеться висушуванням, а видалення органiчних речовин бiосубстрата - спалюванням i озоленням. Видалити органiчну речовину iз зразка проби можна i "мокрим озоленням", тобто кислотним гiдролiзом, який гарантуе точнiшi результати. Але в практищ радiометричноl експертизи
241
вважають за краще користуватися звичайним (тобто "сухим") озоленням. Пюля тако! обробки золу помщають на стандартну пщложку i вимiрюють на приладах. Витрати часу на приготування золи в середньому складае 16,5-18 годин, школи (при озоленш м'яса, зерна) - 27-32 години [9, [13].
Також використовують методики прискореного рад1ох1м1чного приготування л1чильних зразк1в проб продовольства для визначення активност радiонуклiдiв 137Cs та 90Sr з наступним вимiрюванням на спектрометрi.
В основу методу приготування лiчильних зразюв проб для вимiрювання активностi радюнуклвдв 137Cs та 90Sr = у харчових продуктах покладена здатшсть феррицианiду цинку й оксалату кальцш осаджувати Cs та 90Sr =9(^ вiдповiдно. Усi харчовi продукти тваринного чи рослинного походження складаються в основному з тих самих речовин, але в рiзних кiлькiсних стввщношеннях. За хiмiчним складом цi сполуки подшяють на неорганiчнi -вода i мiнеральнi речовини - i органiчнi, до яких вiдносять бшки, жири i вуглеводи.
Радiонуклiди 137Cs та =90Y присутнi в продуктах не у вшьному станi, а зв'язаш з бiологiчними молекулами. Для вившьнення !х у розчин, де радюнуклщи стають доступними для взаемоди з феррицианщом цинку й оксалат - iонами, необхiдно зруйнувати зв'язки з бюлопчними молекулами. Зруйнувати зв'язки можна або окислюючи органiчнi речовини до вуглекислого газу i води, або хiмiчною деструкцiею складних бюлопчних молекул до елементарних складових. У першому випадку результат досягаеться озоленням продуктiв упродовж 4-6 годин у залежност вiд виду продукту, другий шлях займае не бшьше твтори години незалежно вщ виду продукту i грунтуеться на ди кислоти чи лугу на складш бiологiчнi структури з метою вившьнення радюнуклдав 137Cs та 9^г =90Y у розчин.
Метою методик е одержання упродовж 1,5-2,5 годин лiчильних зразкiв проб продовольства для вимiрювання активностi радiонуклiдiв 137Cs та 9^г [14].
Висновки.
Проведений аналiз джерел лiтератури показав, що на даний час наявна достатня кшькють шформаци щодо застосування методiв виявлення i вимiрювання радiоактивного випромiнювання. Причому юнують рiзнi методи аналiзу i кожен з них мае сво! переваги i недолiки.
На сучасному етат розвитку технологи все бшьше значення мае якiсть продукци, що виготовляеться. Виршальним чинником служить збшьшення конкурентоспроможностi продукци i вихiд И на мiжнародний рiвень. Слiдом за цим розвиваються i методики, направлеш на контроль якостi. Правильний вибiр методики дозволить пiдприемству не тшьки полiпшити якiсть свое! продукци, але i заощадити грошi. На сьогодшшнш день сцинтиляцiйний метод аналiзу з пробопщготовкою методом сухо! мiнералiзацil е найбшьш широко поширеним в радюлопчних лабораторiях, якi дослiджують продукти харчування, корми, кормовi добавки тощо, експресним i достатньо дешевим.
242
Л1тература.
1. Коваленко Л.1. Радiацiйна ветеринарно-саштарна експертиза об'екпв ветеринарного контролю: Навч. поЫбник. - К.: Вища шк., 1994. - 318 с.
2. М.П. Мащенко, Д.С. Мечов, В.О. Мурашко. Радiацiйна гiгieна. - Х.: вид-во "1нститут монокристалiвм, 1999, - 390 с.
3. Ращацшна гiгieна: пщручник/за редакщею проф. В.Я. Уманського та проф. С.Т. Омельчука. - Донецьк: Норд-Прес, 2009. -143 с.
4. Ведення сшьськогосподарського виробництва на територiях, забруднених внаслщок Чорнобильсько1 катастрофи у вiддалений перюд/ Методичнi рекомендацiï; за заг.редакцieю академка УААН Прiстера Б.С. - К.: Атка, - Н., 2007. - 196 с.
5. Ветеринарна радюлогш. Посiбник у питаннях i вщповщях/ Кравцш Р.Й., Салата В.З., Семанюк В.1., Фреюк Д.В., Ярошович 1.Г. - Л., 2008. - 512 с.
6. Ветеринарная радиология. Г.Г. Виккен. М. - Л.: издательство "Колос". 1964. - 272 с.
7. Г.Н. Крусь, А.М. Шалыгина, З.В. Волокитина. Методы исследования молока и молочных продуктов/ Под общ. редакцией А.М. Шалыгиной. - М.: КолосС, 2002. - 368 с.
8. Химические методы анализа: Учеб. пособие для хим-технол. вузов/ В.И. Посыпайко, Н.А. Козырева, Ю.П. Лагачева - М.: Высш. шк., 1989. - 448 с.
9. Инструктивно-методические указания по определению радиоактивности в объектах ветнадзора. - М: "Колос", 1975. - 48 с.
10. Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа: Учеб. для почвенно-агрохим. спец. ун-тов и вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 256 с.
11. М.Т. Максимов, Г.О. Оджаков. Радиоактивные загрязнения и их измерение: Учеб. пособие. - 2е изд., перераб и доп.. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 304 с.
12. Вопросы радиационной гигиены. Материалы III научно-практической конференции по радиационной гигиене 5-9 июля 1966 года.: Министерство здравоохранения УССР, -К., 1967, - 547 с.
13. Подготовка счетных образцов для измерения на спектрометре энергий бета-излучения серии СЭБ ХХ. - К., 1999. - 10 с.
14. Методики ускоренного радиохимического приготовления счетных образцов проб продовольствия для определения активности радюнуклвдв 137Cs та 90Sr на гамма- и бета-спектрометрах комплекса "Прогресс"./ И.И. Макаренкова, А.Е. Ермилов. - М., 1999. - 12 с.
Summary Prokopenko T., Kravtsiv R., Salata V. VETERINARY RADIOLOGICAL CONTROL.
The authors have given brief description of radionuclides determination methods in the article. The date about the present of radionuclides are higher than Ukrainian norms are given. The review of methods of samples preparation for tests of radionuclides 137Cs and 90Sr in food and feed-stuff.
Стаття надшшла до редакцИ' 15.04.2009
243
