Радий: основные характеристики и роль в жизни человека

В 1950-1960-х гг. прекратилось производство ранее популярных часов со светящимся циферблатом, т.к. в их производстве использовались радиоактивные вещества. В 1981 г. известный радиолог из Массачусетского технологического института (MIT) Р.Эванс на международной конференции по радиобиологии радия и актинидов (1983) сообщил, что «исследования в течение 12 лет нескольких сотен работников часовых заводов, имевших дело с радием, показали, что у тех из них, кто имел радиационную нагрузку менее 50 мкКи радия-226, что эквивалентно суммарной дозе облучения скелета около 1000 рад, не обнаружено никаких опухолей или других заболеваний радиогенной природы». Систематическое потребление 50 мкКи ²²⁶Ra примерно в 125 тыс. раз превышает установленную Агентством по защите окружающей среды (EPA) предельную дозу, получаемую при потреблении воды с радиоактивностью 5 пКи/л. В настоящее время EPA планирует еще больше снизить допустимый порог радиоактивности воды, что потребует дополнительно значительных средств на ее очистку. Если бы вместо этого норму повысили в 4 раза, что для человека, потребляющего 1,1 л воды в день, составило бы дозу в 30 тыс. раз меньшую, чем у работников часовых заводов, то вообще отпала бы надобность в мониторинге уровня радия в питьевой воде.

Данные статистического анализа состояния здоровья упомянутых работников часовых заводов, опубликованные в 1994 году д-ром Р.Томасом, показали, что даже без учёта отсутствия рака у многих работников с дозой ниже 1000 рад безопасная доза составляет 400 рад. В 1997 г. д-р Р.Роланд, проанализировав те же данные, подтвердил, что существует пороговая доза, ниже которой облучение безопасно: «Сейчас имеется 2383 случая с хорошо установленной поглощенной дозой... Все 64 случая саркомы кости обнаружены среди 224 человек, получивших дозу более 10 Гр, в то время как у 2119 человек с меньшими дозами никаких опухолей не обнаружено». В 1977-1987 гг. Департамент энергии США провёл массовые обследования персонала предприятий атомной промышленности, подвергавшегося внешнему облучению от кобальта-60. Были обследованы 39004 из 108 тыс. рабочих, занятых в отрасли, и полученные данные тщательно сопоставлены с результатами обследования контрольной группы из 33352 (из 700 тыс.) рабочих неядерных отраслей. Данные обследования были частично опубликованы лишь в 1991 г. Из них следует, что среди получивших высокие дозы облучения смертность составила 76% от смертности в контрольной группе, т.е. облучение г-радиацией уменьшает смертность.

Эффект малых доз радиации, не достаточных для разрушения механизмов восстановления повреждений организма, может быть объяснен так же, как эффекты малых доз токсинов или других повреждающих факторов. Введение в организм малых доз болезнетворных бактерий или токсичных металлов стимулирует иммунную систему. В результате при последующих попаданиях того же фактора в организм в больших дозах организм легче справляется с детоксикацией. Многочисленными исследованиями установлено, что малые дозы радиации стимулируют иммунную систему, активируют ферменты, устраняющие повреждения, а также системы ликвидации повреждений ДНК и клетки в целом [7].

5.3 Токсическое действие радия

радий химический урановый руда

Радий не играет никакой биологической роли - природные экосистемы на него не реагируют. Радиевый риск биоты равен нулю. Радий опасен только в некоторых специализированных лабораториях, производствах и медицинских учреждениях. Его радиотоксичностоть сильнее химической, которая аналогична бариевой. Большие концентрации радия-226 в организме вредно действуют на животных и человека, вызывая болезненные изменения в виде остеопороза, самопроизвольных переломов, опухолей.

Препараты радия вследствие содержания дочерних продуктов распада обладают весьма сложным спектром б-, в-, и г-излучения, а также являются источником радиоактивного газа - радона. В связи с этих факторы лучевого воздействия радия на организм весьма многообразны. Радиотоксическое действие радия, попадающего в организм ингаляционным или другими путями, имеет специфические особенности, связанные с сильно ионизирующим действием короткопробежных б-частиц, большим периодом полураспада, ярко выраженной органотропностью и длительной задержкой в организме. Максимально допустимое количество ²²⁶Ra, фиксированного в человеческом организме, составляет 0,1 мкг. Одним из признаков радиевой интоксикации является лучевое поражение костной ткани - её деструкция, развитие радиационного остеита, который приводит к повышенной хрупкости и патологическим переломам кости. Радиационный остеит челюстных костей, как правило, осложняется инфекцией и протекает как хронический остеомиэлит.

Характерным для поражения радия является патология костного мозга. На вскрытии костный мозг темно-красного цвета, с большим скоплением незрелых стволовых клеток. Такая патология расценивается как первая стадия лучевого остеита. Вторая стадия представляет собою «замещающий фиброз», когда ткань костного мозга замещается фиброзной тканью. Нарушение миэлоидной пролиферации наблюдалось у больных, содержащих в организме большие количества радия (10-180 г) и погибших в течение 3-8 лет после окончания работы с радионуклидом. При опустошении костного мозга в селезенке и печени развиваются очаги экстрамедулярного кроветворения. Наряду с изменениями гемопоэза у работниц радиевых производств нарушается овариально-менструальная функция. Отмечены случаи поражения кожи, ломкости ногтей, выпадения волос у людей, проработавших в контакте с радием 1-2 года. Может развиваться макроцитарная гипохромная анемия, лейкопения, тромбоцитопения. Наряду с жалобами на общую слабость, головную боль, головокружение, боли в сердце у лиц, контактирующих с радием, возникают специфические боли в костях рук и ног, грудине, ребрах, иногда позвоночнике. У таких больных наблюдаются изменения в нервной, сердечно-сосудистой г эндокринной системах, ЖКТ, нарушается обмен веществ. Описан случай хронического поражения работницы, занимающейся окраской циферблатов часов. На протяжении 14 месяцев в её организм поступали соли радия. Содержание 226Ra в организме составило 455 кБк. Одиннадцать лет работница была практически здорова. Затем появилась повышенная ломкость костей, через 12 лет она перенесла переломы, через 26 лет наступила полная слепота, имелся перелом ключицы. Через 40 лет после поражения больная скончалась от карциномы сфеноидального синуса.

Радий разрушает не только здоровые ткани, но убивает и злокачественные новообразования, излечивая поверхностный рак кожи. Такие свойства давали надежду на успешную борьбу с болезнью, против которой человек не имел еще действенных средств [7].

5.4 Санитарно-гигиенические аспекты радия

Радий сильно токсичен; допустимая его концентрация в воздухе исчезающе мала - не более 10 мг/км³ или 10-11 г/м³. При такой концентрации в 1 м³ происходит чуть больше двух распадов атомов радия в секунду. Работа с радием и его препаратами, как и с другими радиоактивными веществами, требует строгого соблюдения защитных мер.

Содержание радия в питьевой воде строго лимитируется. Так Агентство по Охране Окружающей Среды США (USEPA) установило норму суммарного содержания в воде радия-228 и радия-226 на уровне 5 пКи/л (пикокюри на литр), что соответствует 0,185 Бк/л.

В организме заражение радием диагностируется по г-излучению от тела, выдыхаемому радону, а также б- и в-излучению от крови. Определение ²²⁶Ra в почве, растительности и пищевых продуктах проводят эманационным методом или радиометрическим методом, основанным на выделении суммы изотопов радия в виде сульфата радия-бария и непосредственном измерении б-активности препарата ²²⁸Ra после полного распада ²²⁴Ra. Определение ²²⁸Ra в объектах внешней среды основано на осаждении дочернего актиния ²²⁸Ас и измерении излучения. Неотложная помощь включает дезактивацию открытых участков кожи водой с мылом, каолиновой пастой с 20% цитратом натрия. Внутрь адсорбар или сернокислый барий 25:200. Рвотные средства (апоморфин 1% - 0,5 мл подкожно) или обильное промывание желудка раствором (3-5%) сернокислого натрия или магния. После очистки желудка назначение слабительных средств: сернокислый натрий или магний 30:200 с указанными адсорбентами [7].

5.5 Техника безопасности при работе с радием

Ввиду постоянного выделения радона работа с препаратами радия требует принятия особых мер предосторожности, исключающих его утечку, в результате которой происходит заражение воздуха, вдыхаемого персоналом. Опасность длительного вдыхания радона связана главным образом с накоплением и распадом в органах дыхания его короткоживущих дочерних продуктов: RaA, RaB, RaC, которые находятся в воздухе в виде тонкодисперсных аэрозолей. Энергия распада RaA, RaB и RaC полностью выделяется в органах дыхания. Работа с радием в зависимости от его количеств должна проводиться в горячих камерах с манипуляторами или в герметичных перчаточных боксах, исключающих утечку радона. При вскрытии ампул с твердыми препаратами радия (хлорид, бромид) в атмосферу камеры или бокса поступает радон в количестве не более 1-2% от равновесного. Сульфат и карбонат радия при комнатной температуре выделяют радон в меньшем количестве. Воздух из вытяжной системы при этом необходимо выбрасывать на высоте не менее 4 м выше конька крыши самого высокого здания, находящегося в радиусе 50 м от места выброса. Поскольку эманации не задерживаются фильтрами для улавливания аэрозолей, выброс газов в атмосферу необходимо осуществлять, применяя разбавление или предварительную выдержку. Радон можно выдерживать в сосудах, заполненных веществами, поглощающими радон. Наилучшим сорбентом радона является уголь. Сорбированное углем количество радона пропорционально его концентрации в воздухе. При охлаждении пропускаемого через сорбент воздуха адсорбционная способность углей резко возрастает. В качестве сорбента использовался мелкодисперсный торф, пропитанный трикрезилфосфатом. Радон легко растворяется в три-крезилфосфате и, следовательно, удаляется из газовой фазы. При выполнении лабораторных операций с открытыми препаратами радия должен осуществляться дозиметрический контроль с целью определения уровней загрязненности поверхностей и оборудования б- и в-излучающими веществами, мощности доз г-излучения. Необходимо также отбирать пробы воздуха для последующего определения содержания радона и радиоактивных аэрозольных частиц [7].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В истории радиоактивности будет еще одно бурное двадцатилетие - 30...40-е годы нашего века, когда цепная реакция открытий сделает свой второй виток. Но эти открытия в основном будут связаны уже с другими элементами, прежде всего с ураном.

А что же радий? Можно сказать, что после 1910 г. для него начались будни. Его стали использовать довольно широко. Радиевые препараты применяли для лечения злокачественных опухолей и других тяжелых заболеваний. Соли радия вводили в состав светящихся красок. Немногим позже гамма-излучение радия впервые попытались применить для дефектоскопии металлических изделий. Делались радиевые эталоны единиц радиоактивности. Позже, после открытия нейтрона (1932 г., Д. Чедвик), появились радий-бериллиевые источники нейтронов. Продолжались исследования свойств самого радия и его соединений.

Но с годами, по мере развития ядерной физики и атомной техники, радий постепенно был отодвинут на второй план. Другие радиоактивные элементы и изотопы оказались более приемлемыми и для гамма-дефектоскопии, и для радиотерапии. (Кобальт-60, применяемый ныне для этих целей, намного дешевле и доступнее радия.)

Другие менее опасные излучатели пришли и в производство светящихся красок. Радий-бериллиевые и радон-бериллиевые источники нейтронов тоже постепенно сошли со сцены: появились более совершенные.

Лишь в качестве эталонов радиоактивности соли радия не утратили своих позиций. И еще - как источник радона [8].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Лукевич К.М., Популярная библиотека химических элементов. - М.: Раритетные издания, 1998. - 3 с.

2 Бекман И.Н., Учебное пособие. - М.: Металлургия, 2010. - 2 с.

3 Зефиров Н.С., Химическая энциклопедия: в 5 т. - Москва: Большая Российская энциклопедия, 1995. - 639 с.

4 Тельдеши К.Ю., Радиоаналитическая химия. - М.: Энергоатом, 1986, 47 с.

5 Бекман И.Н.,Учебное пособие. - М.: Металлургия, 2010. - 63 с

6 Дахно И.В., Технология извлечения радия. - М.: Металлургия, 1997. 254 с.

7 Несмеянов А.Н., Радиохимия. - М.: Химия, 1985. - 215 с.

8 Лукевич К.М., Популярная библиотека химических элементов. - М.: Раритетные издания, 1998. - 534 с.

Размещено на Allbest.ru