Вплив ядерного вибуху на тварин продукти і ветеринарне майно

Зміст

Введення

1. Дія зовнішнього іонізуючого опромінення на організм тварини

2. Забруднення продукції в найближчий і віддалений період після випадання радіоактивних опадів

3. Вплив ядерного вибуху на ветеринарне майно

Висновок

Список літератури

Введення

При вибуху водневої бомби виділяються нейтрони високої енергії, які мають здатність викликати реакцію поділу ядер ²³⁸ U, що є основною складовою частиною суміші природного урану (в суміші ізотопів урану його 99,284%). У бомбах такого типу здійснюються три стадії: спочатку реакція поділу ²³⁵ U ⁽²³⁹ Pu), потім реакція синтезу (дейтерію і тритію) і, нарешті, знову реакція ділення урану ⁽²³⁸ U). Всі ці стадії реакцій і ядерних перетворень швидкоплинні, вибух відбувається протягом мільйонної частки секунди.

В результаті ділення ядер урану або плутонію утворюється досить велика кількість так званих уламків поділу. Більшість уламків поділу (їх утворюється близько 80) являють собою радіоактивні ізотопи більш легких елементів, від ⁷² Zn до ¹⁶¹ Тb. Вони піддаються радіоактивному розпаду, що утворюються нукліди, у свою чергу, радіоактивні (випускають β-частинки і нерідко γ-кванти). Кожен осколок зазнає зазвичай кілька радіоактивних розпадів до того, як перетвориться на стабільний нуклід. Нижче наведений один з таких прикладів радіоактивного розпаду осколка (в дужках дані періоди напіврозпаду): бром-90 (16 с) → криптон-90 (33 с) → рубідій-90 (2,74 хв) → стронцій-90 (28 років) → ітрій-90 (64,2 год) → цирконій-90 (стабільний ізотоп).

Крім того, у складі продуктів ядерного вибуху в помітних кількостях (особливо в перші дні після вибуху) знаходяться продукти нейтронної активації. При ядерному вибуху в розрахунку на 1 кілотонну потужності вибуху утворюється 2,25 ∙ ^{жовтень} 1923 нейтронів, які, взаємодіючи з конструктивними матеріалами бомби і ядрами елементів грунту, води і повітря, перетворюють стабільні елементи в радіонукліди. При наземному вибуху бомби потужністю 1 мегатонна через добу радіоактивність осколків розподілу становить 4 ∙ ^{9 жовтня} Кі, продуктів нейтронної ^{активації-8 жовтня} Кі. З радіологічної точки зору з усіх радіонуклідів, що є продуктами нейтронної активації, виділяються ³ Н, ¹⁴ С, ⁵⁴ Мn і ⁵⁵ Fe.

Випадання радіоактивних продуктів ядерного вибуху починається вже незабаром після вибуху. У безпосередній близькості від епіцентру випадають досить великі частинки діаметром близько 1 см. Більш дрібні частинки осідають на поверхню землі в більш віддалених місцях на відстані кількох сотень кілометрів від епіцентру. Це так звані локальні, або, як їх ще називають, місцеві, випадіння, які, як вважають, формують слід радіоактивного хмари протягом найближчих 10-20 годин після вибуху. У зв'язку з тим що напрям і швидкість вітру на різних висотах між нижньою кромкою радіоактивної хмари і поверхнею землі істотно розрізняються, конфігурація сліду радіоактивної хмари в конкретних випадках може відрізнятися від схематичних сигароподібних зображень, наведених у посібниках та популярній літературі.

При ядерних вибухах великої потужності (1 мегатонна і більше) і вибухах ядерних боєприпасів на великих висотах певну кількість радіоактивних частинок потрапляє в стратосферу (шар атмосфери, розташований над тропосферою, товщиною 8-55 км). Аерозольні частинки, інжектованих в стратосферу, у подальшому переносяться в тропосферу, з неї вони віддаляються в результаті вимивання дощем або сухого осадження частинок.

Всі перераховані вище продукти вибуху ядерної бомби надають згубну дію на тварин, потрапляють у грунт і на рослини, забруднюють навколишнє середовище.

1. Дія зовнішнього іонізуючого випромінювання на організм тварини

Джерела іонізуючого випромінювання (радіонукліди) можуть перебувати поза організмом і (або) всередині його. Якщо тварини піддаються впливу випромінювання ззовні, то говорять про зовнішнє опромінення, а вплив іонізуючих випромінювань на органи і тканини від інкорпорованих радіонуклідів називають внутрішнім опроміненням. У реальних умовах частіше всього можливі різні варіанти і зовнішнього, і внутрішнього опромінення. Такі варіанти впливу називаються поєднаними радіаційними поразками.

Доза зовнішнього опромінення формується головним чином за рахунок впливу γ-випромінювання; α - і β-випромінювання не вносять істотного внеску в загальне зовнішнє опромінення тварин, так як вони в основному поглинаються повітрям або епідермісом шкіри. Радіаційне ураження шкірних покривів β-частками можливо в основному при утриманні худоби на відкритій місцевості в момент випадіння радіоактивних продуктів ядерного вибуху або інших радіоактивних опадів.

Характер зовнішнього опромінення тварин у часі може бути різним. Можливі різні варіанти Одноразового опромінення, коли тварини піддаються радіаційному впливу протягом короткого проміжку часу. У радіобіології прийнято вважати однократним опроміненням вплив радіації на протязі не більше 4 діб. У всіх випадках, коли тварини піддаються зовнішньому опроміненню з перервами (вони можуть бути різними за тривалістю), має місце фракціоноване (переривчасто ») опромінення. При безперервному тривалому впливі іонізуючого випромінювання на організм тварин говорять про пролонгованим опроміненні.

Виділяють загальне (тотальне) опромінення, при якому радіаційному впливу піддається все тіло. Цей вид опромінення має місце, наприклад, при проживанні тварин на території, забрудненої радіоактивними речовинами. Крім того, в умовах спеціальних радіобіологічних досліджень може здійснюватися місцеве опромінення, коли радіаційному впливу піддається та чи інша частина тіла. При одній і тій же дозі опромінення найбільш важкі наслідки спостерігаються при загальному опроміненні. Наприклад, при опроміненні всього тіла тварин у дозі 1500 Р відзначається практично 100%-ва їх загибель, тоді як опромінення обмеженої ділянки тіла (голови, кінцівок, щитовидної залози і т. д.) будь-яких серйозних наслідків не викликає. Надалі розглядаються наслідки тільки загального зовнішнього опромінення тварин.

Клініка гострої променевої хвороби. У залежності від дози опромінення і характеру радіаційного впливу під час розвивається променева хвороба різного форми і тяжкості. При тривалому опроміненні тварин малими дозами розвивається хронічна променева хвороба. Якщо тварини піддаються опроміненню у відносно короткий термін, але при досить високій потужності дози (десятки - сотні рентген на добу), то в цьому випадку спостерігається гостра променева хвороба. У дорослих тварин опромінення в дозах 100-200 Р викликає гостру променеву хворобу легкого ступеня тяжкості, при якій, як правило, тварини не гинуть. У більшості видів сільськогосподарських тварин, опромінених в дозі понад 500-600 Р, розвивається гостра променева хвороба важкої або вкрай важкого ступеня, що закінчується 100%-ної загибеллю.

У гострої променевої хвороби зазвичай відзначають чотири періоди.

1. Період первинних реакцій триває 1 - 3 доби. Характеризується підвищеною збудливістю тварин, сменяющейся апатією, різними нервово-м'язовими реакціями (скорочення лицьових м'язів, судоми, м'язова тремтіння і напруга, безпричинні помахи хвостом і т. д.), частковою втратою апетиту, блювотою (у свиней), короткочасним невеликим підвищенням температури тіла , почастішанням пульсу.

2. Латентний період. Це період уявного благополуччя, який триває від 3 до 14 діб (чим важче променеве ураження, тим він коротший, при вкрай важкого ступеня поразки він найчастіше відсутня). Спочатку спостерігається відновлення апетиту, потім він знижується. Температура повертається до фізіологічно нормального рівня. До кінця періоду з'являються проноси, кров'янистий кал, витікання крові з ануса, рота, ніздрів; ознаки порушення дихання (підвищення частоти дихальних рухів, хрипи, кашель) і задишка.

3. Період розпалу хвороби. Він починається зазвичай на 8-10-ту добу (при вкрай важкого ступеня ураження-на 2-3-е, а при променевої хвороби легкого ступеня тяжкості-на 20-у добу), триває в середньому близько 5 діб. На цій стадії гострої променевої хвороби спостерігаються різке підвищення температури тіла (рис. 36), рясне витікання крові, підшкірні крововиливи, поява на шкірі безлічі плям від червоного до пурпурного кольору (у свиней), набряки шкіри, кінцівок, кульгавість, порушення координації рухів, утруднення дихання, задишка, загальна слабкість, сни-ються апетиту (хоча в окремих особин він залишається на звичайному рівні аж до смерті), підвищена спрага, розвиток пневмонії, плевритів, виразкових запалень на всьому протязі шлунково-кишкового тракту (особливо в тонкому відділі кишечнику).

4. Період відновлення у тих, що вижили тварин. Триває від декількох місяців (при легкому ступені ураження) до декількох років (при гострої променевої хвороби середнього та важкого ступеня ураження). У тих, що вижили тварин поступово відновлюються основні фізіологічні функції, приходять у норму всі фізіологічні відправлення, частково або повністю відновлюються продуктивність і працездатність.

Описані періоди в клініці гострої променевої хвороби носять досить умовний характер, вони не завжди спостерігаються при вивченні наслідків радіаційного ураження тварин. Особливо це відноситься до тих випадків, коли гостра променева хвороба (з летальним результатом) викликана опроміненням тварин при порівняно низької потужності дози випромінювання (наприклад, при потужності дози 10-50 Р / год). Деякі клінічні ознаки в таких варіантах радіаційного впливу часто відсутні або виражені слабо. Важливі гематологічні показники, зокрема дані про вміст лейкоцитів у крові. Щоправда, цей показник у відриві від інших може виявитися не дуже надійним, тому що його кількісні значення не дуже сильно розрізняються у тварин, що отримали летальні і сублетальні дози опромінення. Тому цілком обгрунтовано рекомендації використовувати всю сукупність клінічних показників для прогнозування результату променевої хвороби. Для вирішення цього завдання можуть бути використані також біохімічні та цитогенетичні методи, інтенсивно розробляються в останні роки. Вплив іонізуючої радіації на імунітет.

Малі дози радіації, мабуть, не роблять помітного впливу на імунітет. При опроміненні тварин сублетальних і летальних дозами відбувається різке зниження резистентності організму до інфекції, що обумовлено низкою чинників, серед яких найважливішу роль грають: різке підвищення проникності біологічних бар'єрів (шкіри, дихальних шляхів, шлунково-кишкового тракту та ін), пригнічення бактерицидних властивостей шкіри , сироватки крові та тканин, зниження концентрації лізоциму в слині і крові, різке зменшення числа лейкоцитів у кровоносному руслі, пригнічення фагоцитарної системи, несприятливі зміни біологічних властивостей мікробів, що постійно живуть в організмі,-збільшення їх біохімічної активності, посилення патогенних властивостей, підвищення резистентності та ін

Опромінення тварин у сублетальних і летальних дозах призводить до того, що з великих мікробних резервуарів (кишечник, дихальні шляхи, шкіра) в кров і тканини надходить величезна кількість бактерій. При цьому умовно виділяють період стерильності (його тривалість одну добу), протягом якого мікробів у тканинах практично не виявляється; період обсіменіння регіонарних лімфатичних вузлів (звичайно збігається з латентним періодом); бактеріеміческій період (тривалість його 4-7 днів), який характеризується появою мікробів в крові і тканинах, і, нарешті, період декомпенсації захисних механізмів, протягом якого відзначається різке зростання кількості мікробів в органах, тканинах і крові (цей період настає за кілька днів до загибелі тварин).

Під дією великих доз радіації, що викликають часткову або повну загибель всіх опромінених тварин, організм виявляється беззбройним як до ендогенної (сапрофітної) мікрофлорі, так і до екзогенних інфекцій. Вважають, що в період розпалу гострої променевої хвороби і природний, і штучний імунітет сильно ослаблений. Однак є дані, що вказують на більш сприятливий результат перебігу ост рій променевої хвороби у тварин, що зазнали імунізації до впливу іонізуючого випромінювання. Разом з тим експериментально встановлено, що вакцинація опромінених тварин обтяжує перебіг гострої променевої хвороби, і з цієї причини вона протипоказана до вирішення хвороби. Навпаки, через кілька тижнів після опромінення в сублетальних дозах вироблення антитіл поступово відновлюється, і тому вже через 1-2 міс після радіаційного впливу вакцинація цілком допустима.

Смертність тварин. На результат гострої променевої хвороби у тварин найсильніше впливає потужність дози опромінення. Наприклад, летальна доза до 50% для овець (ЛД ₅₀₎ складає 237 Р при потужності дози 660 Р / ч. Якщо ж овець опромінювали при більш низьких потужностях доз (наприклад, 261 і 2 Р / год), то в цьому випадку ЛД ₅₀ зростала відповідно до 318 і 637 Р.

Є певні видові відмінності в радіочутливості тварин (табл. 49). Найбільшою радіорезистентність відрізняються кури: ЛД _50/30. У них становить 1100 Р. До числа радіорезистентність тварин відносять також кроликів, ослів, коней і свиней. Жуйні тварини менше радіорезистентність: ЛД _50/30 у них в межах 500-550 Р при опроміненні з потужністю дози приблизно 50 Р / ч.

На радіочутливість впливає і вік. Молоді, інтенсивно зростаючі тварини, в організмі яких безліч клітин, які діляться, в більшій мірі схильні до впливу іонізуючої радіації, у них вища смертність.

Для великої рогатої худоби радіочутливість (ЛД _100/30) у віці 3 дня становить 150 Р, 3 - 5 міс - 300, у 15-18 міс - 400 і для дорослих тварин-650 Р.

Старі тварини також не володіють стійкістю до дії радіації, тому що в них знижена імунобіологічна реактивність і знижена здатність до відновлення після радіаційного ушкодження. Разом з тим у всіх вікових груп завжди спостерігається велика варіабельність у радіочутливості окремих особин, обумовлена, ймовірно, відмінностями в рівні обмінних процесів, станом компенсаторних механізмів, загальною активністю тварин під час впливу іонізуючої радіації.

Радіочутливість тварин в залежності від статі та породи досліджена недостатньо. Кури більш стійкі до дії радіації, ніж півні, тоді як у інших видів тварин (осли, свині) радіочутливість самців і самок була подібною. Немає поки і переконливих доказів про можливі породних відмінності в радіочутливості тварин.

Смертність тварин при хронічному та фракціонованого опромінення настає, як правило, при дозах, які набагато перевищують дози (летальні) одноразового опромінення. Так, при одноразовому опроміненні свиней часткова їх загибель спостерігалася при дозах 350 Р, а 100%-ва загибель - при опроміненні в дозі 600р на 2-25-й день після радіаційного впливу. Фракціоноване щоденне опромінення в дозі 50 Р викликало часткову загибель свиней лише при накопиченні дози 5100 Р на 102-й день після початку впливу, а 100%-ву загибель тварин при такому вигляді опромінення відзначали при сумарній дозі 19250 Р (через 385 днів після початку впливу ). При більш низьких щоденних дозах опромінення (8,8 Р) середовищ няя тривалість життя кроликів від початку досліду до загибелі становила 989 днів, а середня сумарна доза -8733 Р (ЛД _100/30 = 1200 Р).

2. Забруднення продукції в найближчий і віддалений період після випадання радіоактивних продуктів ядерного поділу

Продукція рослинництва. Орієнтовні дані про можливі розміри радіоактивного забруднення сільськогосподарської продукції можуть бути отримані на основі закономірностей, визначених у ході експериментів та проведення натурних спостережень (див. гл. 2). На малюнку 25 наведено криві, що дозволяють опредз лити величину радіоактивного забруднення врожаї зернових та овочевих культур з урахуванням часу, який минув від моменту випадання радіоактивних опадів, зо збирання врожаю. Наприклад, якщо радіоактивні опади у вигляді оплавлених радіоактивних частинок випали 15 липня, а передбачувана дата прибирання озимого жита - 5 серпня (тобто від часу забруднення посіву до збирання врожаю пройде 20 днів), то в цьому випадку забруднення зерна на момент збирання може скласти згідно з малюнком 25 приблизно 3,1 мкКі / кг.

При випаданні радіоактивних опадів у перші кілька декад після посіву забруднення зерна радіонуклідами порівняно невелика -, ймовірність сильного забруднення зерна різко збільшується при досягненні фази молочної стиглості. Якщо радіоактивні опади випадають у фазі воскової стиглості, забруднення зерна різко знижується. Для листових овочів характерне швидке зниження забруднення радіонуклідами: за перші 10-15 днів після випадіння радіоактивних опадів воно зменшується приблизно в 100 разів.

Можливі ситуації, коли інтенсивні локальні випадання відбуваються до початку або на початку вегетаційного періоду рослин і, отже, мало впливають на забруднення продукції. У такому випадку інтенсивне аеральное забруднення рослин йде за рахунок глобальних випадань. Для прогнозування забруднення рослин за рахунок цього каналу надходження був запропонований коефіцієнт повітряного забруднення рослин (К _в), який встановлює зв'язок між інтенсивністю глобальних випадінь [d, мки (км ^{2 ∙} міс)] і змістом радіонукліда в продукції (С, пКи / кг) . Розрахунок проводять за формулою

Коефіцієнти повітряного забруднення

У віддалений період після радіоактивних випадінь, тобто на наступний рік і пізніше, продукція рослинництва забруднюється головним чином у результаті кореневого живлення рослин. До цього часу короткоживущая фракція суміші продуктів ядерного поділу повністю розпадається, а середньоживучі ⁽¹⁰⁶ Ru, ¹⁴⁴ Се, ⁹⁵ Zr та ін) відрізняються малою рухливістю біологічної та його надходження з грунту в рослини невелика. Найважливіше прогнозувати забруднення сільськогосподарської продукції радіонуклідами ⁹⁰ Sr і ¹³⁷ Cs.

У таблицях 37 і 38 наведено орієнтовні дані про можливий зміст радіонуклідів стронцію і цезію у врожаї основних сільськогосподарських культур на різних грунтах країни при щільності забруднення території 1 Кі / км ^2. Оскільки вміст радіонуклідів у врожаї прямо пропорційно їх вмісту в грунті, то при більшій або меншій щільності забруднення грунту величини, наведені в таблицях 37 і 38, повинні бути збільшені або зменшені у відповідне число разів. Для інших грунтів, не зазначених у таблицях, забруднення продукції рослинництва радіонуклідами визначають досвідченим шляхом при вирощуванні проростків.

Точність прогнозу можливих розмірів забруднення врожаю багато в чому залежить від точності визначення вмісту радіонуклідів в орному шарі грунту (з подальшим перерахуванням на 1 км ^2), причому в розрахунок приймаються обмінні (розчинні) форми сполук ⁹⁰ Sr і ¹³⁷ Cs. Слід пам'ятати, що при вирощуванні сільськогосподарських культур на грунтах одного і того ж типу, що містять однакову кількість обмінного кальцію і обмінних основ у ВПК, що в залежності від погодних умов і агротехніки накопичення радіонуклідів може варіювати в широких межах - від 1,5 до 5 разів. Отже, точність прогнозу вмісту радіонуклідів у врожаї сільськогосподарських культур за даними про щільність забруднення території дуже відносна.

Більш достовірні результати можуть бути отримані при використанні методу проростків. Зразки грунтів на ріллі беруть з глибини орного шару, ретельно перемішують (це особливо важливо в тому випадку, якщо після випадання радіоактивних опадів на полях проведено комплекс агрохімічних і агротехнічних заходів) і потім на піддослідних грунтах висівають пророщені насіння. Масу кристалізаторів з грунтом, піском і доданої водою підтримують на постійному рівні, поливаючи проростки. У 20-денному віці надземну масу рослин зрізують на рівні грунту, промивають у проточній воді, щоб видалити частки грунту, висушують і в повітряно-сухому матеріалі визначають вміст радіонуклідів. Рівень забруднення врожаю прогнозують, множачи дані про вміст радіонуклідів у проростках на коефіцієнти переходу. Метод проростків не вимагає попереднього аналізу на вміст у грунті обменноспособной частини радіонуклідів, а також проведення агрохімічних дослідженні.

3. Вплив ядерного вибуху на ветеринарне майно

Основний вплив ядерного вибуху на ветеринарне майно полягає в його зараженні радіоактивними речовинами. До ветеринарного майна відноситься дезинфицирующая техніка, лікувальні інструменти, матеріали, лікувальні препарати, вакцини та сироватки, спецодяг, документація.

Про ступінь зараження радіоактивними речовинами поверхонь різних об'єктів, одягу і шкірних покривів прийнято судити за величиною потужності дози α-випромінювання поблизу заражених поверхонь, що визначається в мілірентгенах у годину (мР / год), а також за кількістю розпадів ядер за одиницю часу на певній площі або в певному обсязі і позначати відповідно: роз. / (хв * см2), роз. / (хв * см3), роз. / (хв * л) й роз. / (хв * г) (табл.1).

Таблиця 1. Гранично допустимі величини зараження різних предметів

Висновок

Проникаюча радіація ядерного вибуху являє собою спільне випромінювання і нейтронне випромінювання.

Джерелом проникаючої радіації є ядерні реакції поділу і синтезу, що протікають в боєприпасах в момент вибуху, а також радіоактивний розпад осколків поділу.

Час дії проникаючої радіації вибухом зарядів ділення і комбінованих зарядів не перевищує декількох секунд. Під час вибуху зарядів ділення і комбінованих зарядів час дії проникаючої радіації визначається часом підйому хмари вибуху на таку висоту, при якій випромінювання поглинається товщею повітря і практично не досягає поверхні землі.

Вражаюча дія проникаючої радіації характеризується величиною дози випромінювання, тобто кількістю енергії радіоактивних випромінювань, поглиненої одиницею маси середовища, що опромінюється.

Проникаюча радіація робить негативний вплив на тварин, приводячи їх до хвороб і загибелі, у разі високих доз опромінення. Вплив ядерного вибуху на продукція включає в себе забруднення рослин, зниження корисної продукції, збільшення собівартості через спеціальних заходів щодо очищення від РВ. Забруднення ветеринарного майна РВ вимагає її дезактивації, робить на час неможливим використання, підвищує ризик захворювання ветеринарних фахівців.

Список літератури

1. Анненков Б.М., Юдінцева Є.В. - Основи сільськогосподарської радіології. М, 1991.

2. Захист від зброї масового ураження. В.В. М'ясников. - М.: Воениздат, 1984.

3. Кудряшов Ю.Б., Беренфельд Б.С. Радіаційна біофізика, М., 1979

4. Ярмоненко С.П. Радіобіологія людини і тварин, М., 1988

5. Корогодін В.І. Проблеми пострадіаційного відновлення. М., 1966