Radionuklidai - elementai, kurių atomai pasižymi nestabilumu. Išspinduliuodami daleles arba elektromagnetines bangas (energiją) jie tampa stabilesni. Išspinduliuota energija vadinama radiacija, o išskiriama spinduliuotė - radioaktyvumu. Radionuklidai yra natūralūs (esantys aplinkoje) ir antropogeniniai (susidarę dėl žmonijos veiklos).

Ir natūraliu, ir antropogeniniu būdu susidarę radionuklidai skleidžia penkių rūšių spindulius: α, β, γ, neutronų ir rentgeno. Jie skiriasi prigimtimi, energija, skvarbumu ir poveikiu gyvajam organizmui. Radionuklidai skleidžia vienos arba kelių rūšių spindulius.

Spinduliuotės dozė, kuri nesukelia pakitimų, vadinama leistina doze. Maksimali leistina dozė yra tokia, kuri radioaktyvumui veikiant nuolat per 50 metų žmogaus organizme nesukelia jokių pokyčių.

Radionuklidų skleidžiami spinduliai

Alfa (α) spinduliai (dalelės) - neutronų ir protonų srautas. Jie pasižymi mažu skvarbumu ir didele jonizuojančia galia (poveikio stiprumu). Šių spindulių sklaida nedidelė (3-12 cm), tačiau ypač stipri jonizuojanti galia gyviems organizmams sukelia didelį pavojų. Alfa spinduliai gyvuosius organizmus gali paveikti iš išorės ir iš vidaus. Patekę į organizmą per maistą, vandenį ar orą α spinduliai jonizuoja ląsteles ir jas ardo.

Beta (β) spinduliai (dalelės) - tai elektronų ir protonų srautas. Jie pasižymi vidutinišku skvarbumu ir vidutiniška jonizuojančia galia. Nuo šaltinio sklinda keliolikos metrų atstumu, gali 1-2 cm įsiskverbti į gyvą organizmą, tačiau jų jonizuojantis poveikis daug silpnesnis negu alfa spindulių.

Gama (γ) spinduliai - mažo ilgio (10^-9-10^-12 cm) ir didelio dažnio (10^-20-10^-22 Hz) elektromagnetinės bangos. Šių spindulių jonizuojanti galia mažesnė nei α spindulių, tačiau jie yra labai skvarbūs, veikia net per 30 cm storio geležies lakštą. Juos sulaiko švino, gelžbetoninės plokštės, žemės sluoksnis. Jie pasižymi didele energija ir greičiu (300 000 km/s).

Neutronų spinduliai pasižymi dideliu skvarbumu ir biologiniu aktyvumu. Tai laisvųjų neutronų srautai. Jie sklinda labai plačiai, patekę į gyvus organizmus ardo ląsteles.

Rentgeno spinduliai - elektromagnetinės 10^-6-10^-9 cm ilgio bangos. Rentgeno spinduliai yra tokios pat prigimties, kaip ir gama spinduliai, pasižymi dideliu skvarbumu ir energija. Juos sulaiko storas švino lakštas. Gyviems organizmams labai pavojingi.

Radionuklidai aplinkoje

Radionuklidų skleidžiama energija į aplinką yra natūrali ir antropogeninė. Aplinkoje radionuklidai gali sklisti išsisklaidant kietoms ir skystoms radioaktyvioms medžiagoms, tad gali būti aerozolių ir kietųjų dalelių pavidalu.

Dėl žmonijos veiklos radioaktyviųjų elementų koncentracija aplinkoje (ore, vandenyje, maisto produktuose) gali labai pasikeisti ir tapti pavojinga žmogui. Didelis pavojus kyla eksploatuojant atomines elektrines ir atliekant branduolinius bandymus, didžiausias - įvykus šios veiklos avarijoms.

Aplinkos užterštumas radioaktyviais elementais yra pavojingas, nes nėra jaučiami išoriniai požymiai, jie nepasižymi juslinėmis savybėmis (pvz., kvapu).

Lietuvoje yra pavojus dėl Ignalinos atominės elektrinės saugaus uždarymo ir Černobylio avarijos (1986 m. pačios didžiausios pasaulyje) liekamųjų pasekmių. Po šios avarijos 50 tūkst. prie elektrinės esančio miestelio (Pripetės) gyventojų buvo evakuota (bet tik po 3-ų dienų). Radioaktyviomis medžiagomis užteršta 5,7 mln. ha teritorija, o radioaktyvių kritulių šleifas pasiekė Italiją ir Skandinavijos šalis. Po Černobylio avarijos pirmosiomis dienomis kilo pavojus dėl radioaktyvaus jodo, dabar - dėl radioaktyvių stroncio ir kadmio.

Po Černobylio avarijos Lietuvoje labai padidėjo aplinkos tarša trumpalaikiais (¹³¹I ir ¹⁴²I), turinčiais trumpą skilimo pusperiodį, ir ilgalaikiais (¹³⁷Cs) su ilgu skilimo pusperiodžiu radionuklidais. Dideli radionuklidų kiekiai (ypač cezio) nustatyti daugelio Lietuvos rajonų dirvožemyje. Černobylio avarija buvo globalinio pobūdžio, nes radionuklidai (Ru, Ce, I, Cs, Sr ir kt.) pasklido daugelyje šalių. Artimesniuose rajonuose buvo užteršti ir maisto produktai (mėsa, pienas, žuvų produktai, daržovės). Po avarijos atlikti maisto produktų tyrimų duomenys parodė, kad mėsoje cezio-137 koncentracija padidėjo apie 180, piene - iki 50 kartų. Daržovėse ¹³⁷Cs buvo daug daugiau nei mėsoje ar piene. Tuo laikotarpiu labai pakito pieno savybės, buvo bloga gaminamų pieno produktų kokybė (ypač fermentinių sūrių).

Radionuklidai, kaip ir sunkieji metalai, patekę į vandens telkinius, jūras, kaupiasi dugno dumble, vėliau vandens augaluose, planktone, moliuskuose ir žuvyse. Kuo aukštesnė gyvūnų išsivystymo pakopa, tuo radionuklidai jiems pavojingesni. Augalai radionuklidų poveikiui mažiau jautrūs negu gyvūnai. Augaluose susikaupusių radionuklidų kiekis priklauso nuo dirvos pH ir atskirų augalų absorbcijos intensyvumo. Gyvulių organizmas radionuklidų, palyginus su augalais, pasisavina šimtus kartų mažiau. Į karvių pieną pereina tik labai nežymus radionuklidų kiekis (~0,001 proc.), palyginus su jų kiekiu, patekusiu į karvės organizmą su pašarais.

Radionuklidai į augalus patenka esant tiesioginiam užterštumui per orą ir iš dirvožemio. Tiesioginis užterštumas žemės ūkio augalams vegetacijos metu turi labai didelę reikšmę. Pagal absorbcijos intensyvumą augaliniai produktai išsidėsto tokia eile: kopūstai, burokai, bulvės, kviečiai. Žoliniai augalai (pievų žolės) radionuklidus, lyginant su daržovėmis, absorbuoja mažiau. Tolesnis radionuklidų absorbcijos procesas priklauso nuo jų tirpumo ir pasišalinimo greičio (pvz., po lietaus ir kt.). Netirpūs radionuklidai, patekę per orą, užteršia tik augalų, daržovių ar vaisių paviršių, o tirpūs absorbuojami per lapus, stiebus ir vaisius. Absorbcijos procesai vyksta labai greitai. Augalinių maisto produktų paviršinis užterštumas iš oro daug pavojingesnis, negu sukauptas per užterštą dirvožemį.

Neigiamas poveikis

Radionuklidai į žmogaus organizmą patenka per orą, vandenį ir maistą. Pavojingiausi radionuklidai, patekę per plaučius. Radionuklidai spinduliuoja skirtingos rūšies radiaciją su skirtinga jonizuojančia energija, todėl gyvuose organizmuose susidaro skirtingas jonizacijos tankis (pvz., α, β ir γ spindulių jonizacijos tankio santykis atitinkamai yra - 10 000:100:1). Nuo šio tankio priklauso radionuklidų poveikis gyvam organizmui. Radionuklidų pavojingumas žmogaus organizmui taip pat priklauso nuo absorbcijos laipsnio.

Blogai rezorbuojami tie radionuklidai, kurie žarnyne sudaro sunkiai tirpius kompleksus. Didelę reikšmę radionuklidų rezorbcijai turi stabilių (t. y. paprastų) elementų (Fe, Ca, Zn, Co ir kt.) kiekis organizme. Jei maiste pakanka šių mineralinių medžiagų, žarnyne sumažėja atitinkamų radionuklidų (⁵⁹Fe, ⁴⁵Ca, ⁶⁵Zn, ⁶⁰Co) rezorbcija. Maistas, kuriame yra daug kalcio, sumažina stroncio-90 kaupimąsi skelete ir kauluose. Jei skydliaukėje yra pakankamai jodo, tai radioaktyvus jodas neabsorbuojamas.

Radioaktyvių medžiagų rezorbcijai įtakos turi maisto sudėtis ir jo virškinimo greitis. Pavyzdžiui, stroncio patekimas į organizmą su pienu labai padidina jo rezorbciją. Radionuklidų rezorbcija organizme priklauso ir nuo žmogaus amžiaus. Jaunas, augantis organizmas radioaktyvaus stroncio rezorbuoja daugiau negu suaugusio žmogaus. Tai susiję su jaunam organizmui reikalingu dideliu mineralinių medžiagų, kurios būtinos skeletui susidaryti, kiekiu.

Radionuklidų poveikis sukelia dviejų rūšių reakcijas: pirmines ir antrines. Pirmines reakcijas sukelia α ir β dalelės. Jos paveikia ląsteles sudarančių junginių atomus. Ypač didelį pavojų sukelia α ir β su oru įkvepiamos dalelės, taip pat patekę į organizmą su maistu arba per žaizdas.

Antrines reakcijas sukelia γ spinduliai, neutronai ir rentgeno spinduliai, energiją atiduodami elektronams. Energijos paveikti elektronai „išmušami" iš atomo elektroninio apvalkalo ir sklisdami organizme ardo atomines jungtis, susidaro įvairios junginių grupės, inaktyvuojamos fermentinės sistemos, oksiduojamos aminorūgštys ir pan. Įvyksta pažeidimai DNR molekulėje, chromosomos sutrūkinėja. Sutrūkę fragmentai neatkuria prieš pažeidimą buvusio eiliškumo, todėl įvyksta genų mutacijos, sutrinka DNR dalijimasis, pakinta ląstelės forma ir dydis.

Bendri organizmo pažeidimai vadinami spinduline liga, kuri gali būti ūminė ir lėtinė. Ūminės ligos požymiai pasireiškia dviem stadijomis. Pirmosios stadijos požymiai: ○ galvos skausmas; ○ pykinimas; ○ vėmimas; ○ širdies aritmija; ○ karščiavimas; ○ viduriavimas; ○ koordinacijos sutrikimas. Šie požymiai trunka nuo kelių dienų iki kelių savaičių. Jiems išnykus organizme vyksta kraujo pokyčiai - sumažėja leukocitų ir trombocitų kiekis.

Po kelių (2-3) savaičių prasideda antroji ligos stadija. Jos požymiai: ○ karščiavimas; ○ aritmija; ○ svorio mažėjimas; ○ viduriavimas; ○ dezorientacija; ○ nerimas; ○ koordinacijos sutrikimai; ○ plaukų slinkimas. Pakinta kraujo sudėtis bei širdies ir kraujagyslių sistemos funkcijos. Sumažėja imunitetas, susergama infekcinėmis ligomis.

Lėtinė liga išsivysto, kai ilgą laiką organizmą veikia mažos radionuklidų spinduliavimo dozės. Iš pradžių požymiai nėra ryškūs: prasideda centrinės nervų sistemos sutrikimai, pakinta kraujo sudėtis ir procesai organizmo imuninėje sistemoje. Vėliau išsivysto nevaisingumas, kūdikių apsigimimai ir įvairios onkologinės ligos. Dažniausiai susergama leukemija. Teigiama, kad leukemija ar kitos onkologinės ligos gali išsivystyti po kelerių metų ir tik vieną kartą apšvitinus kūną.

Pagal Tarptautinio vėžio tyrimo centro 1972-2007 m. duomenis, radionuklidai, spinduliuojantys α ir β daleles, sukelia onkologinius susirgimus plaučiuose ir kauluose. Radis-224; -226; -228 ir jo skilimo produktai sukelia kaulų onkologinius navikus. Radonas-222 ir jo skilimo produktai pakenkia plaučius, išsivysto navikai plaučiuose. Rentgeno ir gama spinduliuotė pažeidžia kraujotakos sistemą, krūtis, skydliaukę ir kitus organus.

Radionuklidai žmogaus organizme kaupiasi įvairiuose organuose:

• plaukuose - ⁴⁵Ca, ⁹⁰Sr, ¹⁴⁰Ba, ²³⁸U, ³²P, ⁹⁰Y, ⁹⁵Zr;
• pasklinda po visą organizmą - ¹⁴⁰La, ¹⁴⁴Ce, ²²⁷As, ²³⁹Th, ³H, ⁴⁰K, ⁸⁶Rb, ⁹⁵Nb, ¹³⁷Cs;
• atskiruose organuose ir audiniuose: skydliaukėje - ¹³¹I, eritrocituose - ⁵⁹Fe, kasoje - ⁶⁵Zn, akies rainelėje - ⁹⁹Mo.

Radionuklidų rezorbcija žmogaus organizme intensyvesnė: ○ badaujant; ○ maiste trūkstant kalcio; ○ organizme trūkstant vitamino D; ○ nėštumo periodu.

Kulinariniu būdu apdorojant, perdirbant žaliavas ir produktus galima sumažinti radionuklidų kiekius. Perdirbant grūdus pašalinami apvalkalėliai, ant kurių ir kaupiasi radionuklidai. Miltuose stroncio (⁹⁰Sr) būna 1,5-3 kartus mažiau negu grūduose. Apdorojant bulves ir burokus pašalinama 30-40 proc. ⁹⁰Sr. Radionuklidų aktyvumas sumažėja dar iki 10-20 proc. verdant burokus, kopūstus, žirnius, grybus, tačiau nuovire atitinkamai lieka iki 60, 80, 45, 85 proc. cezio (¹³⁷Cs). Verdant mėsą sultinyje lieka apie 50 proc. radionuklidų. Pvz., ⁹⁰Sr iš jautienos į sultinį patenka nuo 20 iki 50 proc., ¹³⁷Cs iš vištienos - iki 45 procentų.

Pieno produktuose radionuklidų kiekį galima sumažinti gaminant sviestą. Iš pieno į grietinę pereina 16 proc., į sviestą - tik 3,5 proc. ¹³¹I, į varškę - 27 proc., į sūrį - 45 proc. ⁹⁰Sr. ¹³⁷Cs grietinėje, varškėje, svieste, sūryje atitinkamai išlieka 9, 21, 1 ir 10 procentų.

Lietuvoje didžiausi leistini maisto produktams ir pašarams radiacinės taršos lygiai (Bq/kg) yra nurodyti atitinkamuose dokumentuose. Ypač griežta kontrolė numatyta kūdikiams skirtam maistui.

S. Urbienė, G. Kemežienė

Mano ūkis, 2011/12