Гигиенические параметры использования стронция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Cодержание

Введение

1 Общая характеристика стронция

2 Основные источники поступления стронция в природные среды и

живые организмы

3 Гигиенические параметры  использования стронция

4 Токсикологическая характеристика стронция

5 Подходы к отбору проб

6 Аналитические методы определения стронция в образцах

7 Выбор вида индикатора. Популяционные характеристики используемые для оценки состояния популяции под действием стронция

8 Токсикологические методы оценки воздействия присутствующей дозы

стронция на компоненты биоты

Выводы

Предложения

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

   Введение

   Весьма опасным видом воздействия на биосферу является радиоактивное излучение. Этот вид загрязнения окружающей среды появился лишь в начале XX в., с момента открытия явления радиоактивности и попыток использования радиоактивных элементов в науке и технике. Известные типы радиоактивных превращений сопровождаются различными излучениями. . Это а-лучи, состоящие из ядер гелия, в-лучи, представляющие собой поток быстрых электронов, и у-лучи, обладающие высокой проникающей способностью. Осколки деления ядер урана, плутония, цезия, бария, стронция, иода и других радиоактивных элементов оказывают сильное биологическое действие.

   Совокупность свойств стронция-90 приводит его наряду с цезием-137 и радиоактивными изотопами иода в разряд самых опасных и страшных радиоактивных загрязнителей.  Стабильные изотопы стронция сами по себе малоопасны, но радиоактивные изотопы стронция представляют собой большую опасность для всего живого. Радиоактивный изотоп стронция стронций-90 по праву считается одним из наиболее страшных и опасных антропогенных радиационных загрязнителей. Связано это прежде всего с тем что он имеет весьма короткий период полураспада - 29 лет, что обуславливает очень высокий уровень его активности и мощное радиоционное излучение, а с другой стороны его способностью эффективно метаболизироваться и включаться в жизнедеятельность организма.Стронций является почти полным химическим аналогом кальция, поэтому проникая в организм он откладывается во всех содержащих кальций тканях и жидкостях - в костях и зубах, обеспечивая эффективное радиационное поражение тканей организма изнутри.

 

 

 

   1 Общая  характеристика стронция

   Стро́нций — элемент главной подгруппы второй группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 38. Обозначается символом Sr (лат. Strontium). Простое вещество стронций — мягкий, ковкий и пластичный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью, на воздухе быстро реагирует с влагой и кислородом, покрываясь жёлтой оксидной плёнкой. Свое название стронций получил от минерала стронцианита, найденного в 1787 в свинцовом руднике около Стронциана (Шотландия). В 1790 английским химиком Адером Кроуфордом (Crawford Ader) (1748–1795) было показано, что стронцианит содержит новую, еще неизвестную «землю». Эту особенность стронцианита установил также и немецкий химик Мартин Генрих Клапрот (Klaproth Martin Heinrich) (1743–1817). Английский химик Т.Хоп (Hope T.) в 1791 доказал, что в стронцианите содержится новый элемент. Он четко разграничил соединения бария, стронция и кальция, используя, помимо других методов, характерную окраску пламени: желто-зеленую для бария, ярко-красную для стронция и оранжево-красную для кальция.

   Независимо от западных ученых, петербургский академик Тобиаш (Товий Егорович) Ловиц (1757–1804) в 1792, исследуя минерал барит, пришел к заключению, что в нем, помимо оксида бария, в качестве примеси находится и «стронцианова земля». Он сумел извлечь из тяжелого шпата более 100 г новой «земли» и исследовал ее свойства. В свободном виде стронций первым выделил английский химик и физик Гемфри Дэви в 1808. Металлический стронций был получен при электролизе его увлажненного гидроксида. Выделявшийся на катоде стронций соединялся с ртутью, образуя амальгаму. Разложив амальгаму нагреванием, Дэви выделил чистый металл.

   Стронций — мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом.Полиморфен — известны три его модификации. До 215оС устойчива кубическая гранецентрированная модификация (α-Sr), между 215 и 605оС — гексагональная (β-Sr), выше 605оС — кубическая объемно-центрированная модификация (γ-Sr).Температура плавления — 768оС, Температура кипения — 1390оС.

   Стронций в своих соединениях всегда проявляет валентность +2. По свойствам стронций близок к кальцию и барию, занимая промежуточное положение между ними.В электрохимическом ряду напряжений стронций находится среди наиболее активных металлов (его нормальный электродный потенциал равен −2,89 В. Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид:

Sr + 2H2O = Sr(OH)2 + H2↑

   Взаимодействует с кислотами, вытесняет тяжёлые металлы из их солей. С концентрированными кислотами (H2SO4, HNO3) реагирует слабо.

   Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя желтоватую плёнку, в которой помимо оксида SrO всегда присутствуют пероксид SrO2 и нитрид Sr3N2. При нагревании на воздухе загорается, порошкообразный стронций на воздухе склонен к самовоспламенению.

   Энергично реагирует с неметаллами — серой, фосфором, галогенами. Взаимодействует с водородом (выше 200оС), азотом (выше 400оС). Практически не реагирует с щелочами.

   При высоких температурах реагирует с CO2, образуя карбид:                   5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO

   Легкорастворимы соли стронция с анионами Cl−, I−, NO3−. Соли с анионами F−, SO42−, CO32−, PO43− малорастворимы (Полуэктов, 1978).

 

 

 

   2 Основные  источники поступления стронция  в природные среды и

живые организмы

   Стронций – составная  часть микроорганизмов, растений  и животных. У морских радиолярий  скелет состоит из сульфата  стронция – целестина. Морские водоросли содержат 26–140 мг стронция на 100 г сухого вещества, на-земные растения – около 2,6, морские животные – 2–50, наземные животные – около 1,4, бактерии – 0,27–30. Накопление стронция различными организмами зависит не только от их вида, особенностей, но и от соотношения содержания стронция и других элементов, главным образом кальция и фосфора, в окружающей среде.

   Животные получают стронций с водой и пищей. Некоторые вещества, например полисахариды водорослей, препятствуют усвоению стронция. Стронций накапливается в костной ткани, в золе которой содержится около 0,02% стронция (в других тканях – около 0,0005%).

   В результате ядерных испытаний и аварий на АЭС в окружающую среду поступило большое количество радиоактивного стронция-90, период полураспада которого составляет 29,12 года. До тех пор, пока не были запрещены испытания атомного и водородного оружия в трех средах, число пострадавших от радиоактивного стронция росло из года в год.

   В течение года после завершения атмосферных ядерных взрывов в результате самоочищения атмосферы большая часть радиоактивных продуктов, в том числе стронция-90, выпала из атмосферы на поверхность земли. Загрязнение природной среды за счет выведения из стратосферы радиоактивных продуктов ядерных взрывов, проводившихся на полигонах планеты в 1954–1980, сейчас играет второстепенную роль, вклад этого процесса в загрязнение атмосферного воздуха 90Sr на два порядка меньше, чем от ветрового подъема пыли с почвы, загрязненной при ядерных испытаниях и в результате радиационных аварий.

   Стронций-90, наряду с цезием-137, являются основными загрязняющими радионуклидами на территории России. На радиационную обстановку существенно влияет наличие загрязненных зон, появившихся вследствие аварий на Чернобыльской АЭС в 1986 и на ПО «Маяк» в Челябинской области в 1957 («Кыштымская авария»), а также в окрестностях некоторых предприятий ядерно-топливного цикла.

   Сейчас время средней концентрации 90Sr в воздухе за пределами территорий, загрязненных в результате Чернобыльской и Кыштымской аварий, вышли на уровни, наблюдавшиеся до аварии на Чернобыльской АЭС. В гидрологических системах, связанных с зонами, загрязненными при этих авариях, существенно сказывается смыв стронция-90 с поверхности почвы.

   Попадая в почву, стронций вместе с растворимыми соединениями кальция поступает в растения. Больше других накапливают 90Sr бобовые растения, корне- и клубнеплоды, меньше – злаки, в том числе зерновые, и лён. В семенах и плодах накапливается значительно меньше 90Sr, чем в других органах (например, в листьях и стеблях пшеницы 90Sr в 10 раз больше, чем в зерне).

   Из растений стронций-90 может непосредственно или через животных перейти в организм человека. У мужчин стронций-90 накапливается в большей степени, чем у женщин. В первые месяцы жизни ребенка отложение стронция-90 на порядок выше, чем у взрослого человека, он поступает в организм с молоком и накапливается в быстро растущей костной ткани.

   Содержание в земной коре 0,034% по массе. В свободном виде не встречается. Он входит в состав около 40 минералов. Из них наиболее важный — целестин SrSO4 (51,2% Sr). Добывают также стронцианит SrCO3 (64,4% Sr). Эти два минерала имеют промышленное значение. Чаще всего стронций присутствует как примесь в различных кальциевых минералах.

    По уровню физической распостранённости в земной коре стронций занимает 23-е место — его массовая доля составляет 0,014% (в литосфере — 0,045%). Мольная доля металла в земной коре 0,0029%. Стронций содержится в морской воде (8 мг/л).В природе стронций встречается в виде смеси 4 стабильных изотопов 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,02 %), 88Sr (82,56 %) (Орлов, 2002).

 

 

    3 Гигиенические  параметры использования стронция

   Стронций плохо абсорбируется в кишечном тракте, и основная часть металла, попадающего в организм, из него выделяется. Оставшийся в организме стронций замещает кальций и в небольших количествах накапливается в костях. При значительном накоплении стронция возникает вероятность подавления процесса кальцинирования растущих костей и остановки роста. Нерадиоактивный стронций представляет опасность для здоровья людей, и его количество в продуктах подлежит согласно требованиям ФАО/ВОЗ контролю( Каплин, 2006 ).

   Радионуклиды, попадая в биосферу, вызывают многочисленные экологические последствия. В результате поверхностного стока радионуклиды могут скапливаться в понижениях, ложбинах и других аккумулятивных элементах рельефа. Нуклиды поступают в растения и энергично мигрируют по пищевым цепям. Почвенные микроорганизмы аккумулируют радиоактивные элементы, что хорошо обнаруживается методом радиоавтографии. На этом принципе разрабатываются методы идентификации микробных популяций для диагностики геохимических провинций с высоким содержанием радионуклидов.

    Изучение поведения радионуклидов представляет особое значение в связи с их попаданием в цепь «почва - растение - животное - человек». Видовые различия в содержании нуклидов в растениях обусловлены характером распределения корневых систем.

   По масштабам поступления радионуклидов в фитомассу растительные сообщества располагаются в следующий ряд: ковыльная степь > мятликово-овсянииевый луг > разнотравно-злаковый луг. Максимальное накопление радионуклидов наблюдается у растений семейства злаковых, затем следует разнотравье, менее всего нуклидов накапливают бобовые.

   Стронций-90 легко адсорбируется почвой благодаря катионному обмену или закрепляется органическим веществом почв с образованием нерастворимых соединений. Орошение и интенсивная обработка почв могут ускорить процесс его вымывания вниз по профилю. Возможен и вынос стронция-90 поверхностными водами с последующей аккумуляцией в депрессиях (понижениях) рельефа.

   Как правило, в сельскохозяйственных культурах максимальное накопление стронция-90 наблюдается в корнях, меньше - в листьях и незначительные количества - в плодах и зернах. По трофическим цепям стронций-90 легко передается животным и человеку, имеет свойство накапливаться в костях и приносит большой вред здоровью.

   Предельно допустимые  концентрации (ПДК) стронция-90 в воздухе рабочих помещений 0,185 (Бк/л), в воде открытых водоемов 18,5 (Бк/л). Допустимые уровни 90Sr в пищевых продуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078-01 составляют в зерне, сырах, рыбе, крупах, муке, сахаре, соли 100-140 (Бк/кг), мясе, овощах, фруктах, сливочном масле, хлебе, макаронных изделиях – 50-80 (Бк/кг), растительном масле 50-80 (Бк/л), молоке - 25, питьевой воде - 8 (Бк/л) ( Орлов, 2002 ).

 

 

    4 Токсикологическая характеристика стронция

    Соли и соединения стронция относятся к малотоксичным веществам, однако при избытке стронция поражаются костная ткань, печень и мозг. Будучи близок к кальцию по химическим свойствам, стронций резко отличается от него по своему биологическому действию. Избыточное содержание этого элемента в почвах, водах и продуктах питания вызывает «уровскую болезнь» у человека и животных (по названию реки Уров в Восточном Забайкалье) – поражение и деформацию суставов, задержку роста и другие нарушения.

    Особенно опасны радиоактивные изотопы стронция. Радиоактивный стронций сосредотачивается в скелете и, таким образом, подвергает организм длительному радиоактивному воздействию. Биологическое действие 90Sr связано с характером его распределения в организме и зависит от дозы b-облучения, создаваемого им и его дочерним радиоизотопом 90Y. При длительном поступлении 90Sr в организм даже в относительно небольших количествах, в результате непрерывного облучения костной ткани, могут развиваться лейкемия и рак костей. Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, произойдет лишь через несколько сотен лет.