Листва в чернобыле покрытая желтым йодом. Все, что ты хотел знать о радиации (но боялся спросить у того говорящего гриба с пятью руками). Чернобыльская трагедия хроника событий и экологические последствия

Рейтинг: / 29
Подробности Родительская категория: Зона отчуждения Категория: Радиоактивное загрязнение

Представлено последствия выброса радиоизотопа 131 I после аварии на ЧАЭС и описание биологического действия радиойода на организм человека.

Биологическое действие радиойода

Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., бета- и гамма-излучатель. Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе (7,3 МКи), был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы . Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу - дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей - 300 рад, у взрослых - 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.

Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов. В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.

Профилактика поступления йода-131 в организм человека

Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131 I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.

Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.

Загрязнение окружающей среды 131 I после аварии на ЧАЭС

Интенсивное выпадение 131 I в городе Припять началось по-видимому, в ночь с 26 на 27 апреля. Поступление его в организм жителей города происходило ингаляционным путем, а следовательно - зависело от времени пребывания на открытом воздухе и от степени проветривания помещений.

Значительно серьезнее была обстановка в селах, попавших в зону радиоактивных выпадений. Вследствие неясности радиационной обстановки не всем сельским жителям была своевременно проведена йодная профилактика. Основным путем поступления 131 I в организм был пищевой, с молоком (до 60% по одним данным, по другим данным - до 90%). Этот радионуклид появился в молоке коров уже на вторые-третьи сутки после аварии. Надо отметить, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади 150 м 2 и является идеальным концентратором радионуклидов в молоке. 30 апреля 1986 г. Минздравом СССР были даны рекомендации о повсеместном запрете потребления молока от коров, находящихся на пастбищах, во всех районах, примыкающих к зоне аварии. В Белоруссии скот еще находился на стойловом содержании, но в Украине коровы уже паслись. На государственных предприятиях этот запрет сработал, а вот в личных хозяйствах запретные меры обычно срабатывают хуже. Надо отметить, что в Украине тогда около 30% молока потреблялось от личных коров. В первые же дни был установлен норматив на содержание йода-13I в молоке, при соблюдении которого доза на щитовидную железу не должна была превысить 30 бэр. В первые недели после аварии концентрация радиойода в отдельных пробах молока превышала этот норматив в десятки и сотни раз.

Представить масштабы загрязнения природной среды йодом-131 могут помочь такие факты. По существующим нормативам, если плотность загрязнения на пастбище достигает 7 Ки/км 2 , следует исключить или ограничить употребление в пищу загрязненных продуктов, перевести скот на незагрязненные пастбища или фуражные корма. На десятый день после аварии (когда прошел один период полураспада йода-131), под действие этого норматива попадали Киевская, житомирская и Гомельская области УССР, весь запад Белоруссии, Калининградская область, запад Литвы и северо-восток Польши.

Если плотность загрязнения лежит в пределах 0.7-7 Ки/км 2 , то решение следует принимать в зависимости от конкретной обстановки. Такие плотности загрязнения были почти по всей Правобережной Украине, по всей Белоруссии, Прибалтике, в Брянской и Орловской областях РСФСР, на востоке Румынии и Польши, юго-востоке Швеции и юго-западе Финляндии.

Неотложная помощь при загрязнении радиойодом.

При работе в зоне, загрязненной радиоизотопами иода, с целью профилактики прием ежедневно иодида калия 0,25 г (под врачебным присмотром). Дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта. При поступлении радионуклидов в организм – внутрь иодид калия 0,2 г, иодид натрия 02, г., сайодин 0,5 или тереостатики (перхлорат калия 0,25 г). Рвотные средства или промывание желудка. Отхаркивающие с повторным назначением йодистых солей и тереостатиков. Обильное питье, мочегонные.

Литература:

Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.

Тихомиров Ф.А. Радиоэкология иода. М., 1983. 88 с.

Cardis et al., 2005 год. Risk of Thyroid Cancer After Exposure to 131I in Childhood -- Cardis et al. 97 (10): 724 -- JNCI Journal of the National Cancer Institute

Наш корреспондент побывал в Припяти и постарался освежить в своей и твоей памяти кое-какие факты о радиации, сильно потускневшие после окончания школы. Статью он привез, а вот Халком не сделался: вернулся таким же тощим и белым, каким уезжал. А мы так надеялись…

Театр радиации

В Зоне находится несколько интересных объектов: сама станция, заброшенный город Припять и установка «Русский дятел».

Тот самый 4-й энергоблок Чернобыльской АЭС сегодня выглядит буднично. Фон снаружи - 5–9 микрозивертов в час (в 2-3 раза выше, чем в самолете)

Всего в ликвидации участвовало более 600 тысяч человек. Приехав и набрав допустимую, а иногда недопустимую дозу, человек уезжал на пенсию. Остальные реакторы работали еще полтора десятилетия. На 4-й блок взгромоздили новую крышу, станцию многократно отмыли до блеска, залили бетоном, разбросанные куски топлива собрали и вывезли, слой почвы вокруг срезали. Работа продолжается по сей день и будет продолжаться еще лет пятьдесят как минимум.

Экскурсию могут пустить даже под саркофаг в зловещий блок номер 4 - не в сам реакторный зал, а на пульт управления, где разворачивались события. Здесь темнота и запустение. Фон - 2-13 микрозивертов в час (одна минута здесь - как 1-6 минут в самолете, жить можно). А вот загрязненность частицами сильная: несколько сотен частиц в минуту на квадратный сантиметр. Дышать без респиратора нельзя, одежда специальная, сменная.

На выходе - обязательный контроль рук, ног и одежды. И это не последняя рамка на пути. Радиоактивная пыль - просто пыль. Рекомендуется для начала помыть руки прохладной водой с мылом. Атомщики всегда моются холодной водой, так как теплая расширяет поры и пыль может надолго забиться в кожу. Еще говорят, что атомщики в туалете моют руки дважды - до и после. И это не шутка.

Станция полна жизни, здесь работают тысячи людей из разных стран: запускаются заводы по переработке и захоронению отходов (где их строить, как не тут?), строится гигантская арка, которую через пару лет накатят на реактор, чтобы можно было его разбирать. Конечная цель - концепция «зеленой лужайки»: разобрать внутри весь бесконтрольно фонящий ужас, аккуратно переработать и захоронить.

Где найти радиацию, если ты инопланетянин и жить без нее не можешь

Заметно фонит любой гранит. Гранитные набережные, облицованные станции метро, плиты в магазине стройматериалов - везде можно заметить повышенный фон.

Хорошо фонит родонит - камень, напоминающий гранит красного цвета. В Москве им, например, оформлена станция метро «Маяковская».

Зона Чернобыльской станции, Фукусима, бывшие полигоны ядерных испытаний.

Бытовые девайсы. Изотопы используются в пожарных датчиках. Простейший изотоп водорода, тритий, испускающий бета-частицы с полураспадом 12 лет, можно совершенно легально купить в виде светящегося брелока с откровенным названием Betalight .

В Москве фонят овраги парка Коломенское на склоне реки, где раньше было захоронение отходов. Полигоны с ядерными захоронениями есть под Сергиевым Посадом, Подольском. Да и в Москве немало институтов с такой грязью внутри, оставшейся от экспериментов былых лет, что войти туда страшновато.

На этой странице мы разместили небольшой пробничек, содержащий изотоп радиаций-404. Постарайся не прикасаться к нему руками и не облизывать, пока не обзаведешься домашним дозиметром.

Город Припять

Сегодня в плане радиации Припять в тысячи, сотни тысяч раз чище, чем в дни после аварии. В город возят экскурсии: здесь можно гулять, дышать без респираторов. Самая большая опасность - падающие здания. Не рекомендуется трогать руками предметы, садиться на землю, пить и есть: может попасть пыль. Город не оживет никогда. Дети никогда здесь не смогут играть в песочнице. Бабульки не будут выращивать на грядках редиску. Воду для питья и, наверное, даже для душа придется возить из более чистых мест. Но зато это уникальный заповедник эпохи. Возможно, это единственное место на всей Земле, где можно увидеть кусочек настоящего Советского Союза 80-х годов прошлого века.

Сохранившиеся фрески на стенах разрушающихся зданий

Памятник пожарным, работавшим на Чернобыльской АЭС

Самое грязное место города - подвал городской больницы: здесь свалены куртки, каски и сапоги, которые сняли с себя пожарные той роковой бригады, когда вернулись с тушения крыши блока. Все покрыто копотью и частицами ядерного топлива. Даже спустя почти 30 лет одежда фонит до одного рентгена в час - входить в подвал без специальных костюмов и защиты органов дыхания нельзя. Почти все пожарные умерли в течение месяца, хоронили их в свинцовых гробах: тела опасно фонили. Другие грязные места Припяти - канализация и стоки. Сюда дожди десятилетиями смывали радиоактивную пыль.

Испытание в Северной Корее, породившее землетрясение в 4,9 балла

Помимо аварий - пара тысяч ядерных испытаний во всем мире: подземных, наземных, подводных, атмосферных. В одной только Неваде более девятисот. ЧП с утерей радиоактивных деталей (например, в 1987 году в Гоянии, Бразилия, когда кретины похитили светящийся изотоп и всей деревней им натирались). А еще постоянные выбросы с пересыхающего радиоактивного водоема на «Маяке» в 1960-1985 годах. А ведь даже пока не было терактов - ядерных взрывов или «грязных бомб» (обычный взрыв, разбрасывающий по местности радиоактивную грязь, сделать проще, чем ядерный, а последствия не сильно лучше). Получается, минимум раз в 10 лет в мире происходит атомное ЧП: взрываются реакторы, падают самолеты с боеголовками и спутники с реакторами, идут выбросы. Возможно, тебе, как патриоту, будет приятно узнать, что половина всех атомных ЧП происходит в нашей стране, в этом плане мы впереди планеты всей.

Съемки испытаний в Неваде. США, апрель 1952 года

Дезинфекция поселений после ядерного инцидента в Гоянии. Бразилия, 1987 год

Будем реалистами: от атомной энергии никто не откажется (во Франции, например, атомные станции дают 80% энергии). И не будем наивными: аварии могут случаться и в будущем, просто имеет смысл учиться на ошибках. Что можешь сделать лично ты? Только две вещи.

Обзавестись дозиметром. Ты живешь в России, где дозиметры волею судеб самые качественные и дешевые. Ей-богу, ты столько покупал электронного мусора и гаджетов, что не купить дозиметр - просто глупость. Самый симпатичный из простых - тольяттинский SMG (от 100 долларов). Самым точным и надежным атомщики считают львовскую «Терру» (от 200 долларов). А еще бывают всякие bluetooth-дозиметры.

Хорошо понимать, чем опасна радиация и чем не опасна, чтобы не поддаваться мировой радиофобии.

Что нас ждет дальше?

Список самых крупных атомных ЧП выглядит так:

1945 - США, бомбардировка японских городов Хиросима и Нагасаки

1957 - СССР, авария на заводе «Маяк»

1957 - Великобритания, авария на реакторе в Виндскейле

1961 - СССР, авария на подлодке К-19

1964 - СССР, падение спутника «Транзит-5В» с ядерной установкой

1966 - Испания, разрушение трех ядерных бомб в деревне Паломарес

1968 - США, разрушение четырех термоядерных бомб в авиакатастрофе над Гренландией

1970 - СССР, авария на заводе «Красное Сормово»

1979 - США, авария на АЭС «Три-Майл-Айленд»

1980 - СССР, радиоактивное заражение в Краматорске

1985 - СССР, авария в бухте Чажма

1986 - СССР, Чернобыльская авария

2011 - Япония, авария на АЭС «Фукусима-1»

То, что принято называть радиацией, делится на три типа: альфа -

α β γ Гамма-излучение и рентгеновское

Той же природы, что свет и радиоволна. Гамма-лучи пронизывают все насквозь на большие расстояния. Лучше всего γ-излучение ослабляют вода, бетон, свинец. Естественный космический фон на поверхности планеты - около 0,11 микрозиверта. Для самолета, набравшего высоту, слой атмосферы перестает действовать щитом, поэтому естественный космический фон в самолете доходит до 3 миллизивертов в любом месте салона, но это не опасно. Все радиометры измеряют γ. Источники γ-излучения: цезий-137, кобальт-60; рентгеновское жесткое излучение - америций-241.

Бета-излучение

Поток электронов или позитронов, которые вылетают из атома радиоактивного элемента. Летят они недалеко, поэтому зафиксировать β можно только на близком расстоянии. Вламываясь в ткани, частицы причиняют больше вреда, чем гамма-лучи. От β защищает лист алюминия в пару миллиметров, оконное стекло, иногда даже одежда. Считается, что не все бытовые радиометры способны измерить β, но свистеть при поднесении вплотную они все равно будут. Источники β-излучения: калий-40, цезий-137, стронций-90; нейтронное - плутоний.

Альфа-излучение

(уран, радон, радий, торий, полоний) - летящий прочь атом гелия. С точки зрения атомов штука довольно большая и при попадании в ткань способна наделать много вреда: вред α-излучения в 20 раз больше, чем от γ-излучения. Но α летит на расстояние от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров и останавливается даже листом бумаги. Считается, что бытовой дозиметр не способен засечь α-излучение даже при поднесении вплотную. Но α редко ходит в одиночку, обычно всегда есть примеси β и γ. Источники α-излучения: радон, торон, уран.

Радиация становится опаснее в тысячи раз, если частицы попадут в организм с воздухом, едой или забьются с пылью в кожу. Отныне это праздник, который всегда с тобой. Шанс получить опасную дозу каким-то способом снаружи - минимален, разве что читать книгу под рентгеновской лампой каждый день.

Гамма-фон

Естественное дело, и он не оказывает заметного вреда, пока его доза не будет превышена в тысячу, а то и в миллион раз.

Частицы альфа и бета летят недалеко и останавливаются чем угодно. Поэтому в малых дозах они не представляют угрозы для организма, если не попадут внутрь. Попав внутрь с пищей и воздухом, радиоактивный изотоп остается в организме (иногда навечно), чтобы планомерно бомбардировать частицами окружающие ткани. Совокупность разрушений приводит к самым разным заболеваниям, особенно часто к раку: в какой-то момент иммунная система не успевает справиться со своей привычной работой - постоянно выявлять и удалять испорченные клетки, решившие стать раковыми и начать бесконечный рост.

История знает случаи, когда в местностях, считавшихся радиоактивно загрязненными, смертность оказывалась, наоборот, заметно ниже, чем в обычных. Перепуганные медики так часто таскали жителей на диспансеризацию, что ранняя диагностика и свое­временное лечение приносили здоровью больше пользы, чем чистота природы.

Первооткрыватели

Пьер и Мария Кюри в лаборатории, 1896 год

Радиоактивность открыл мсье Беккерель в 1897 году в общем-то случайно: он изучал соли урана и оставил вещество в шкафу на фотопластинке. А позже заметил, что пластинка сама собой засветилась сквозь черную обертку. Открытием он поделился с коллегами - супругами Пьером и Марией Кюри, а те открыли радий и полоний. Вред радиации для здоровья Беккерель открыл позже, но тем же самым способом: одолжил у Кюри пробирку с радием и носил в кармане жилета, а позже заметил на коже покраснение в форме пробирки. Он снова поделился этим с Пьером Кюри. Тот привязал к плечу пробирку с изрядным количеством радия и носил десять часов, заработав серьезную язву на ближайшие пару месяцев.

Несмотря на то что ученые работали с радиацией всю жизнь, неверно считать, будто радиация их погубила. Беккерель умер в 55 лет неожиданно для всех (во время поездки с женой), и причина смерти неизвестна. Пьер Кюри в 46 лет поскользнулся и попал под лошадь. Мария Кюри, безусловно, умерла от лейкемии, вызванной радиацией, - страницы ее лабораторного дневника до сих пор фонят в музее так, что к ним страшновато приближаться. Но Мария умерла в 66 лет - еще более 30 лет она работала с радиацией после получения Нобелевки за ее открытие.

Что делать, если у этих идиотов опять что-то рвануло?

Во время ядерной реакции (ядерный взрыв или утечка из реактора) синтезируется множество самых разных радиоактивных веществ, которые будут пакостить всем выжившим. Если ты услышал грохот взрыва, то хороших новостей две: во-первых, ты жив; во-вторых, все ядерные реакции уже закончились. Зато воздух наполнился радиоактивными летучими аэрозолями, и через несколько часов от них взвоют все датчики за сотни и тысячи километров.

Произошла 26 апреля 1986 года - на четвертом энергоблоке произошел взрыв ядерного реактора. Авария на Чернобыльской АЭС по своим долговременным последствиям явилась крупнейшей катастрофой современности. 25 апреля 1986 г четвёртый блок ЧАЭС предполагалось остановить для планового ремонта, во время которого была запланирована проверка работы регулятора магнитного поля одного из двух турбогенераторов. Эти регуляторы были разработаны для продления времени «выбега» (работы на холостом ходу) турбогенератора до момента выхода на полную мощность резервных дизель-генераторов.

Произошло 2 взрыва: 1 тепловой – по механизму взрыва, ядерный – по природе запасенной энергии.

2. химический (самый мощный и разрушительный) – выделилась энергия межатомных связей

Для взрыва на ЧАЭС характеры 2 поражающих фактора: проникающая радиация и радиоактивное загрязнение.

Причины аварии:

1. Конструктивные недостатки реактора, грубые ошибки в работе персонала (отключение системы аварийного охлаждения реактора)

2. Недостаточный надзор со стороны государственных органов и руководства станции

3. Недостаточная квалификация персонала (непрофессионализм) и несовершенная система безопасности

Радиоактивное загрязнение территории РБ в результате аварии на ЧАЭС, типы радионуклидов и их период полураспада.

В результате аварии радиоактивному загрязнению подверглись почти ¼ часть территории РБ с населением в 2,2 млн.человек. Особенно пострадали Гомельская, Могилевская и Бресткая области. Среди наиболее загрязненных районов Гомельщины следует назвать Брагинский, Кормянский, Наровлянский, Хойникский. Ветковский и Чечерский. В Могилевской области наиболее радиоактивно загрязнены Краснопольский, Чериковский, Славгородский, Быховский и Костюковичский районы. В Брестской области загрязнены: Лунинецкий, Столинский, Пинский и Дрогичинский районы. Радиационные осадки отмечены в Минской и Гродненской областях. Только Витебщина считается практически чистой областью.

Первое время после аварии основной вклад в суммарную радиоактивность вносили короткоживущие радионуклиды: йод-131, стронций-89, теллур-132 и другие. В настоящее время загрязнение нашей республики определяет в основном цезий-137, в меньшей степени – стронций-90 и плутониевые радионуклиды. Объясняется это тем, что более летучий цезий отнесен на большие расстояния. А более тяжелые, стронций и частицы плутония, осели ближе к ЧАЭС.

Из-за загрязнения территории были сокращены посевные площади, ликвидированы 54 колхоза и совхоза, закрыто свыше 600 школы и детских садов. Но самыми тяжелыми оказались последствия для здоровья населения, увеличилось количество различных заболеваний и сократилась продолжительность жизни.

Тип радионуклида	Излучение	Период полураспада
J 131 (йод)	излучатель - β, гамма		(щавель, молоко, зерно)
Cs 137 (цезий) накапливается в мышцах	излучатель – β, гамма		конкурентом, который препятствует поглощению цезия в организм является калий (баранина, калий, говядина, зерно, рыба)
Sr 90 (стронций) накапливается в костях	излучатель β		Конкурент кальций (зерно)
Pu 239 (плутоний)	излучатель – α, гамма, рентген		конкурент – железо (гречка, яблоки, гранат, печень)
Am 241 (америций)	излучатель - α, гамма

Характеристика йода-131 (накопление в растениях и животных), особенности воздействия на человека.

Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8 сут., бета- и гамма-излучатель. Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе, был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы . Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу - дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.

Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов. В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.

Профилактика поступления йода-131 в организм человека

Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.

Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.

Характеристика стронция-90 (накопление в растениях и животных), особенности воздействия на человека.

Мягкий щелочноземельный металл серебристо-белого цвета. Очень химически активен и на воздухе быстро реагирует с влагой и кислородом, покрываясь желтой оксидной плёнкой

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.

Другие рефераты:

• Условия выполнения нормативов и учебных задач по тактико-специальной подготовке

• Определение понятий: радиационная безопасность; радионуклиды, ионизирующие излучения
• Корпускулярное излучение (α, β, нейтронное) и его характеристика, понятие о наведенной радиоактивности.

Горизонт улучшается. В воздухе соль и йод .

Откуда взяться в воздухе йоду?

Йод – элемент довольно редкий: в земной коре его очень мало – всего 0,00005%, это вчетверо меньше, чем мышьяка , в пять раз меньше, чем брома . Йод относится к галогенам (по-гречески hals – соль, genos – происхождение). Действительно, в природе все галогены встречаются исключительно в виде солей. Но если минералы фтора и хлора весьма распространены, то собственные минералы иода (лаутарит Ca(IO 3) 2 , иодаргирит AgI) – чрезвычайная редкость. Обычно йод встречается среди других солей в виде примеси. Примером может служить природный нитрат натрия – чилийская селитра, в которой есть примесь иодата натрия NaIO 3 . Залежи чилийской селитры начали разрабатывать еще в начале 19 века. После растворения породы в горячей воде раствор фильтровали и охлаждали. При этом в осадок выпадал чистый нитрат натрия, который шел на продажу в виде удобрения. Из оставшегося после кристаллизации раствора добывали йод. В 19 веке Чили стало главным поставщиком этого редкого элемента.

Иодат натрия неплохо растворим в воде: 9,5 г на 100 г воды при 25 о С. Значительно лучше растворяется иодид натрия NaI: 184 г на 100 г воды! Йод в породах находится чаще всего именно в виде легкорастворимых неорганических солей и потому может выщелачиваться из них подземными водами. И далее попадает в реки, моря и океаны, где накапливается некоторыми организмами, в том числе водорослями. Например, в 1 кг высушенной морской капусты (ламинарии) содержится 5 г йода, тогда как в 1 кг морской воды – всего лишь 0,025 мг, то есть в 200 тысяч раз меньше! Недаром в некоторых странах из ламинарии до сих пор добывают йод, а у морского воздуха (его-то и имел в виду Бродский) – особый запах; в морской соли тоже всегда есть немного йода. Ветры, переносящие воздушные массы с океана на материк, переносят и йод. В приморских областях количество йода в 1 куб. м воздуха может достигать 50 мкг, тогда как в континентальных и горных – всего 1 или даже 0,2 мкг.

Сейчас йод добывают в основном из вод нефтяных и газовых месторождений, и потребность в нем довольно велика. Во всем мире ежегодно добывают более 15 000 тонн йода.

Открытие и свойства йода.

Впервые йод получил из золы морских водорослей французский химик Бернар Куртуа в 1811. Вот как он описал свойства открытого им элемента: «Новое вещество осаждается в виде черного порошка, превращающегося при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета. Эти пары конденсируются в форме блестящих кристаллических пластинок, имеющих блеск... Удивительная окраска паров нового вещества позволяет отличить его от всех доныне известных веществ...». По окраске паров йод и получил свое название: по-гречески «иодес» – фиолетовый.

Куртуа наблюдал еще одно необычное явление: твердый йод при нагревании не плавился, а сразу превращался в пар; такой процесс называется возгонкой. Д.И.Менделеев в своем учебнике химии так описывает этот процесс: «Чтобы очистить йод, его возгоняют... йод прямо из паров переходит в кристаллическое состояние и садится в охлаждаемых частях аппарата в виде пластинчатых кристаллов, имеющих черновато-серый цвет и металлический блеск». Но если кристаллы йода нагревать в пробирке быстро (или не давать парам йода выходить наружу), то при температуре 113 о С йод расплавится, превратившись в черно-фиолетовая жидкость. Объясняется это тем, что при температуре плавления давление паров йода высоко – около 100 мм ртутного столба (1,3Ч 10 4 Па). И если над нагретым твердым йодом не будет достаточно его паров, то он испарится быстрее, чем расплавится.

В чистом виде йод – черно-серые тяжелые (плотность 4,94 г/см 3) кристаллы с фиолетовым металлическим блеском. Почему же йодная настойка не фиолетовая? Оказывается, в разных растворителях йод имеет разный цвет: в воде он желтый, в бензине, тетрахлориде углерода CCl 4 , многих других так называемых «инертных» растворителях имеет фиолетовый цвет – точно такой же, как у паров йода. Раствор йода в бензоле, спирте и ряде других растворителей имеет буро-коричневый цвет (как у иодной настойки); в водном растворе поливинилового спирта (–СН 2 –СН(ОН)–) n йод имеет ярко-синий цвет (это раствор применяется в медицине в качестве дезинфицирующего средства под названием «иодинол», им полощут горло, промывают раны). И вот что любопытно: реакционная способность йода в «разноцветных» раствора неодинакова! Так, в коричневых растворах йод намного активнее, чем в фиолетовых. Если порошок меди или листочек тонкой медной фольги внести в 1%-ный коричневый раствор, он обесцветится за 1–2 минуты в результате реакции 2Cu + I 2 ® 2CuI. Фиолетовый раствор останется в этих условиях без изменений в течение нескольких десятков минут. Каломель (Hg 2 Cl 2) обесцвечивает коричневый раствор за несколько секунд, а фиолетовый – только за две минуты. Эти опыты объясняются тем, что молекулы йода могут взаимодействовать с молекулами растворителя, образуя комплексы, в которых йод более активен.

Синяя окраска появляется и при взаимодействии йода с крахмалом. В этом можно убедиться, капнув иодной настойкой на ломтик картофеля или на кусочек белого хлеба. Реакция эта настолько чувствительна, что с помощью йода легко обнаружить крахмал на свежем срезе картофелины или в муке. Еще в 19 в. эту реакцию использовали, чтобы уличить недобросовестных торговцев, добавляющих в сметану «для густоты» пшеничной муки. Если на образец такой сметаны капнуть иодной настойкой, синее окрашивание сразу выявит обман.

Чтобы вывести пятно от иодной настойки, надо использовать раствор тиосульфата натрия, который применяется в фотографии и продается в магазинах фототоваров (его называют также «фиксажем» и «гипосульфитом»). Тиосульфат мгновенно реагирует с йодом, полностью его обесцвечивая: I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 ® 2NaI + Na 2 S 4 O 6 . Достаточно протереть запачканную йодом кожу или ткань водным раствором тиосульфата, как желто-коричневое пятно тут же исчезнет.

Йод в аптечке.

В сознании обычного человека (не химика) слово «йод» ассоциируется с пузырьком, который стоит в аптечке. На самом деле в пузырьке находится не йод, а иодная настойка – 5%-ный раствор йода в смеси спирта и воды (в настойку добавляют также иодид калия; он нужен для того, чтобы йод лучше растворялся). Раньше в медицине широко применялся также иодоформ (трииодметан CHI 3) – дезинфицирующее средство с неприятным запахом. Препараты, содержащие йод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, при подготовке операций.

Иод ядовит. Даже такая привычная иодная настойка при вдыхании ее паров поражает верхние дыхательные пути, а при попадании внутрь вызывает тяжелые ожоги пищеварительного тракта. Длительное введение йода в организм, а также повышенная чувствительность к нему может вызвать насморк, крапивницу, слюно- и слезотечение, угревидную сыпь.

Йод в организме.

Вот строки другого поэта – Беллы Ахмадулиной:

...То ль сильный дух велел искать исхода,

То ль слабость щитовидной железы

выпрашивала горьких лакомств иода?

Зачем же нужно щитовидной железе это «лакомство»?

Как правило, в биохимических процессах участвуют только «легкие» элементы, находящиеся в первой трети периодической таблице. Чуть ли не единственным исключением из этого правила является йод. В человеке содержится около от 20 до 50 мг йода, значительная часть которого сконцентрирована в щитовидной железе (остальной йод находится в плазме крови и мышцах).

Щитовидная железа была уже известна врачам глубокой древности, которые заслуженно приписывали ей важную роль в организме. По форме она похожа на галстук-бабочку, т.е. состоит из двух долей, соединенных перешейком. Щитовидная железа выделяет в кровь гормоны, оказывающие очень разностороннее влияние на организм. Два из них содержат йод – это тироксин (Т4) и трииодтиронин (Т3). Щитовидная железа регулирует развитие и рост как отдельных органов, так и всего организма в целом, настраивает скорости обменных процессов.

В пищевых продуктах и в питьевой воде йод содержится в виде солей иодоводородной кислоты – иодидов, из которых он легко всасывается в передних отделах тонкого кишечника. Из кишечника йод переходит в плазму крови, откуда жадно поглощается щитовидной железой. Там он и превращается в ней в важнейшие для организма тиреоидные гормоны (от греческого thyreoeides – щитовидный). Процесс этот сложный. Сначала ионы I – ферментативно окисляются до I + . Эти катионы реагируют с белком тиреоглобулином, в котором много остатков аминокислоты тирозина. Под действием фермента иодиназы происходит иодирование бензольных колец тирозина с последующим образованием тиреоидных гормонов. В настоящее время их получают синтетически, причем по строению и действию они ничем не отличаются от природного.

Если синтез тиреоидных гормонов замедляется, человек заболевает зобом . Болезнь вызывается недостатком йода в почве, воде и, следовательно, в растениях, животных и производимых в этой местности пищевых продуктах. Такой зоб называется эндемическим, т.е. свойственным данной местности (от греч. endemos – местный). Районы с недостатком йода встречаются довольно часто. Как правило, это местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами. Таким образом, значительная часть почвы земного шара бедна йодом, соответственно, бедны йодом пищевые продукты. В России дефицит йода встречается в горных районах; крайне выраженная иодная недостаточность выявлена в Республике Тува, а также в Забайкалье. Мало его на Урале, Верхней Волге, Дальнем Востоке, Марийской и Чувашской республиках. Не все благополучно в йодом в ряде центральных районов – Тульской, Брянской, Калужской, Орловской, других областях. В питьевой воде, растениях и животных в этих районах содержание йода понижено. Щитовидная железа, как бы компенсируя недостаточное поступление йода, разрастается – иногда до таких размеров, что деформируется шея, сдавливаются кровеносные сосуды, нервы и даже бронхи и пищевод. Эндемический зоб легко предотвратить, если восполнять дефицит йода в организме.

При нехватке йода во время беременности у матери, а также в первый период жизни ребенка у него замедляется рост, снижается умственная деятельность, могут развиться кретинизм, глухонемота и другие тяжелейшие отклонения в развитии. Своевременная диагностика помогает избежать этих несчастий путем простого введения тироксина.

Нехватка йода у взрослых приводит к снижению частоты сердечных сокращений и температуры тела – больные зябнут даже в жаркую погоду. У них снижается иммунитет , выпадают волосы, замедляются движение и даже речь, отекают лицо и конечности, отмечается слабость, быстрая утомляемость, сонливость, ухудшение памяти, безучастность к окружающему миру. Заболевание также лечат препаратами Т3 и Т4. При этом все перечисленные симптомы исчезают.

Где взять йод.

Для профилактики эндемического зоба йод вводится в продукты питания. Самый распространенный метод – иодирование поваренной соли. Обычно в нее вводят иодид калия – примерно 25 мг на 1 кг. Однако KI во влажном теплом воздухе легко окисляется до иода, который улетучивается. Именно этим объясняется малый срок хранения такой соли – всего 6 месяцев. Поэтому в последнее время иодид калия заменяют иодатом KIO 3 . Помимо поваренной соли, йод добавляют в ряд витаминных смесей.

Иодированные продукты не нужны тем, кто потребляет достаточно иода с пищей и водой. Потребность в йоде для взрослого человека мало зависит от пола и возраста и составляет примерно 150 мкг в сутки (однако она возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). В большинстве пищевых продуктах йода очень мало. Например, в хлебе и макаронных изделиях его обычно меньше 5 мкг; в овощах и фруктах – от 1–2 мкг в яблоках, грушах и черной смородине до 5 мкг в картофеле и до 7–8 мкг в редисе и винограде; в курах и говядине – до 7 мкг. И это в расчете на 100 г сухого продукта, т.е. золы! Причем при длительном хранении или тепловой обработке теряется от 20 до 60% йода. А вот рыба, особенно морская, богата йодом: в сельди и горбуше его 40–50 мкг, в треске, минтае и хеке – до 140–160 (также в расчете на 100 г сухого продукта). Намного больше йода в печени трески – до 800 мкг, но особенно много его в бурых морских водорослях – «морской капусте» (она же ламинария) – в ней может быть до 500 000 мкг йода! В нашей стране ламинария растет в Белом, Баренцевом, Японском и Охотском морях.

Еще в Древнем Китае морскими водорослями успешно лечили заболевания щитовидной железы. В прибрежных районах Китая существовала традиция – после родов женщинам давали морскую капусту. При этом материнское молоко было полноценным, а ребенок рос здоровым. В 13 в. там даже был издан указ, обязывающий всех граждан есть морские водоросли для укрепления здоровья. Восточные врачеватели утверждают, что после 40 лет продукты из морской капусты обязательно должны присутствовать в рационе даже здоровых людей. Употреблением в пищу ламинарии некоторые объясняют долголетие японцев, а также тот факт, что после ядерных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки количество погибших в результате загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами было сравнительно небольшим.

Йод и радиация.

В природе йод представлен единственным стабильным изотопом 127 I.

Искусственные радиоактивные изотопы йода – 125 I, 131 I, 132 I и другие широко используются в биологии и, особенно, в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний. Применение радиоактивного йода в диагностике связано со способностью йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности излучения радиоизотопов йода разрушать больные клетки железы.

При загрязнении окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы йода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека. Так, многие жители районов, подвергнутых влиянию ядерного взрыва в Чернобыле, получили изрядную дозу радиоактивного йода-131 (период полураспада 8 суток) и повредили щитовидную железу. Больше всего больных было в областях, где естественного йода мало и жители не были защищены «обычным йодом». Особенно опасен «радиоиод» для детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых и обладает большей радиочувствительностью, что может привести к раку щитовидной железы.

Для защиты щитовидной железы от радиоактивного йода рекомендуется применять препараты обычного йода (по 100–200 мг на прием), который «блокирует» щитовидную железу от попадания в нее радиоиода. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный йод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой. К счастью, радиоактивный йод живет недолго, и через 2–3 месяца практически полностью распадается.

Йод в технике.

Значительные количества добываемого йода используются для получения металлов высокой степени чистоты. Этот метод очистки основан на так называемом галогенном цикле, открытом в 1915 американским физикохимиком Ирвингом Ленгмюром (1881–1957). Сущность галогенного цикла можно пояснить на примере современного способа получения металлического титана высокой чистоты. При нагревании порошка титана в вакууме в присутствии йода до температуры выше 400 о C образуется газообразный иодид титана (IV). Его пропускают над титановой проволокой, нагреваемой током до 1100–1400 о C. При такой высокой температуре TiI 4 существовать не может и распадается на металлический титан и йод; чистый титан конденсируется на проволоке в виде красивых кристаллов, а выделившийся йод снова может реагировать с титановым порошком, превращая его в летучий иодид. Иодидный метод можно использовать для очистки различных металлов – меди, никеля, железа, хрома, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала и др.

Этот же цикл осуществляется и в галогенных лампах. В обычных лампах коэффициент полезного действия крайне низок: в горящей лампочке почти вся электроэнергия превращается не в свет, а в теплоту. Чтобы увеличить светоотдачу лампы, необходимо как можно сильнее повысить температуру ее спирали. Но при этом существенно уменьшается срок жизни лампы: спираль в ней быстро перегорает. Если же ввести в колбу лампы очень небольшое количество йода (или брома), то в результате галогенного цикла вольфрам, испарившийся со спирали и осевший на внутренней поверхности стеклянной колбы, снова переносится на спираль. В такой лампе можно значительно – на сотни градусов – повысить температуру спирали, доведя ее до 3000 о C, что увеличивает светоотдачу вдвое. Мощная галогенная лампа выглядит лилипутом по сравнению с обычной лампой такой же мощности. Например, галогенная лампа мощностью 300 ватт имеет диаметр меньше 1,5 см.

Повышение температуры спирали неизбежно приводит и к более сильному разогреву колб в галогенных лампах. Простое стекло такие температуры не выдерживает, поэтому приходится помещать спираль в трубку из кварцевого стекла. Первые патенты на галогенные лампы были выданы лишь в 1949, а их промышленный выпуск был налажен еще позже. Техническая разработка кварцевых ламп с самовосстанавливающейся вольфрамовой нитью была осуществлена в 1959 фирмой «Дженерал электрик». В таких лампах баллон может раскаляться до 1200 о С! Галогенные лампы имеют отличные световые характеристики, поэтому эти лампы, несмотря на их высокую стоимость, широко используются везде, где нужен мощный и компактный источник света, – в кинопроекторах, автомобильных фарах и т.д.

Соединения йода применяются и для того, чтобы вызвать дождь. Дождь, как и снег, начинается с образования в облаках мельчайших кристалликов льда из паров воды. Далее эти кристаллики-зародыши быстро растут, становятся тяжелыми и выпадают в виде осадков, превращаясь, в зависимости от погодных условий, в снег, дождь или град. Если воздух абсолютно чистый, зародыши льда могут образоваться только при очень низкой температуре (ниже –30 o С). В присутствии же некоторых веществ зародыши льда образуются при значительно более высокой температуре. Так можно вызвать искусственный снегопад (или дождь).

Одна из лучших затравок – иодид серебра; в его присутствии кристаллы льда начинают расти уже при –9 o С. Существенно, что «работать» могут уже мельчайшие частицы иодида серебра размером всего 10 нм (1 нм = 10 –9 м). Для сравнения: радиусы ионов серебра и йода составляют соответственно 0,15 и 0,22 нм. Теоретически из кубического кристалла AgI размером всего 1 см можно получить 10 21 таких мельчайших частиц, и не покажется удивительным, что для выпадения искусственного дождя требуется очень мало иодида серебра. Как подсчитали американские метеорологи, всего 50 кг AgI достаточно для «затравки» всей атмосферы над поверхностью США (а это 9 млн. квадратных километров)! При этом в 1 куб. м образуется свыше 3,5 млн. центров кристаллизации льда. А чтобы поддерживать образование ледяных зародышей, достаточно расходовать всего 0,5 кг AgI в час. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую стоимость солей серебра, применение AgI с целью вызвать искусственный дождь оказывается практически выгодным.

Иногда требуется выполнить прямо противоположное задание: «разогнать» тучи, не дать пролиться дождю при проведении какого-либо важного мероприятия (например, Олимпийских игр). В этом случае иодид серебра нужно распылять в облаках заблаговременно, за десятки километров от места проведения торжества. Тогда дождь прольется на леса и поля, а в городе будет солнечная сухая погода.

Илья Леенсон

Почти 30 лет назад внимание мира приковал к себе – украинский город, в котором взорвалась атомная электростанция, что стало наихудшей ядерной катастрофой в мире.
Мир шагнул далеко вперед со времен того ужасающего события 1986 года, но в загрязненном Чернобыле одна вещь практически не изменилась – это мертвые деревья и листья. Они даже приблизительно не разлагаются с такой скоростью, как флора в других местах мира.

«Мы переступали через все эти мертвые деревья на земле, которые были повалены первым взрывом, - рассказывает Тим Муссо, профессор биологии из Университета Южной Каролины. – Годы спустя эти стволы отлично сохранились. Если бы дерево упало у меня в саду, уже через 10 лет оно превратилось бы в труху.
Тим Муссо и его коллега Андерс Мюллер из Университета Париж-юг провели долгосрочные исследования биологии радиоактивных регионов, таких как Чернобыль и Фукусима, Япония.
Большая часть их работы проходила в Рыжем лесу – печально известном лесистом регионе вокруг Чернобыля, где деревья перед гибелью приобрели зловещий красновато-коричневый окрас. Ученые отметили, что стволы деревьев, судя по всему, по большей части остались в неизменном состоянии, даже с учетом прошедших двух с половиной десятилетий.
«Кроме нескольких исключений, почти все мертвые стволы деревьев были в целости и сохранности, когда мы впервые с ними столкнулись», - рассказывает Тим Муссо, который также является руководителем исследовательского центра по вопросам Чернобыля и Фукусимы.
Чтобы выяснить, что произошло, а точнее, НЕ произошло, исследователи собрали сотни образцов , которые не подверглись воздействию радиации, и упаковали их в сумки, защищенные от насекомых. Затем они распределили их по чернобыльской территории и оставили на девять месяцев.
Результаты оказались поразительными: образцы опавших листьев, пролежавшие в районах с высоким уровнем загрязнения, продемонстрировали темпы разложения на 40 процентов ниже, чем листья, которые оставили в незагрязненных местах. На всех участках степень разложения была пропорциональна уровню радиоактивного загрязнения.
Известно, что радиация негативно влияет на микроорганизмы, такие как бактерии и грибы. Недавнее исследование продемонстрировало, что радиационная терапия может вызвать серьезные осложнения у вследствие уменьшения численности популяций полезных бактерий в кишечнике.

Муссо и другие специалисты обеспокоены тем, что накопление опавших листьев на земле в лесу представляет собой настоящую опасность. «У нас все больше подозрений, что в ближайшие годы произойдет катастрофический пожар», - отмечает ученый.
В случае лесного пожара неразложившиеся за 28 лет листья станут идеальным топливом, и огонь разнесет радиацию по всему региону. «В результате радиоцезий и другие загрязняющие вещества с дымом попадут в населенные пункты», - подчеркивает Муссо.
«Опавшие листья, накопившиеся, очевидно, из-за пониженной активности микроорганизмов, - это отличный материал для растопки, - добавил ученый. – Они сухие, легкие и отлично горят. Это лишний раз доказывает, что может начаться