Стронций. 
Радиоэкология и экологическая радиохимия

Стронций — элемент главной подгрутшы второй группы, пятого периода периодической системы, Z=38. Природный стронций состоит из смеси стабильных изотопов, но основной вклад вносят четыре: ⁸⁴Sr (0,56%), «f'Sr (9,86%), ⁸?Sr (7,02%), ⁸⁸Sr (82,56%).

Изотопы стронция характеризуются большим выходом в реакциях деления U и Ри. При делении U и Pu ⁸9Sr и 9°Sr образуются в цепочках превращений:

Стронций-89 ((3 -распад 50,57 дн) дочерний стабильный ⁸9Y. Максимальная энергия электронов 1,46 МэВ, средняя 0,583 МэВ.

Стронций-90 — радиоактивный нуклид стронция, Т=28,90 л, рраспад (вероятность юо%), максимальная энергия излучения 0,5459 МэВ, средняя энергия 0,196 кэВ, продуктом распада является 9°у (64 ч, р-распад (максимальная энергия электронов 2,27 МэВ), превращающийся в стабильный 9°Zr. ⁹°Sr — дочерний продукт Р-распада 9°Rb (158 с).

При делении ²ззи и ²39Ри тепловыми нейтронами в реакторе ⁸9Sr образуется с выходами 4,8 и 1,71%, a 9°Sr — с выходами 5,77 и 2,25%.

9°Sr определяют по дочернему 9°Y, который осаждается в виде оксалатов; из продуктов питания выделение 9"у производят экстракцией моно;

изооктиловым эфиром метилфосфоновой кислоты, из золы, костной ткани 9°Y выделяют тракцией ТБФ; активность измеряют на низкофоновой установке. Определение ⁸9Sr в пищевых продуктах, растениях и костной ткани основано на осаждении Sr дымящей HN0₃ с последующим измерением активности жидкостным сцинтилляционным счётчиком.

Рис. 2. Схема распада 9Sr.

Автоматизированный метод одновременного определения радиоактивных изотопов РЬ и Sr в пробах дождевой воды основан на использовании микроколонки, заполненной ионитом с последующим использование индуктивно связанной массспектроскопии.

Табл. 4. Выход (%) 9"Sr при делении U, Ри и Th нейтронами.

Большие количества 9Sr попали в окружающую среду при ядерных испытаниях. На 9°Sr приходится значительная часть активности в смеси продуктов ядерного взрыва: 35% суммарной активности сразу после взрыва и 25% через 15 л. Производство 9°Sr при ядерных взрывах — 3,8−10*5 Бк на 1 Мт бомбы. Взрывы до 1980 г. дали 6 ю¹⁷ Бк 9"Sr. При выбросах большая часть радионуклидов попадает в стратосферу и остаётся там в течение многих месяцев, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара. ⁸9Sr (50,5 сут), попав в стратосферу, там и распадается, не представляя радиационной опасности для населения, в отличие от 9oSr и wCs, которые, выпадая, загрязняют поверхность Земли на многие годы. Напротив, при авариях на ядерных реакторах, когда накопленная равновесная активность ⁸9Sr в ю раз превышает активность 9"Sr (9°Sr из-за своего большого периода полураспада не успевает накопиться за 3 года работы реактора), ситуация меняется. Сразу после аварии на ЧАЭС активность выброшенных короткоживущих радионуклидов^Sr была во много раз выше, чем 9°Sr или ‘37Cs. После испытаний ядерного оружия радиоактивные осадки состоят из водорастворимых и способных к ионному обмену форм 9Sr, а после аварии на ЧАЭС 9°Sr осаждался в формах устойчивых соединений.

Стронций-90 производится при делении топлива ядерных реакторов. Выход зависит от состава топлива, типа реактора и степени выгорания топлива. При делении^зи образуются ⁸⁸Sr, ⁸9Sr и 9"s_{r с} выходами 3,57; 4,79; 5>77 соответственно, а также короткоживущие изотопы с массовыми числами от 91 до 97. Благодаря медленному распаду относительное содержание 9°Sr в смеси продуктов деления U постепенно увеличивается: через 3.

мес. на долю ⁹°Sr приходится -13% суммарной активности, через 15−20 лет — 25%. В тепловом реакторе выход составляет 9,5 10*з Бк на 1 МВт (эл.) Некоторое количество 9°Sr, произведенное в топливе, попадает в охлаждающую жидкость через дефекты в оболочках ТВЭЛов. Жидкие стоки очищаются, но небольшое количество 9Sr всё же попадает в окружающую сред}⁷. Ежегодный выпуск 9<*Sr из всех реакторов мира составляет 2 ю¹² Бк. Выпуск 9°Sr с заводов по переработке ОЯТ сравнительно небольшой.

При ядерных авариях на ПО «Маяк» в 1957 г. и 1967 г. в окружающую среду было выброшено значительное количество 9°Sr. После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду его попало сравнительно немного — суммарный выброс оценивается в 0,22 МКи; вся территория со значительным загрязнением 9°Sr оказалась в пределах 30-ти километровой зоны. Большое количество 9"Sr попало в водоёмы, но в речной воде его концентрация нигде не превышала предельно допустимой нормы для питьевой воды.

Стронций — щелочноземельный элемент, похожий на кальций, барий и радий. Он, как и кальций, через пищевые цепи поступает из окружающей среды в человека, но стронций в меньшей степени, чем кальций.

После импульсного поступления 9°Sr в окружающую среду, 90% его через 9 л оказывается в мясе, рыбе и яйцах, через 12 лет в зерновых продуктах, через 14 л в молоке, через 32 л в овощах и через 77 л во фруктах.

Проникновению Sr в организм животных и человека через пищевую систему препятствует фактор, который называют «дискриминацией стронция в пользу кальция». Он выражается в том, что при одновременном присутствии Са и Sr организм предпочитает первый из них. Соотношение Ca/Sr в растениях вдвое больше, чем в почве. А в молоке и сыре содержание стронция в 5+10 раз меньше, чем в траве, идущей на корм скоту.

В организм человека ^>Sr поступает с пищей. Поступление с питьём (коровье молоко) менее важно (5% от веществ, попавших в желудок). С рыбой поступает не более 3% от радиоактивных осадков, даже в странах, где рыба основной продукт питания. При этом в кишечнике всасывается до 20% от его поступления. Величина поглощения 9"Sr организмом зависит от возраста. Так, у детей в связи с быстро растущей костной тканыо, она на порядок выше, чем у взрослого.

9°Sr поступает в организм человека через ЖКТ, лёгкие и кожу⁷. Растворимые соединения Sr хорошо всасываются из ЖКТ, величина резорбции — о, 1+0,6; резорбция <0,01 для плохо растворимых соединений. При резорбции стронция из ЖКТ важна диета, химическое соединение радионуклида и физиологические факторы (возраст, лактация и беременность, состояние минерального обмена, нервной и эндокринной систем). Величина всасывания 9°Sr из ЖКТ уменьшается с увеличением возраста и с повышением содержания кальция и фосфора в диете. Приём альгината натрия за 20 мин до введения 9"s_r понижает его содержание в крови в ~ю раз, а лактоза и лизин, наоборот, удваивают величину всасывания Sr из ЖКТ.

Стронций быстро всасывается из лёгких. Через 5 мин после интратрахеального введения в количестве мв-Ю^Бк/г в лёгких остаётся 33,3% введенного количества, через сутки — 0,39%. При нанесении изотопов стронция на кожу⁷ в количестве 2,4 105 Бк/см² фиксация активности происходит сразу же после загрязнения кожи.

Стронций в живых организмах может замещать кальций, поэтому он накапливается в основном в костях и облучению р-частицами подвергаются костная ткань, красный костный мозг, клетки, расположенные на костных поверхностях и кроветворная система. Вследствие этого развивается анемия («малокровие»). В мягких тканях задерживается <1%. У детей минеральный обмен в костных тканях идёт интенсивней, чем у взрослых, поэтому в их скелете 9Sr накапливается в большем количестве, но и выводится быстрее. От отложенного в костной ткани 9"Sr страдает красный костный мозг. От 9°Sr, накопленного в тазовых костях, облучаются генеративные ткани. После внутривенного введения радиоактивного стронция в организм человека через юо суток в нём останется 20% от введенного количества. Доля отложений стронция в скелете зависит от пути его поступления. При интратрахеальном поступлении депонируется 76%, ингаляционном — 31,6%, внутрибрюшном — 81,2% и накожном—7%. Распределение радиоактивного Sr в разных частях одной и той же кости и в разных костях неравномерное. Стронций откладывается в участках костей, обладающих наибольшей зоной роста, где происходит усиленное образование кости.

Стронций плохо выводится из организма. Выведение Sr из организма человека и животных происходит как с калом, так и с мочой. При пероральном поступлении большая часть Sr выделяется с калом. За 8 суток суммарное выделение ^8t>Sr составляет 77,9%, из них 5% с мочой. Установлено несколько периодов полувыведения 9"Sr из организма. Короткий период полувыведения (2,5+8,5 сут.) характеризует выведение Sr из мягких тканей, длинный период (90*154 сут.) — преимущественно из костей. Среднее время пребывания 9°Sr в костях 3,4*6,7 л (с возрастом оно падает).

Коллективная доза на 1 Бк 9"Sr, попавшего в среду обитания, оценивается в 7-Ю'¹² чел-Гр для костного мозга. Эффективная доза при потреблении 1 Бк 9°Sr равна 2,4-ю*⁸ Зв (пероральное поступление) и 8.0-ю*⁸ Зв (ингаляционное поступление).

При длительном поступлении 9Sr в организм, в результате облучения костной ткани мог>т развиться лейкемия и рак костей. Поэтому для этого радионуклида установлены низкие ПДК — в юо раз ниже, чем для ^l37Cs. Для красного костного мозга взвешивающий коэффициент в 12 раз больше, чем у костной ткани, поэтому именно он является критическом органом при попадании 9"Sr в организм, что увеличивает риск заболевания раком костного мозга.

Для 9"Sr группа радиационной опасности Б, МЗА=з, 7 Ю⁴ Бк; для^Sr группа радиационной опасности В, МЗА=з, 7Т0⁵ Бк.

Допустимая концентрация 9"Sr в воздухе рабочих помещений в 24 раза ниже, чем ⁸9Sr, что указывает на его высокую опасность. Для населения допустимая концентрация 9"Sr в атмосферном воздухе равна 2,7 Бк/мз, что находится за пределами чувствительности большинства методов выделения и измерения радиоактивности этого изотопа.

Неотложная помощь при отравлении 9"Sr предусматривает дезактивацию кожи раствором пентацина, ЭДТА, 2% раствором соляной кислоты, внутрь рекомендуются адсобар, сернокислый барий, альгинат натрия. Промывание желудка или рвотные средства.