ВОЗДЕЙСТВИЕ УРАНА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен уран как химический элемент и его воздействие на организм человека, которое выявляется в его токсичности соединений. Установлено, что уран, в том числе обедненный уран, как правило, представляет наибольшую опасность для здоровья человека в случае его попадания в организм при заглатывании, вдыхании или через трещины на коже. Выявлено, что за последние годы сильно возросло осознание рисков раковых заболеваний, возникающих в результате радиоактивного облучения обедненным ураном, и вреда, наносимого почкам в силу присущих ему свойств тяжелых металлов.

ABSTRACT

The article considers uranium as a chemical element and its effect on the human body, which is revealed in its toxicity of compounds. It has been established that uranium, including depleted uranium, generally poses the greatest risk to human health if it enters the body through ingestion, inhalation, or through cracks in the skin. It has been found that in recent years there has been a great increase in awareness of the risks of cancer resulting from radioactive exposure to depleted uranium and the damage to the kidneys due to its inherent properties of heavy metals.

Ключевые слова: радиоактивность, химический элемент, явления радиоактивности, атомная энергетика, радиоактивный распад, изотопы урана, обогащённый уран, обеднённый уран

Keywords: radioactivity, chemical element, radioactivity phenomena, nuclear power engineering, radioactive decay, uranium isotopes, enriched uranium, depleted uranium

Эффект воздействия радиации на организмы в настоящее время общеизвестен. Однако почти все исследования характеризуют воздействие на организмы искусственных радиоактивных изотопов (¹⁴С, ³²Р, ³⁵S, ⁵⁴Mn, ⁵⁹Fe, ⁶⁰Co, ⁸⁹Sr, ⁹⁰Sr, ⁶⁵Zn, ⁹⁰Y, ⁹¹Y, ⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb, ¹⁰⁶Ru, ¹³⁷Сs, ¹⁴⁴Сe, ¹⁸⁵W, ¹¹⁰Ag), поступающих в биосферу в связи с быстро расширяющимся использованием атомной энергии во многих странах [1,2,3,4]. Значительно меньше наблюдений имеется о действии на организм человека естественных радиоактивных веществ и прежде всего урана и продуктов его деления, как в экспериментальных условиях, так и особенно в природной среде обитания.

Уран - химический элемент с атомным номером 92, серебристо-белый глянцеватый металл, периодической системе Менделеева обозначается символом U (Рис.1). В чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, содержится в земной коре (литосфере) и в морской воде и в чистом виде практически не встречается. Уран в природной среде представлен тремя изотопами: ²³⁸U (99,285%) c периодом полураспада 4,5·10⁹ лет, ²³⁵U (0,710%) с периодом полураспада 7,13·10⁸ лет и ²³⁴U (0,005%) с периодом 2,48·10⁵ лет [4]. Все эти изотопы урана радиоактивны.

Рисунок 1. Уран - тяжёлый, серебристо-белый глянцеватый металл

Обогащённый уран - это уран, который получают при помощи технологического процесса увеличения доли изотопа ²³⁵U в уране. В результате природный уран разделяют на обогащённый уран и обеднённый. После извлечения ²³⁵U и ²³⁴U из природного урана оставшийся материал (уран-238) носит название «обеднённый уран», так как он обеднён 235-м изотопом. Обеднённый уран в два раза менее радиоактивен, чем природный, в основном за счёт удаления из него ²³⁴U. Из-за того, что основное использование урана - производство энергии, обеднённый уран - малополезный продукт с низкой экономической ценностью. Важнейшее свойство урана состоит в том, что ядра некоторых его изотопов способны к делению при захвате нейтронов.

В ядерной энергетике используют только обогащённый уран. Наибольшее применение имеет изотоп урана ²³⁵U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используют, как топливо в ядерных реакторах и в ядерном оружии. Выделение изотопа ²³⁵U из природного урана - сложная технология, осуществлять которую под силу не многим странам. Обогащение урана позволяет производить атомное ядерное оружие - однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжёлых ядер с образованием более лёгких элементов. Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций (уже сейчас существуют реакторы, использующие этот нуклид в качестве топлива, например KAMINI в Индии).

Воздействие урана на организм человека выявляется в его токсичности соединений. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Уран, в том числе обедненный уран, как правило, представляет наибольшую опасность для здоровья человека в случае его попадания в организм при заглатывании, вдыхании или через трещины на коже (длительный контакт может также привести к получению большой дозы внешнего облучения). В организме уран представляет угрозу, будучи одновременно токсическим тяжелым металлом и радиоактивным веществом.

Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе 0,015 мг/м³, для нерастворимых форм урана ПДК - 0,075 мг/м³. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Уран практически необратимо, как и многие другие тяжёлые металлы, связывается с белками, прежде всего с сульфидными группами аминокислот, нарушая их функцию. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью, подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы. Содержание урана в воде регламентировано из-за его химической токсичности - уран является известным нефротоксическим веществом, то есть токсичным для почек. Почки контролируют состав крови в организме и очищают его от ненужных веществ. Остаются серьезные сомнения в определении уровня чувствительности почек человека к обедненному урану.

За последние годы сильно возросло осознание рисков раковых заболеваний, возникающих в результате радиоактивного облучения обедненным ураном, и вреда, наносимого почкам в силу присущих ему свойств тяжелых металлов. Кроме того, появляется много новых фактов, которые вызывают серьезные опасения последствий постоянного облучения обедненным ураном для других функций организма. Исследования животных и людей показали, что уран может содержаться в переменных количествах в скелете, печени, почках, анализах и мозге.

Являясь природным элементом, уран присутствует в организме любого человека; в среднем, его количество оценивается в 90 миллиграммов. Однако по органам и тканям уран распределен неравномерно. Больше всего урана содержится в костях (66%), печени (16%) и почках (8%). При попадании внутрь в больших количествах уран может представлять серьезную опасность, при этом его химическая токсичность превышает радиологическую, то есть обусловленную радиоактивностью. Являясь общеклеточным ядом, уран поражает все органы и ткани, но в наибольшей степени страдают почки, кроме них - печень и желудочно-кишечный тракт. Поступая в кровеносную систему, уран, склонный к образованию малорастворимых фосфатов, откладывается в костях. Впрочем, почти весь уран, попавший в организм, довольно быстро (в течение суток) выводится. Если уран попал внутрь, то в краткосрочной перспективе его вредное воздействие обусловлено химической токсичностью, тогда как в более поздние сроки преобладает радиационный фактор. При этом основной вклад в облучение организма вносит не сам уран, а образующиеся при распаде его изотопов радиоактивные продукты. Среди них наиболее значимым является радиоактивный благородный газ радон. Радон-222 является членом радиоактивного семейства урана-238. Данный нуклид образуется в результате распада радия-226. Радон-222, существующий исключительно в газообразной форме, всегда присутствует в большей или меньшей концентрации в окружающей среде и воздухе жилых помещений, и обусловливает около половины суммарной дозы, получаемой человеком от всех природных источников радиации. Уран в металлической форме не проникает внутрь при контакте с кожей, но может всасываться в виде растворимых соединений - нитратов, фторидов, хлоридов. Наибольший вред наносят аэрозоли урана и его соединений. Аэрозольные частицы при вдыхании попадают в легкие, откуда данный элемент поступает в кровь: при этом в легких всасывается гораздо больше урана, чем при попадании в желудочно-кишечный тракт. Уран представляет опасность в первую очередь для рабочих горнорудных предприятий: шахтеров урановых рудников, рудников по добыче полиметаллических руд, угольных шахт (в особенности тех, на которых добывают бурый уголь). Работа на первых урановых рудниках в нашей стране и за рубежом характеризовалась высоким уровнем заболеваемости и смертности среди шахтеров. В частности, указывалось на рост числа онкологических заболеваний, главным образом, рака легких. Широко распространено мнение, что «ответственным» за развитие злокачественных образований при работах по добыче урана является радон-222. Однако этой точке зрения противоречит следующий факт: у населения, проживающего в зонах радоновых аномалий, не выявлено очевидной связи между повышенной концентрацией радона в воздухе и онкологическими заболеваниями.

Заключение. Таким образом, высокая заболеваемость была связана непосредственно с добычей урана и обуславливалась, вероятнее всего, попаданием в легкие радиоактивной урансодержащей пыли, образующейся в больших количествах при горнорудных работах.

В настоящее время уровни заболеваемости и смертности на урановых шахтах не выше, чем на прочих горнодобывающих производствах. Радоновая аномалия - область, характеризующаяся многократно повышенной концентрацией радона в окружающей среде предприятий. Этого удалось достичь внедрением целого комплекса мер по охране труда, в частности, сооружением в урановых рудниках мощных вентиляционных систем, позволяющих эффективно выводить из рабочей зоны как радиоактивные аэрозоли, так и радон.

Список литературы:

1. Вдовенко В.М. Химия урана и трансурановых элементов. М. Наука, 1960, 700 с.
2. Громов Б.В. Введение в химическую технологию урана. М.: Атомиздат, 1978, 336 с.
3. Марков В.К., Верный Е.А., Виноградов А.В. Уран. Методы его определения. М.: Атомиздат, 1964, 503 с.
4. Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. Изд. ИД «Руда и металлы», 2006, 396 с.