Радонові, радієві та змішані радіоактивні води
Радонові води
Радонові води - найбільш поширений вид радіоактивних мінеральних вод, добре вивчені та набули широкого визнання в лікувальній практиці.
Залежно від методики лікувального застосування одна й та сама концентрація радону у воді може бути визнана великою або малою. Так, наприклад, концентрацію радону 500 одиниць Махе для ванн можна вважати досить високою, так як при ній хворий поглинає значну дозу випромінювання, тоді як при питному лікуванні цією водою поглинена доза відносно мала.
Слід звернути увагу на те, що ефективними виявилися і радонові води з концентрацією радону менше 14 одиниць Махе (0,005 мккюрі/л). Так, наприклад, у Цхалтубо великий дебіт радонової води дозволив розробити своєрідні лікувальні методики (проточні басейни та ін) і досягти високої ефективності лікування.
Згідно з міжнародною рекомендацією, вважати придатними для питного лікування слід лише води з концентрацією радону понад 550 одиниць Махе (понад 0,2 мккюрі/л). Однак експериментальні роботи та лікарська практика стверджують, що і прийом внутрішньо мінеральної води з меншою концентрацією радону - 60-100 одиниць Махе (0,022-0,036 мккюрі/л) - дає виражений фізіологічний та терапевтичний ефект. Можливо, що при цьому лікувальний ефект залежить не так від радіоактивності, як від сольового та газового складу мінеральної води.
Природні радонові води формуються у різних шарах земної поверхні. Підземні води, проходячи через радіоактивні породи, захоплюють радон, збагачуються і виходять поверхню.
Зазвичай слабомінералізовані радонові води, крім радону, містять деяку кількість вуглекислоти (П'ятигорське родовище), азоту (Цхалтубо), метану або інших газів.Концентрація радону у джерелі має найчастіше виражені сезонні коливання.
Радій (Ra226), з якого утворюється радон, - довгоживучий ізотоп. Період напіврозпаду радію дорівнює 1620 рокам, а це означає, що зі 100 млрд. атомів радію в секунду розпадається лише один (точніше 1,35 атома). Внаслідок радіоактивного розпаду радію утворюється радон (Rn222). У воду радон потрапляє через дифузію його з гірських порід.
Поки радон і вода, в якій він розчинений, знаходяться у сфері порід, багатих на радій, кількість радону поряд з процесами його розпаду безперервно поповнюється за рахунок розпаду радію. Процес міграції радону із породи у воду чи повітря називають емануванням.
Щойно радонові води потрапляють у неактивні гірські породи, концентрація радону починає падати внаслідок його радіоактивного розпаду, причому дочірні продукти адсорбуються зустрічними гірськими породами. Майже радонові води виходять на поверхню землі без продуктів розпаду радону.
Що ж відбувається із радоновою водою на поверхні землі? По-перше, розчинений у воді радон неміцно пов'язаний з нею і легко виділяється з води в навколишнє повітря. Цьому процесу сприяє висока температура води; з гарячої води радон виділяється швидше, ніж із холодної.
Наявність у воді газів вуглекислоти, азоту та інших також сприяє втратам радону, оскільки бульбашки газу захоплюють радон та дееманують воду. Перемішування та збовтування радонової води насосами, розкидання та розпилення її, велике дзеркало води у сховищах та лікувальних басейнах також прискорюють процес дееманування.
Так, наприклад, концентрація радону у налитій ванні при температурі води 37° за 15 хвилин знижується на 3% (М.С. Каган, 1956), а за 20 хвилин перебування хворого у ванні кількість радонузменшується на 20–25%. По-друге, якщо радонова йоду знаходиться в якомусь закритому резервуарі, де втрати радону в навколишнє повітряне середовище не відбувається, концентрація його у воді все-таки знижуватиметься за рахунок постійного радіоактивного розпаду.
При цьому у воді накопичуватимуться короткоживучі дочірні продукти радону - радій А, радій В, радій С та ін. Розрахунок дозволяє вважати, що через 3-3,5 години настає радіоактивна рівновага між радоном і сто дочірніми продуктами.
Якими темпами йде розпад радону у воді? Точні обчислення показали, що незалежно від кількості радону та його концентрації у воді через 3,825 дні, або через 92 години, розпадається половина всього радону. Нагадаємо, що період напіврозпаду радіоактивних ізотопів – величина постійна.
У наступні 92 години розпадається половина кількості радону, що залишилася, і т.д. Фактично за восьмиразовий період напіврозпаду, тобто. через 736 годин, або 30 днів, у воді залишиться лише 0,4% вихідної кількості радону.
Виникає питання, як довго існують короткоживучі продукти розпаду радону, якщо останній повністю видалений, а отже, не утворює нових дочірніх продуктів. Період напіврозпаду найбільш довговічного з дочірніх продуктів радію дорівнює 26,8 хвилини. Таким чином, якщо взяти вісім періодів його напіврозпаду, коли практично не залишиться продуктів розпаду радону, ця величина становитиме лише 26,8x8, тобто 214,4 хвилини.
Отже, через 3,5 години після повного видалення радону всі радіоактивні дочірні продукти його розпаду, крім радію D, де б вони не знаходилися - у воді, у повітрі, на шкірних покривах або у внутрішньому середовищі організму, повністю розпадуться і перетворяться на кінцевий довгоживучий ізотоп – радій D.
Кількість радону в лікувальних мінеральнихводах настільки мало, що визначити його звичайними аналітичними методами навіть у водах із високою концентрацією радону майже неможливо. 1 кюрі радону приблизно дорівнює за обсягом 0,6 мм3, а вагою всього 6,5*10 -6 р, тобто. 6,5 мільйонних грама.
Ось чому визначення концентрації радону у воді та повітрі проводять електрометричним шляхом. Ми вже знаємо, що радіоактивний розпад радону супроводжується випромінюванням а-часток у суворій закономірності. Вимірюючи ступінь цього випромінювання, можна визначити концентрацію та загальну кількість радону у заданому обсязі води, у ванні, басейні.
До описаних властивостей радону слід додати, що він добре розчиняється у воді, а й у маслах і жирах. Наприклад, у крові розчинність радону вдвічі вище, ніж у воді. Однак з'єднання радону дуже нестійкі, і він легко випаровується.
Усі природні радіоактивні, у тому числі і радонові води за своїм складом є мінеральними з різним сольовим та газовим складом та фізичними властивостями. Численні експериментальні та клінічні роботи показали, що і після видалення з природних радонових вод радіоактивних ізотопів ці води мають більш високу фізіологічну та лікувальну дію, ніж звичайна водопровідна вода. Це і зрозуміло, тому що природні радонові води мають досить складний склад.
У табл. 5, у порядку ілюстрації наведено фізико-хімічну характеристику радонових вод 16 відомих родовищ.
Навіть знайомство з табл. 5 переконує, що ці води значно відрізняються одна від одної, як за концентрацією радону, так і за іншими ознаками.
Концентрація радону коливається від 6,7 одиниці Махе (Цхалтубо) до 300 одиниць Махе (Джети-Огуз) та 500 одиниць Махе (Бештаугорське джерело П'ятигорська).
Більшість наведених у таблиці радонових вод слабомінералізовано, проте мінералізація води Академічного джерела П'ятигорська становить 4,4 г/л%, а джерела Джети-Огуз (Киргизія) досягає 13 г/л. Ще більше відмінностей щодо температурного фактору. Поряд з холодними водами - Ургучан 0,5 °, Молоківка - 1,5 °, Хмільник 10 ° - зустрічаються теплі - Цхалтубо 31,5 °, Білокуріха 37 ° і навіть дуже гарячі - Ходжа-Обі-Гарм 98 °.
Але особливо цікаво, що іонний склад радонових вод також є надзвичайно різноманітним, у чому легко можна переконатися, поглянувши на табл. 5. Радонові води містять різні гази. Наприклад у П'ятигорську, Хмільнику та Молоківці є вуглекислими, а Білокуриху, Цхалтубо і Джети-Огузе - азотними.
Враховуючи, що радонові води чинять не тільки альфа-терапевтичну дію, ми вважаємо за необхідне до назви радонові обов'язково додавати і фізико-хімічну характеристику води.
Радієві води
У П'ятигорську радій у кількості 3-4*10 -11 г/л виявлено у всіх термальних вуглекисло-сірководневих водах.
Як сказано вище, санітарним законодавством встановлено, що кількість радію (Ra226) у побутових питних водах не повинна перевищувати 5*10 -11 г/л.
Змішані радіоактивні води
До цієї групи слід віднести мінеральні води, що містять одночасно кілька радіоактивних ізотопів. Група об'єднує радієво-радонові, радієво-мезоторієві, радоно-радієво-торієві та торієві води. Підставою для такого об'єднання послужило те, що ці води зустрічаються порівняно рідко і їхнє лікувальне значення поки що мало вивчене.
Ми не маємо ще можливості в даний час говорити про біологічне та лікувальне значення цієї групи радіоактивних ізотопів, хоча можна припускати їх високу активність. Уконцентраціях, що не перевищують заборонні критерії для цих ізотопів, вони не є перешкодою до лікувального застосування мінеральних вод.
Питання про обмін радіоактивних елементів між організмом та довкіллям вимагає ще свого вирішення. Мало поки що також досліджень, що висвітлюють фізіологічне та лікувальне значення радіоактивних ізотопів, що потрапляють в організм у процесі лікування.
Є.А. Смирнов-Кам'янський, С.М. Петелін