При сухом климате осаждение аэрозолей происходит несколько медленнее. Исследования, проведенные с использованием аэростатных зондов и авиации, позволили определить скорости миграции радионуклидов. Время их пребывания в стратосфере составляет от 6 месяцев до года, а в тропосфере — от 3 до 6 месяцев. Таким образом, вся поступившая в атмосферу радиоактивность в течение одного-двух лет после взрыва оседает на поверхности Земли и океанов. При этом основная масса (до 80 %) выпадает в том полушарии, в котором был осуществлен взрыв.
Если взрыв происходит близко от поверхности Земли, то в радиоактивное облако включается большое количество земных пород с наведенной радиоактивностью и происходит более быстрая конденсация радионуклидов в тяжелые частицы уже в средних слоях атмосферы. Это приводит к более быстрому выпадению части радионуклидов вблизи (десятки и сотни километров) от места взрыва. Такие местные радиоактивные осадки, выпадающие в виде белого тонко распыленного порошка, неоднократно наблюдались в окрестностях ядерных взрывов, в основном по направлению ветра, несущего радиоактивное облако. От силы ветра зависели интенсивность и дальность их выпадения. В 1954 г. весь мир облетела весть о трагической истории японских рыбаков, находившихся в Тихом океане на расстоянии 130 км от о-ва Бикини, когда там была взорвана американцами атомноводородная бомба. Взрыв был осуществлен па небольшой высоте над коралловым рифом острова. Весь коралловый атолл был вовлечен в образование радиоактивного облака. Через 3 ч после взрыва в районе, где находился корабль с японскими рыбаками, началось выпадение очень мелкого белого порошка, проникавшего во все щели, под одежду, в легкие, в глаза, уши. Выпадение этих белых хлопьев длилось 4–5 ч. Иногда плотность осадков была столь велика, что не позволяла видеть окружающие предметы. Осадки покрыли всю палубу корабля, кожу рыбаков, пищу и загрязнили поверхность океана. Долгое время рыба этого района была радиоактивной.
Пока японские рыбаки добирались до берегов Японии, начались признаки сильнейшей лучевой болезни. Как определили впоследствии японские ученые, выпадавший осадок имел радиоактивность, равную 1 Ки/г (радиоактивность чистого радия). Такая высокая активность была вызвана быстрым оседанием и, следовательно, содержанием многих короткоживущих радионуклидов.
Болезнь у всех рыбаков протекала очень тяжело и оставила глубокие последствия. Один из них умер от тяжелых поражений внутренних органов радиоактивными осадками. Как стало известно значительно позднее (американское командование долго скрывало эти факты от общественности), на Маршалловых островах, отстоящих от места взрыва более чем на 300 км, 239 местных жителей и 28 американцев были настигнуты теми же радиоактивными осадками. Большая удаленность и быстро принятые меры по обезвреживанию и удалению осадков снизили острое радиоактивное поражение, но оно не прошло бесследно для здоровья потерпевших.
Эти примеры говорят о той огромной опасности, которую несут на сотни километров от эпицентра ядерного взрыва так называемые местные осадки. Однако основная масса радионуклидов, как было указано выше, распространяется по всему земному шару, выпадая на его поверхность в течение примерно одного-двух лет. За это время многие короткоживущие радионуклиды распадаются. Но такие, как стронций-90, цезий-137, церий-144, рубидий-87, многие годы сохраняют радиоактивность, изменяя естественный радиоактивный фон нашей планеты.
Действительно, каждый новый экспериментальный взрыв увеличивал радиозагрязненность окружающей среды. Определение Sr90 в почве различных стран показало, как из года в год росло загрязнение нашей планеты, что наглядно показано на рис. 1. В атмосфере из года в год увеличивалось содержание радиоактивного углерода.
Рис. 1. Отложения Sr90 на Земле
Заштрихованная часть — северное полушарие, незаштрихованная — южное полушарие
Радиоактивные осадки, выпадая на поверхность Земли, морей и океанов, включались в обмен веществ живых организмов, накапливались в них и через пищевые цепи попадали в организм человека.
На схеме представлены наиболее типичные пути распространения в биосфере таких долгоживущих радионуклидов, как Cs137, Sr90 и др. Каждый из них имеет свои особенности. По химическим свойствам Sr90 является аналогом кальция. Кальций необходим для развития растений и животных. Растения через корневую систему жадно поглощают из почвы соли кальция, одновременно в них поступает и радиоактивный стронций. Животные, питаясь растительной пищей, получают кальций, идущий на построение костного скелета; в большом количестве он поступает в молоко (необходимый элемент для питания молодняка и детей). Вслед за кальцием, как его мрачная тень, в молоко и костную ткань устремляется и радиоактивный стронций. Исследования показали, что в ряде стран в отдельные годы в молоке содержалось повышенное количество Sr90. Из молока радиоактивный стронций поступает в детский организм, где вслед за кальцием откладывается в быстро растущем скелете. Поэтому дети подвергались большему риску по сравнению со взрослыми: в скелете 1–2-летних детей концентрация стронция-90 оказалась в 4–5 раз выше, чем у взрослых (определения в костях случайно погибших людей, проведенные в Англии в 1964 г.).
Другой долгоживущий радионуклид, цезий-137, по химическим свойствам близок к калию. Поступая в организм животных из растительной пищи, он распределяется, как и калий, в мягких тканях — мускулах, мозге, печени, гонадах и т. п. В тело человека этот элемент поступает с растительной пищей (хлеб, овощи, фрукты), мясом, рыбой и другими пищевыми продуктами моря. В почве цезий быстро переходит в трудноусвояемую форму, и его поступление в растения через корни идет не очень эффективно. Но зато цезий очень легко всасывается листовой поверхностью. В годы, когда его выпадение совпадало с вегетативной стадией развития сельскохозяйственных растений (когда была сильно развита листовая поверхность), растительная пища оказывалась сильно загрязненной радиоактивным цезием.
Своеобразная обстановка сложилась в тундре (Северная Аляска, северные области Финляндии, Норвегии и СССР). Летом в этих районах вся поверхность земли устлана сплошным покровом лишайника и мха. Выпадающий цезий-137 почти целиком поглощался этой растительностью. У оленей, питавшихся лишайниками и мхом, накапливался в организме радиоактивный цезий. Жители Севера, питаясь мясом оленей, получали значительно больше радиоактивного цезия по сравнению с людьми средних широт.
В табл. 9 приведены данные, показывающие большие колебания в содержании Cs137 в организме человека в 1964 г. в зависимости от продуктов его питания в разных странах.
В результате взрыва образуются и относительно долго живут рутений-106
