Окружающая среда оказывает огромное влияние на флору и фауну, поскольку экологические факторы определяют условия жизни в биогеоценозах. Один из таких факторов — дефицит йода, который ограничивает развитие биогеоценозов. Недостаток йода негативно влияет на размножение, распространение и рост растительных и животных организмов.
Йод открыт в 1811 году французским химиком Бернаром Куртуа. В процессе кипячения серной кислоты с водной эмульсией золы морских водорослей, им было обнаружено выделение пара фиолетового цвета, который при охлаждении превратился в темные кристаллы с ярким блеском.
Йод — это минеральное вещество, которое необходимо живым организмам для нормального функционирования. Избыток или недостаток йода в почве может привести как к снижению урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, так и, в некоторых случаях, может стать причиной эндемических заболеваний растений, животных и людей. Поступление йода в живые организмы происходит посредством трофической цепи: почва — растения — животные — человек.
Основным резервуаром йода является морская вода, которая сосредоточена в Мировом океане. Обратная картина наблюдается на суше и в пресных водоемах, где содержание йода значительно снижено. На данный момент дефицит данного вещества наблюдается во всех возвышенностях, где обильно идут дожди со стоком воды в реку. Как показывают наблюдения, территории, удаленные и закрытые от океана, тоже страдают от нехватки этого важного микроэлемента.
Помимо перечисленного, хотелось бы отметить, что на количество йода влияет также тип почвы. Максимальное количество содержат черноземные почвы, минимальное — подзолистые. Для каждой почвенной зоны требуется своя градация по содержанию йода. Почвы определяют йодный статус региона, так как поступление йода в растения, а затем в организмы человека и животных, обуславливается запасами, содержащимися в почвообразующей породе и другими эдафическими факторами.
Йододефицит, по данным ВОЗ, — одна из глобальных медико-социальных проблем современного общества, наряду с инфекционными заболеваниями, загрязнением воздуха, изменением климата и др. По разным оценкам, от 1,5 до 2 миллиардов человек живут в условиях йодного дефицита, что часто является скрытой причиной многих заболеваний. При этом содержание йода в окружающей среде зависит от географического положения (удаленности от океанов), рельефа местности (равнины или горы), горных пород (карбонатных и бескарбонатных), почв (органическое вещество, гумусовые кислоты, засоление). Источниками йода в организме человека, безусловно, являются пищевые продукты, в том числе местного происхождения (трофическая цепь, замкнутая на почвы), а в меньшей степени — питьевые воды и атмосферный воздух.
На развитие йододефицитных заболеваний, безусловно, влияют и другие факторы, такие как недостаток в почвах селена, меди, марганца, но роль йода все же является определяющей.
Заболевания щитовидной железы относятся к наиболее частой патологии человека. Их распространённость варьирует в разных регионах, что в первую очередь зависит от уровня потребления йода. Главными биологическими функциями этого вещества являются синтез тиреоидных гормонов щитовидной железы — тироксина и трийодтиронина, а также влияние на развитие когнитивных способностей у детей. Дефицит йода обладает многочисленными негативными последствиями в отношении развития и формирования организма человека. С пищей и водой поступают йодиды, которые быстро и практически полностью всасываются в желудке и двенадцатиперстной кишке, затем они попадают в кровеносное русло и оттуда захватываются щитовидной железой, накапливаясь в ней.
На основании многолетних данных ряда исследователей было установлено, что применение йода в почве в качестве микроудобрения для сельскохозяйственных культур, выращиваемых на почвах, обедненных этим элементом, оказывает не только положительное влияние на их рост и развитие, но и необходимо им. Сто отметить, что йод является действующим веществом пестицидов (фунгицидов), разрешенных к применению на овощных, плодовых культурах и картофеле с целью профилактики и лечения заболеваний бактериальной, вирусной и грибковой природы. В то же время обнаружено отрицательное влияние избыточных концентраций йода на растения. Кроме того йод чрезвычайно токсичен для водных организмов.
Одним из перспективных мероприятий по увеличению содержания йода в продуктах питания является агрохимический метод, то есть обогащение растений, составляющих кормовую базу животных и человека, путем применения удобрений, содержащих йод, позволяющий не только перевести их в безопасную и доступную для животных органическую форму, но и улучшить урожайность и качество растениеводческой продукции.
При этом стоит отметить, что природный дефицит йода в некоторых регионах России, провоцирующий заболевания щитовидной железы, усугубляет последствия поступления в пищевые цепи короткоживущих радиоактивных изотопов этого элемента. Радиоизотопы йода образуются в ядерном реакторе в результате деления уранового топлива. Радиоактивный йод чрезвычайно опасен, поскольку он очень мобилен в окружающей среде и активно поглощается щитовидной железой, что приводит к развитию онкологических заболеваний и смерти. Кроме того, один из видов радиоактивного йода, йод-129, имеет чрезвычайно длительный период полураспада — 15,7 млн лет. Поэтому он является одной из наиболее значительных и долгосрочных угроз, связанных с эксплуатацией АЭС и хранением ядерных отходов.
На территории Российской Федерации радиоактивному загрязнению в результате аварии ЧАЭС подверглись 16 областей, а наибольшие уровни загрязнения зафиксированы в Брянской, Тульской, Орловской и Калужской областях. При этом почвы этих областей до настоящего времени активно используются в сельском хозяйстве. Медицинское обследование различных групп местного населения в пострадавших регионах России после аварии выявило выраженный рост заболеваемости раком щитовидной железы, в том числе среди детей, что могло быть связано с сочетанным воздействием выпадения радиоизотопа и с природным дефицитом стабильного йода в этих районах.
В настоящее время высокая концентрация йода-129 наблюдается вблизи завода по переработке отходов ядерного топлива на берегу Ирландского моря. Также значительное количество этого радиоизотопа попало в море во время инцидента на АЭС Фукусима.
Йод участвует в каталитических реакциях, разрушающих озон и способных приводить к образованию новых частиц, которые изменяют состав облаков и их отражательную способность. Уже известно, что в верхней тропосфере из-за антропогенных выбросов содержание брома и йода превышено, но роль йода в разрушении озона в стратосфере намного менее изучена из-за недостатка данных о содержании этого элемента в ней.
Профессор Нейл Хятт (Neil Hyatt) нашел способ блокировки радиоизотопов йода внутри прочного твердого материала, пригодного для длительного хранения. Исследование, опубликованное в Journal of Nuclear Materials, демонстрирует простой недорогой и быстрый метод «упаковки» опасного йода в контейнер из свинцового йодованадинита (Pb5(VO4)3I). Этот материал был создан ученым путем микроволнового нагревания смеси йодистого свинца, оксида свинца и оксида ванадия. Процесс упаковки радиоактивного йода происходит при атмосферном давлении. Ранее это достигалось только с помощью высокого давления в закрытой таре, так как йод испаряется при большой температуре.
Новый метод нейтрализации радиоактивного йода позволит снизить воздействие на здоровье населения в случае попадания опасного вещества в атмосферу. Простое и недорогое устройство для заключения радиоизотопов йода в твердый материал можно оперативно развернуть в местах аварий и постараться нейтрализовать как можно больше радиоактивных материалов, что снизит вероятность долгосрочного опасного воздействия на здоровье человека.
Москва
