Метаболизм и токсикология основных продуктов деления урана реферат

Обновлено: 06.07.2024

9.1. Общие аспекты. Токсичность урановых соединений была отмечена сразу, как только большое количество урановых руд стало перерабатываться для выделения из них элемента радия. Но все же только исследование расщепления ядер в период вто­рой мировой войны привело к систематическому анализу токси­кологических свойств этого металла [137].

Попытаемся рассмот­реть здесь химическое влияние урановых соединений на высоте организмы; радиационная опасность нестабильных урановых изо­топов затрагиваться в данной главе не будет. Высокая заболева­емость легких у шахтеров урановых разработок есть следствие радиации и действия кремнезема, а не химической токсичности самого элемента урана.

Уран с атомным номером 92 - один из представителей группы актинидов - имеет самую высокую атомную массу из всех встре­чающихся в природе элементов, может находиться в нескольких валентных состояниях (3, 4, 5 и 6), но только II (IV) и II(VI) стабильны в водных растворах. Наиболее важными соединениями этих двух серий являются оксиды и галоген иды; их токсичность зависит от их физико-химических свойств, скорости и путей по­падания в организм, от присутствия высокотоксичных галогеноп­роизводных типа 11Р6 и других условий. По причине широкого использования производных в промышленности и сравнительно легкой растворимости соли гексавалентного урана в форме ура- нил-иона (1Ю2)2+ исследовались наиболее подробно. Уранил-ион легко образует комплексы с органическими и неорганическими лигандами в нейтральных растворах. Отметим, что комплексы с бикарбонат-анионом и цитрат-анионом особенно устойчивы и оп­ределяют в известной степени судьбу уранил-иона 1п \пуо.

9.2. Абсорбция, распределение и экскреция урана в орга­низме. Абсорбция урана сильно отличается для его различных соединений в зависимости от их физико-химических свойств, а также и пути их введения в организм. Как органы дыхания, так и желудочно-кишечный тракт могут стать важными путями проникновения этого металла, однако первый путь оказывает куда большее влияния,.

чем второй; величина легочной абсорб­ции урана (50%) получена при испытаниях на кроликах. Мало еще известно о механизме абсорбции урана в кишечнике, но, как и для других тяжелых металлов, доля абсорбции довольно мала [138]. Разные соединения урана могут еще абсорбировать­ся кожей; уран найден и в кроветоке крыс после дермального контакта с уранил-нитратом.

Распределение урана в организме зависит от природы введен­ного вещества. После инъекции уран довольно быстро удаллется из кроветока, оседая в почках и костях. Соли у ранила в отли­чие от соединений и (IV) не аккумулируются ни в почках в за­метном количестве, ни в костях или фекалиях. Главный путь выведения урана (VI) из организма - экскреция с мочой.

9.3. Токсичность урана. Хотя влияние, которое оказывает уран на разные изолированные системы, легко продемонстриро­вать [139], все же именно почки - главная мишень т уш> [140]. Легкость образования бикарбонатных комплексов 1Ю22+ совместно с наблюдением, что алкоголь понижает токсический эффект [141 ], заставляет предположить, что бикарбонатами комплекс легко фильтруется через почечные клубочки, а затем и разлагается при подкислении мочой в канальцах; свободный 1Ю22+ может затем реагировать с клетками последних. Критиче­скими факторами в данной гипотезе является подкисление мо­чой, а также отсутствие белковой компоненты в урановом ком­плексе до того момента, как он достигает клеточной мембраны. Как это следует из данной гипотезы, именно почечные каналь­цы показывают изменения под действием отравления ураном; детальный анализ на кроликах, претерпевших инъекцию солей урана, обнаружил функциональные повреждения и в удаленных сегментах канальцев [142]. Инъекция 0,2 мг/кг уранилацетата ингибирует секрецию п-аминогиппуровой кислоты, а также спо­собность удаленных сегментов к реабсорбции ИаС1 [143]. Влия­ние урана на скорость фильтрации в почечных клубочках и на анионный транспорт вполне обратимо. Крысы и собаки сравни­тельно устойчивее к урану, чем кролики, но в целом ураниль- ные соли остаются удобным экспериментальным инструментом для того, чтобы вызвать острую почечную недостаточность [144].

Как и в случае других тяжелых металлов, хроническое дей­ствие низкими дозами урана защищает животных против после­дующей, обычно уже смертельной дозы этого металла. Так, на­пример, Хавен [145] сообщил, что внутрибрюшинная инъекция 25 мг 1101, на кг убивала 9 из 10 контрольных крыс и только одну из 10 крыс, которым были предварительно сделаны в те­чение 11 дней инъекции по 1,65 мг/кг того же соединения. Механизм подобной толерантности к урану не объяснен, и нет оснований предполагать, что здесь подключен синтез металлоти- онина - низкомолекулярного металлосвязывающего белка, участ­вующего в метаболизме кадмия, цинка и других металлов (см. выше).

При расщеплении урана в реакторе или при взрыве атом­ной бомбы образуется большое число радиоактивных изотопов, которые принято разделять на коротко- и долгоживущие, в зависимости от их периода полураспада. Наиболее важное ток­сикологическое значение имеют изотопы Sr, I, Cs, Ru, Y, Те, Zr, Nb, Ce, Pm. Продукты деления урана представляют токсикологическую опасность как отходы атомной промышленности и как продук­ты взрыва атомного оружия. Биологическое действие смеси продуктов деления урана зависит от их возраста и изотопного состава.

Продукты ядерного деления представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов от Zn до Gd. Среди них содержатся равномерно распределяющие­ся радионуклиды, остеотропные, накапливающиеся в ретикуло-эндотелиальных тканях, клетках крови, щитовидной железе. РадионуклидыI,Sr, Cs, Са, Те обладают высокой всасываемостью. Такие нуклиды, как Се, Pm, Y,Zr, Nb, Np и Pu - плохо всасываются в организме.

Наибольшую опасность для организма представляют радионуклиды с высо­кой степенью резорбции и избирательным накоплением в жиз­ненно важных органах с большим эффективным периодом по­лувыведения. Наибольшее количество продуктов деления ура­на откладывается в печени и скелете. Путь поступления смеси продуктов деления урана не сказывается на их распределении в организме.

Стронций. В настоящее время известны изотопы от 8l Srдо 97 Sr. Наиболь­ший интерес в токсикологии представляют 89 Sr и 90 Sr, образующиеся при облучении урана в ядерных реакторах, а также при взрывах атомных бомб как продукты ядерного де­ления.

90 Sr – чистый β-излучатель с энергией β-частиц 0,54 МэВ и периодом полураспада 28,6 года. Дочерним продуктом распада 90 Sr является 90 Y, который находится вместе с ним в равновес­ном состоянии. Период полураспада 90 Y составляет 64,2 ч, мак­симальная энергия β-частиц 2,18 МэВ. 89 Sr также β-излуча­тель. Период полураспада его 53 сут, энергия β-частиц - 1,5 МэВ.

Стронций как стабильный микроэлемент постоянно присутст­вует в тканях и органах человека и животных. Стронций является химическим аналогом кальция.

При выпадениях на поверхность земли 90 Sr мигрирует по биологическим цепочкам и с продуктами растительного и жи­вотного происхождения может попадать в организм человека. Так же как и Са, 90 Sr хо­рошо всасывается в желудочно-кишечном тракте. Уровни всасывания стронция в ЖКТ колеблются в очень широких пределах и зависят от многих факторов, наибольшее значение из которых имеют: диета, фи­зико-химические свойства соединения, возраст животных и человека, функциональное состояние организма. Значительно большее всасывание строн­ция из кишечника молодых животных связано с более высокой потребностью организма в щелочноземельных элементах, необходимых для построения скелета.

Изотопы Sr имеют скелетный тип распределения. При лю­бом пути поступления в организм они избирательно отклады­ваются в костях. Депонирование Sr в мягких тканях составля­ет не более 1%. Распределение изотопов Sr в различных частях одной и той же кости и разных костях скелета неравномерное. Стронций откладывается в участках костей, обладаю­щих наибольшей зоной роста.

Микрораспределение Sr в костях сравнительно равномерное в минеральной части кости. Стронций кон­центрируется под эпифизарным хрящом, под эндостом в метафизарной области и под периостом в середине стволовой части кости, т.е. в тех участках, где происходит активное образование кости.

Выделение стронция из организма происходит с калом и мочой. При пероральном поступлении большая часть радио­нуклидов выделяется с калом, при ингаляционном - с мочой. Установлено несколько периодов полувыведе­ния стронция из организма. Короткие периоды полувыведе­ния характеризуют выведение стронция из мяг­ких тканей, длинные периоды - преимущест­венно выведение из костей.

Благодаря специфике отложения 90 Sr создаются такие усло­вия, когда облучается не весь организм, а преимущественно скелет и костный мозг. Патоморфологическая картина поражения 90 Sr характери­зуется уменьшением лимфоидных элементов в селезенке и лим­фатических узлах, наличием очагов некрозов в печени. В голов­ном мозге - отек, единичные кровоизлияния в коре. В почках - нерезко выраженные явления нефроза. В отдаленные сроки после поражения, как при однократном, так и длительном поступлении изотопа, у животных развива­ются лейкозы и опухоли костей. Наряду с остеосаркомами в отдаленные сроки при воздей­ствии 90 Sr развиваются новообразования желез внутренней секреции, опухоли гипофиза, молочных желез, яичников и дру­гих тканей.

ЦЕЗИЙ.В настоящее время известно несколько изотопов цезия, от 125 Cs до 145 Cs. Наибольшее практическое значение имеет 137 Cs - один из наиболее долгоживущих продуктов деления урана. В продуктах деления урана содержится до 6% изотопов цезия.

137 Cs - смешанный β-, γ-излучатель, Еβ=0,51 МэВ (92%) и 1,17 МэВ (8%) с периодом полураспада 30 лет. Продукт распада 137 Cs - возбужденный 137 Ва с периодом полураспада 2,57 мин испускает γ-кванты, Еγ= 0,662 МэВ.

Испытания ядерного оружия послужили источником загряз­нения биосферы радиоактивными веществами. Содержание 137 Cs в смеси продуктов ядерного взрыва на дальнем следе через 7 суток после взрыва составляет в среднем 0,4%. 137 Cs со­держится в облученном ядерном горючем. Ядерная энергетика является источником выброса целого ряда радионуклидов, в том числе и 137 Cs. Выброс 137 Cs может происходить не только в атмосферу, но также и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками.

Изотопы цезия включаются в биологический круговорот и сво­бодно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время 137 Cs обнаруживается в организме различ­ных животных и человека. Стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в ко­личествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.

По своим химическим свойствам цезий близок к рубидию и калию. Радиоизотопы цезия применя­ются в химических исследованиях, в гамма-дефектоскопии, в радиационной технологии, в радиобиологических экспериментах. 137 Cs используется как источник γ-излучения для кон­тактной и дистанционной лучевой терапии, а также для радиа­ционной стерилизации.

Изотопы цезия при любом пути поступ­ления в организм хорошо всасываются. Всасывание 137 Cs в ЖКТ животных и человека составляет 100%. В отдельных участках ЖКТ всасывание 137 Cs происходит с различной скоростью: через час после вве­дения всасывается по отношению к введенной дозе: в желуд­ке -7%, в двенадцатиперстной кишке - 77%, в тощей - 76%, в подвздошной - 78%, в слепой - 13%, в поперечно-ободочной кишке - 39%.

Поступление 137 Cs через дыхательные пути в организм человека составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Попав в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по орга­нам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.

Выделение 137 Cs из организма происходит в основном через почки, причем в течение первого месяца опыта с мочой выде­ляется в 6-9 раз больше, чем с калом. За месяц выделяется до 80% 137 Cs по отношению к введенному количеству. При хроническом поступлении изотопа в организм после достижения равновесного состояния выделение 137 Cs с мочой и калом остается постоянным. Эффективный период полувыведения 137 Cs из организма мышей составляет 3, крыс - 18, морских свинок – 19 - 25, кроликов - 19 суток. По данным МКРЗ био­логический период полувыведения 137 Cs из организма человека составляет 70 суток.

Изотопы цезия обладают выраженным биологическим дей­ствием на организм животных. При подкожном введении 137 Cs крысам при кумуляции дозы 60 Зв у животных отмечалось: одышка, слабость, потеря аппетита, кровавый понос, кровянис­тые выделения из носа, снижение массы тела на 12 -19%.В крови у крыс наблюдалась лей­копения. Снижалось количество лимфоцитов и нейтрофилов, наблюда­лись резкие нарушения условно рефлекторной деятельности, изме­нение возбудительных и тормозных процессов, снижение ус­ловных рефлексов. Развитие защитного торможения переходи­ло в сон. Гистологические изменения в органах носили поли­морфный характер: наблюдались очаги некроза в печени, кровоизлияния в органы, отек мозга, нефроз почек. У собак в острой стадии поражения цезием развиваются некротические ангины, кровоизлияния в подкожную клетчатку, легкие, ЖКТ, изменения в кроветворных органах. У крыс при воздействии хронически эффективных доз наблюдаются воспа­лительные процессы в легких, ЖКТ, среднем ухе, атрофия се­менников.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС из реактора было выброшено 10% 134 Cs и 13% 137 Cs. Общее количество 137 Cs, выброшенного в атмосферу и осевшего на землю, состав­ляет приблизительно 3,7·10 16 Бк. Загрязненные воздушные массы, содержавшие изотопы цезия, распространились на зна­чительные территории Белоруссии, Украины и России. Содержание изотопов цезия в пробах воздуха и грунта составляло от 1 до 20%. Содержа­ние 137 Cs в мясе (говядине) было на уровне 3,7·10 3 Бк/кг— 3,7·10 4 Бк/кг. 137 Cs до настоящего времени остается основным дозообразующим радионуклидом в пострадавших от аварии регионах.

В сентябре 1987г. в г. Гояни (Бразилия) произошел радиа­ционный инцидент, второй по серьезности после аварии в Чер­нобыле. Два молодых мусорщика продали сборщику утиля цилиндр из нержавеющей стали, который они изъяли из тера­певтической облучательской установки в заброшенной клини­ке. На свалке цилиндр разобрали. Внутри его находилась пла­тиновая капсула, которая была вскрыта. Она содержала яркий голубой порошок, который несколько человек взяли домой, привлеченные его красотой. Некоторые дети натирали им тело. Порошок оказался 137 Cs с общей активностью 51,8·10 12 Бк.Загрязнению подверглось 244 человека. Из них 54 - госпита­лизировано для дальнейшего контроля загрязнения или лече­ния; 34 человека вскоре были выписаны.

В 1962-79 гг. в Северной Аляске были измерены уровни концентрации 137 Cs в глобальных радиоактивных осадках в пищевой цепи лишайник-олень карибу-эскимос. Особен­но значительные радиоактивные осадки отмечались после крупных испытаний ядерного оружия в атмосфере, и из-за особенностей окружающей среды 137 Cs переходил по пищевой цепи в организм эскимосов с задержкой приблизительно в 2 года. Концентрация 137 Cs в пробах мяса карибу, взятых во время весеннего урожая, была в 4 раза выше, чем в лишай­нике из зимних пастбищ. Расчетное потребление эскимосами мяса зимой колебалось в пределах приблизительно от 1 кг в сут в 1964 г. до 0,16 кг в сут в 1977 г. Ряд факторов окру­жающей среды влиял на сезонность и на количество передвижения 137 Cs по пищевой цепи. Наибольшие концентрации 137 Cs отмечались в организме эскимосов в 1964 г., приблизительно 7,4·10 2 Бк на 1 кг массы тела, которая в настоящее время уменьшилась приблизительно до 1,85·10 1 Бк на 1 кг массы тела.

При расщеплении урана в реакторе или при взрыве атомной бомбы образуется большое число радиоактивных изотопов. Все продукты деления принято разделять па коротко- и долгоживущие, в зависимости от их периода полураспада. В неразделенной смеси продуктов деления могут быть как короткоживущие, так и долгоживущие радионуклиды. Относительная активность продуктов деления может меняться в зависимости от возраста (момент образования) [12, 62]. Наиболее важное токсикологическое значение имеют изотопы Sr, I, Cs, Ru, Y, Te, Zr, Nb, Ce, Pm.
Продукты деления урана представляют токсикологическую опасность как отходы атомной промышленности и как продукты взрыва атомного оружия.
Биологическое действие смеси продуктов деления урана зависит от их возраста и изотопного состава. Всасывание неразделенной смеси продуктов деления урана из ЖКТ составляет не более 2%.
Продукты ядерного деления представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов от Zn до Gd. Среди них содержатся равномерно распределяющиеся радионуклиды, остеотропные, накапливающиеся в ретикулоэндотелиальных тканях, клетках крови, щитовидной железе [16].

Радионуклиды, входящие в составы продуктов деления: I, Sr, Cs, Са, Te — обладают высокой всасываемостью. Такие нуклиды, как Ce, Pm, Y, Zr, Nb, Np и Pu — плохо всасываются в организме.
По данным И. Я. Василенко и других [16] наибольшую опасность для организма представляют радионуклиды с высокой степенью резорбции и избирательным накоплением в жизненно важных органах с большим эффективным периодом полувыведения. Наибольшее количество продуктов деления урана откладывается в печени и скелете. Путь введения смеси продуктов деления урана не сказывается на их распределении в организме. При ингаляционном поступлении характер распределения такой же, как и при введении через ЖКТ. Лишь в первые дни содержание их в легких несколько больше, чем в других органах. Экспериментальные исследования показали, что характер распределения смеси продуктов деления такой же, как и отдельных радионуклидов.
После поступления продуктов ядерного деления содержание активности их в организме быстро снижается в результате распада короткоживущих радионуклидов и выведения из организма. У собак после введения продуктов ядерного деления в возрасте 6—8 ч радиоактивность их снизилась до единиц процента через несколько суток, а через I мес в организме остался 1% введенного количества. Содержание радиоактивных продуктов у жителей Маршалловых островов к 82 сут. снизилось в 57 раз [16].
Выведение продуктов деления из организма происходит с калом и мочой. С калом выделяется до 39%, с мочой до 7,5% введенного количества.
При попадании внутрь организма значительных количеств продуктов деления урана развивается лучевая болезнь. В острой стадии поражения критическим органом для продуктов деления при энтеральном поступлении является ЖКТ. В этих условиях органы пищеварения подвергаются наибольшему облучению. Тканевые дозы облучения определяются физико-химическими свойствами радионуклидов и скоростью их прохождения по кишечнику [16].
В отличие от поражения отдельными радионуклидами лучевая болезнь от введения смеси продуктов деления урана характеризуется выраженными кишечными симптомами. При попадании в организм молодых продуктов деления урана по 55,5· 10 4 Бк/сут развивается острый гастроэнтероколит. Поражение органов пищеварения (потеря аппетита, рвота, понос, боль в животе) является ведущим в клинической картине лучевого воздействия продуктов деления.

Помимо изменений в щитовидной железе и ЖКТ продукты ядерного деления вызывают поражение миелоидной и лимфоидной систем кроветворения. В миелоидной системе наблюдаются гораздо более глубокие изменения, чем в лимфоидной. Ежесуточное введение крысам продуктов ядерного деления по 55,5·10 4 Бк/сут в течение 30 сут. вызывало в ранние сроки повышение содержания ретикулоцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. Затем наступало достоверное снижение числа ретикулоцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. В поздние сроки (390—510-е сут) у животных периодически снижалось содержание эритроцитов и гемоглобина. Первоначальный лейкоцитоз чаще всего бывает связан с β-ожогом слизистых оболочек дыхательных путей и органов пищеварения, а также с раздражением рефлексогенных зон. Гематологические изменения не всегда могут быть диагностическими и прогностическими показателями тяжести болезни. В случае поступления в организм продуктов ядерного деления с низкой всасываемостью даже при тяжелых поражениях лейкопении может не быть, а напротив, чаще развивается лейкоцитоз.
При поражении продуктами ядерного деления наблюдаются изменения в сердечно-сосудистой системе. У животных учащается пульс, отмечаются слабое его наполнение, глухость тонов, снижение артериального давления. На ЭКГ — укорочение сердечного цикла за счет диастолы, изменение комплекса QRS, переход зубца Т в отрицательное положение. Эти изменения связаны с поражением миокарда и проводящей системы. В патогенезе поражений продуктами ядерного деления важное значение имеет патология сосудов. Контактное облучение эндотелиальных клеток циркулирующими в крови радионуклидами имеет ведущее значение в развитии патологии в сердце и других органах.
Органом выведения растворимых продуктов ядерного деления являются почки. При высокой степени резорбции через почки выводится значительное количество радионуклидов. Почки избирательно экскретируют изотопы I, Mo, Nb. В процессе их выведения нефроны подвергаются контактному β-облучению [16].
При воздействии продуктов ядерного деления наблюдаются изменения в углеводном, белковом и липидном обмене.
По данным Мацуда и Хаяси при взрыве атомных бомб на Маршалловых островах у всех пострадавших рыбаков обнаружено нарушение обмена веществ. Авторы считают, что это связано с радиационным повреждением печени.


Печень является одним из основных органов депонирования продуктов ядерного деления. В ней накапливается до 15% всосавшихся радионуклидов. Дистрофические и некробиотические повреждения печени носят очаговый характер. В продуктах ядерного деления содержится до 20% изотопов
В щитовидной железе концентрируется до 30% радионуклидов. Поглощенные дозы в щитовидной железе на 2—3 порядка превышают дозы облучения других органов [16]. Продукты ядерного деления вызывают изменение иммунологической реактивности организма.
По данным Η. Н. Клемпарской нарушение иммунологической реактивности ведет к формированию осложнений, от этого зависит исход болезни и формирование отдаленной патологии. В ранние сроки у животных развиваются повышенная проницаемость тканевых барьеров, количественные и качественные изменения микрофлоры, снижение бактерицидных свойств кожи и фагоцитарной активности лейкоцитов. При тяжелых поражениях одной из причин гибели животных были инфекционные осложнения.
Важное значение в патогенезе поражений продуктами ядерного деления имеет нарушение гормонального баланса, в основе которого лежит радиационное повреждение щитовидной железы. Это приводит к дисгормональным нарушениям в системе гипофиз — щитовидная железа с последующим вовлечением других эндокринных органов. Острое поражение продуктами ядерного деления может закончиться клиническим выздоровлением, переходом болезни в хроническую стадию поражения или смертью. Наиболее часто причиной смерти являются повреждения ЖКТ и органов дыхания.
У выживших животных восстановительные процессы протекают в условиях продолжающегося облучения организма инкорпорированными радионуклидами. Интенсивность восстановления находится в прямой зависимости от поглощенной дозы и физиологического состояния организма. Отдаленная патология биологического действия продуктов ядерного деления характеризуется опухолевыми и неопухолевыми формами.
В отдаленные сроки после поражения продуктами деления у животных развиваются различной локализации новообразования. В опытах Л. Н. Лаврентьева на крысах с введением продуктов ядерного деления в дозе 55,5·101 Бк у 3% животных развились лейкозы, у 6% — лимфоретикулярные саркомы, у 2% — остеосаркомы. Опухолевые формы представляют наибольшую опасность. Они характеризуются образованием доброкачественных и злокачественных новообразований эндокринных органов. В их генезе основное значение имеет радиационное повреждение щитовидной железы. При чрезвычайных ситуациях и в аварийных случаях продукты ядерного деления могут поступать в организм людей в комбинации с внешним облучением, радиоактивным загрязнением кожи и ожогами.

В этих случаях тяжесть лучевого поражения будет определяться дозой внешних γ-, β-облучений (А. К. Гуськова, И. Я. Василенко). Важное значение будет иметь ингаляционное воздействие парогазовой фазы радиоактивных аэрозолей [16, 71].

В процессе деления 235U возникает смесь 200 радиоактивных изотопов 34 элементов, значительная часть из которых является короткоживущими веществами. Поэтому суммарная активность продуктов деления 1 г урана в течение 1 ч уменьшается с 820 млн. до 6 млн. Ки и продолжает снижаться в течение последующих дней. Например, активность осадков, выпавших на японский рыбачий бот, находившийся в 100 милях от атолла Бикини в момент экспериментального взрыва американской водородной бомбы, в течение месяца уменьшилась примерно в 3 раза, а за 8 мес почти в 10 раз [Козлова А. В., 1957]. Поэтому эффект действия продуктов деления урана на животный организм во многом зависит от времени, прошедшего с момента их образования до попадания в организм.

Поражающее действие продуктов деления урана при взрыве атомных бомб обусловливается как за счет внешнего облучения от осевшей на поверхности одежды и тела радиоактивной пыли, так и за счет попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт.

Доза внешнего облучения, полученная командой японского бота за первые 24 ч, составила половину всей дозы, полученной за 13 сут пребывания в зоне выпадения радиоактивных осадков. Что касается инкорпорированных радиоактивных веществ, то следует отметить, что из 23 изотопов, обнаруженных при анализе пепла, взятого с борта бота через 13 сут после взрыва бомбы, в организме рыбака, погибшего на 207-й .день, были обнаружены только 10 элементов: 89Sr, 80Sr, 91Y, 144Ce, 129Te, !06Ru, 96Zr,106Rh, 144Pz, 95N.

продукты распада урана

Через год после взрыва атомной бомбы из продуктов радиоактивного распада остались лишь следующие долгоживущие элементы: 89Sr, 90Sr, 144Ce, 90Y, 91Y, l06Ru, 137Cs, 95Zr, 140Ba, 95N.

В настоящее время накоплено уже достаточно фактических данных, свидетельствующих о глобальном загрязнении атмосферы, земли и воды продуктами деления урана, образующихся при экспериментальных взрывах атомной и водородной бомб, а также от промышленных выбросов. Установлены биологические цепочки, по которым радиоактивные вещества могут попадать в организм человека. На основании физических характеристик и биологических экспериментов составлено представление о возможных последствиях накопления в организме человека радиоактивных веществ.

Некоторое представление о поражении человека радиоактивными осадками дает описание последствий поражения 175 жителей Маршалловых островов [Козлова А. В., 1957] и 23 японских рыбаков, подвергшихся внешнему и внутреннему воздействию продуктов деления урана [Bond V. P. et al 1956].

Судя по экспериментальным данным, при попадании в организм продуктов деления урана годичной давности в большом количестве (2—5 мкКи/г внутривенно — для кроликов, 0,005—0,015 мкКи/r per os —для собак) развиваются типичные для внешнего воздействия ионизирующих излучений в смертельных дозах патологоанатомические изменения, При этом в случае смертельных исходов в течение первых 2— 3 нед на первый план выступают признаки общего нарушения кровообращения, поражения органов кроветворения и грубые изменения в местах первичной локализации радиоактивных веществ.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Уран — широко распространенный радиоактивный элемент 3-й группы периодической системы элементов. Он относится к семейству актиноидов. В природе встречается в виде различных урановых минералов. Природный уран состоит из смеси 234 U (Т1/2 = 2,45 • 10 5 лет), 235 U (Т1/2 = 7,04 • 10 8 лет) и 238 U (Т1/2 = 4,46 • 10 9 лет). 234 U и 238 U находятся в равновесии, так как 234 U является дочерним продуктом распада 238 U. Уран относится к рассеянным элементам. Средняя концентрация U в земной коре составляет около 4 • 10 -6 г на 1 г породы, а в океанических водах — 1,3 • 10 -6 г на 1 л воды. Как радиоактивный элемент уран в значительной степени влияет на формирование естественного радиационного фона Земли, особенно в районах залегания урановых руд.

В микроколичествах уран содержится во всех растительных и животных организмах. Биологическое значение урана как микроэлемента остается неясным. В теле человека содержится 100 - 125 мкг урана, из которых 70 мкг депонировано в скелете. Эти величины могут широко варьировать в зависимости от содержания урана в пище. Вклад питьевой воды в суммарное поступление урана человеку незначителен. Суточное поступление с пищей оценивается в 1,9 • 10 -6 г и с воздухом — 7 • 10 -9 г. Выводится уран из организма с мочой и калом. Наряду с естественными радиоизотопами известно 11 искусственных радиоизотопов урана с массовыми числами 227 - 233, 236, 237, 239, 240.

Долгое время уран использовался в ограниченном количестве для изготовления красок и стекла. В настоящее время уран является основным энергетическим сырьем для получения ядерного горючего и как делящийся материал широко используется в ядерных боеприпасах.

238 U и 235 U — родоначальники двух радиоактивных семейств. 238 U и 235 U делятся спонтанно и при захвате медленных и быстрых нейтронов. Ядра 238 U делятся только при захвате быстрых нейтронов, при захвате медленных нейтронов они превращаются в 239 Рu.

На всех этапах использования урана, начиная с добычи уранововой руды, получения металлического урана и применения его в различных технологиях, человек подвергается не только радиационному воздействию урана и продуктов его деления (внешнему и внутреннему облучению), но и в первую очередь химическому действию металла, поступающего в организм, и действию других вредных факторов нерадиационной природы, сопутствующих технологическим процессам на всех этапах. Получают уран из урановых руд.

В производственных условиях наряду с внешним облучением уран может поступать в организм персонала ингаляционно. Пероральный путь не имеет большого значения. Количество урана, задерживаемого в ЖКТ и органах дыхания, зависит от дисперсного состава аэрозолей, их химического состава, уровня загрязнения атмосферы производственных участков. Мелкодисперсные аэрозоли образуются при механической обработке, сварке и прокатке металлического урана. Задержанный в легких уран накапливается в значительных количествах в лимфатических узлах. Всасываемость в желудочно-кишечном тракте нерастворимых соединений не более 0,01 - 0,1 %, растворимых —около 1 %. Большой всасываемостью, в том числе через кожу, характеризуются нитрат уранила, фторид уранила, хлорид уранила, диуранаты аммония и натрия. Нерастворимые соединения UO2, U3O8 через кожу практически не всасываются. Лучше всасывается уран, поступающий в организм в форме органических компонентов; его всасываемость в ЖКТ и легких достигает 20 и 50 % соответственно.

В организме всосавшийся уран распределяется неравномерно. Основными органами накопления являются скелет, почки, селезенка и печень. В отдаленные сроки в скелете содержится более 90 % отложившегося в организме урана. На характер распределения оказывает влияние валентность урана. Шестивалентный уран накапливается в почках до 20 %, в скелете —10 - 30 % и в незначительном количестве откладывается в печени. Четырехвалентный уран накапливается в печени и селезенке до 50 %, в костях и почках до 10 - 20 %. Такое распределение связывают с тем, что четырехвалентный уран легко присоединяется к белкам и не проникает через мембраны, шестивалентный уран такими свойствами не обладает.

В ранние сроки воздействия преобладает химическая токсичность урана, в поздний — влияет радиационный фактор α-излучения. При этом следует учитывать химическое действие веществ, в состав которых входит уран, в производственных условиях, что особенно важно для фторида урана.

В профессиональных условиях при работе с металлическим 235 U основной вклад в дозу внешнего γ, β-облучения кожи, хрусталика глаза вносят короткоживущие радионуклиды его продуктов распада. Поступивший в организм уран оказывает токсическое действие на все органы. Ведущую роль в механизме токсического действия нуклида отводят подавлению активности ферментов. Критическим органом являются почки, где уран концентрируется преимущественно в корковом слое. В моче появляются белок.

В начале XX века обратила на себя внимание высокая заболеваемость раком легких шахтеров на урановых рудниках (Чехия, Иоахимсталь). Около 50 % шахтеров умерли. Основную вредность оказывали радон и продукты его распада, откладывавшиеся в дыхательном тракте.

Источником загрязнения внешней среды ураном наряду с производственным циклом получения урана и его обработки были испытания ядерного оружия и радиационные аварии. Потенциальным источником могут явиться аварии при ликвидации ядерных боеприпасов.

Читайте также: