Токсикология радиоактивных веществ реферат

Обновлено: 08.07.2024

ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. 1.
Радиотоксикология.
биологическое
действие
радиоизотопов.
Характеристика
и
инкорпорированных
2. 2. Поступление, распределение, накопление и
выведение радиоактивных веществ из организма
животных.
3. 3. Особенности биологического действия и меры
борьбы с наиболее опасными радионуклидами: Sr⁹⁰,
Cs¹³⁷, I¹³¹ и другие.

1. РАДИОТОКСИКОЛОГИЯ . ХАРАКТЕРИСТИКА И
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИНКОРПОРИРОВАННЫХ
РАДИОИЗОТОПОВ.
Радиотоксикология изучает пути поступления радиоактивных
веществ в организмы, инкорпорирование (включение в
молекулярные структуры тканей и органов), распределение,
накопление и выведение их из организма.
Задачи:
1. 1. Исследование биологического действия инкорпорированных
радиоизотопов;
2. 2. Разработка методов и средств, предотвращающих резорбцию
радиоизотопов и ускоряющих их выведение из организма.

Биологическая эффективность радионуклидов определяется:
1. 1. Физическими свойствами (доза, период полураспада, вид и
энергия излучения);
2. 2. Биологическими свойствами (тип распределения, пути и
способы выведения);
3. 3. Видом животного;
4. 4. Индивидуальной радиочувствительностью животных.

По степени биологического действия радионуклиды, как потенциальные источники
внутреннего облучения, разделены на 5 групп:
1.
1. Группа А – особо высокой радиотоксичности (Pb²¹⁰, Po²¹⁰, Ra²²⁶, Th²³⁰, U²³², Pu²³⁸).
2.
СДК в воде x * (10⁻⁸ - 10⁻¹⁰) Ки/л
3.
2. Группа Б - высокой радиотоксичности (Sr⁹⁰, Ru¹⁰⁶, I¹³¹, Ce¹⁴, Bi²¹⁰, Th²³⁴, U²³⁵, Pu²⁴¹).
4.
СДК в воде x * (10⁻⁷ - 10⁻⁹) Ки/л
5.
3. Группа В – средняя радиотоксичность (Na²², P³², S³⁵, Cl³⁶, Ca⁴⁵, Fe⁵⁹, Co⁶⁰, Sr⁸⁹, Cs¹³⁷,
Ba¹⁴⁰, Au¹⁹⁶).
6.
СДК в воде x * (10⁻⁷ - 10⁻⁸) Ки/л
7.
4. Группа Г - с наименьшей радиотоксичностью (Be⁷, C¹⁴, F¹⁸, Cr⁵¹, Fe⁵⁹, Cu⁶⁴, Pt¹⁹⁷).
8.
СДК в воде x * (10⁻⁶ - 10⁻⁷) Ки/л
9.
5. Группа Д – практически не токсичен (H³)
10. СДК в воде 3,2 * 10⁻⁶ Ки/л
Sr⁹⁰ (4 * 10⁻¹⁰) Ки/л

У животных эффективные дозы этих радионуклидов при
кормовом поступлении вызывают радиотоксический эффект
(защитные функциональные сдвиги и соматические
изменения), а большие дозы – гибель.

2. ПОСТУПЛЕНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ, НАКОПЛЕНИЕ И
ВЫВЕДЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ
ОРГАНИЗМА ЖИВОТНЫХ.
Радиоактивные вещества в организм сельскохозяйственных животных поступают через
желудочно-кишечный тракт, органы дыхания, кожу, слизистые оболочки, раны. РВ
максимально всасываются в кровь в тонком отделе кишечника и разносятся по всему
организму.
Различают 5 типов распределения РВ:
1. Равномерный (H, Li, Na, K, Cs, Ru, Cl, Br);
2. Скелетный (Be, Ca, Sr, Ba, Ra, F);
3. Печеночный (Ce, Pu,Th, Mn);
4. Почечный (Bi, Sb, U, Se);
5. Тиреотропный (I, Br).
Накопление радионуклидов в организме связано со свойствами радионуклида, видом
животных и их возрастом.
Орган, в котором происходит избирательная концентрация радионуклида и вследствие чего
он подвергается наибольшему облучению и повреждению, называется критическим.
Основное выведение РВ из организма животных происходит с фекалиями, мочой, через кожу,
молоко, яйца и др.

Распределение радионуклидов по отдельным
компонентам куриного яйца.
Sr⁹⁰: в скорлупе – 96%; в белке – 3,5%; желтке - 0,5%.
Cs¹³⁷: в белке – 68,7%; в желтке – 25%; в скорлупе – 6,3%.
I¹³¹: в желтке - 99%; в белке – 0,64%; в скорлупе – 0,36%.

3. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ И
МЕРЫ БОРЬБЫ С НАИБОЛЕЕ ОПАСНЫМИ
РАДИОНУКЛИДАМИ: SR⁹⁰, CS¹³⁷, I¹³¹ И ДРУГИЕ.
Sr⁹⁰, Cs¹³⁷, I¹³¹ - это искусственные радиоактивные
вещества, образующиеся при делении урана, плутония в
ядерных реакторах, взрывах ядерных бомб и
радиационных авариях.

Стронций-90 – β-излучатель по степени радиотоксичности относится к
группе Б, с Т1/2 29 лет. В желудочно-кишечном тракте всасываемость от 5
до 100%. При попадании в организм концентрируется в зонах роста
костей, облучая костную ткань. Нарушается рост костей, истончение,
переломы, опухоли костей, рак. Отмечается нарушение в кроветворной,
половой, нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной системах,
желудочно-кишечном тракте. Нарушаются все виды обмена веществ,
снижается иммунитет, продуктивность. Sr⁹⁰ выводится с фекалиями и
мочой, молоком, яйцами (скорлупа).
Меры борьбы:
1. сбалансированность рационов по кальцию;
2. для уменьшения всасывания Sr⁹⁰ из кишечника применяют сорбенты
(альгиосорб, кормовой бентонит, энтеросорбент, адсобар, альгинат
натрия и др.) ;
3. для ускорения выведения – комплексоны ЭДТА,ЭЭДТД.

Цезий-137 – β и γ-излучатель, по степени радиотоксичности относится к
группе В, с Т1/2 – 30 лет. В желудочно-кишечном тракте всасываемость
100%. При попадании в организм преимущественно накапливается в
мышцах. Отмечаются воспалительные процессы в лёгких, желудочнокишечном тракте, опухоли мягких тканей, полысение, сокращение
продолжительности жизни, атрофия семенников.
Цезий-137 выводится с фекалиями, мочой, молоком, яйцами (белок).
Меры борьбы:
1. сбалансированность рационов по калию;
2. для уменьшения всасывания из кишечника применяют природные
сорбенты (кормовой бентонит, вермикулит, цеолит и др.) и искусственные
– ферроцианиды (ферроцин) в виде порошка, болюсов, соли-лизунца, на
целлюлозной основа - бифеж, смесь ферроцианида и бентонитовой глины
– сорбент ХЖ-90.

Йод-131 - β и γ-излучатель, по степени радиотоксичности относится к группе
Б, с Т1/2 – 8,06 суток. В желудочно-кишечном тракте всасываемость 80-100%.
При попадании в организм преимущественно накапливается в щитовидной
железе с нарушением её функций и морфологии, возможны её опухоли.
Нарушение в нервной, эндокринной, половой, дыхательной, сердечнососудистой, кроветворной системе, желудочно-кишечном тракте, костная
патология.
Йод-131 выводится с фекалиями, мочой, молоком, яйцами (желток).
Меры борьбы:
1. сбалансированность рационов по минеральным веществам;
2. введение натрия йода, калия йода.

Журавлев В. Ф. Токсикология радиоактивных веществ.—2-е изд., перераб. и дол, — Москва: Энергоатомиздат, 1990.
Посвящена актуальной проблеме — токсикологии радиоактивных веществ, имеющей важное научное и практическое значение. Особое внимание уделено кинетике обмена и биологическому действию продуктов деления урана, выброс которых имел место при аварии на Чернобыльской АЭС.
В отличие от первого издания (в 1982 г.), включены дополнительные главы по токсикологии радиоактивных инертных газов, по сочетанному воздействию факторов радиационной и нерадиационной природы.
Дан анализ токсикологических аспектов аварии на Чернобыльской АЭС, прогноз отдаленных эффектов для лиц, подвергшихся воздействию продуктов ядерного деления.
Для научных работников и специалистов, интересующихся кинетикой обмена и биологическим действием радионуклидов.

Научное издание
ВАЛЕНТИН ФЕДОРОВИЧ ЖУРАВЛЕВ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Токсикология как наука в современном понимании существует более 100 лет. Первые сведения о вредном действии токсических веществ, применяемых в промышленности, были получены путем наблюдений за работающими. После описания картины острого или хронического отравления гигиенисты или клиницисты стали прибегать к постановке экспериментов на животных, для выяснения характера действия яда, его специфических особенностей.
С накоплением фактических данных о действии ядов на организм возникла необходимость в обобщении этих результатов. Привлечение различных количественных методов уценки токсичности веществ положило начало развитию количественной токсикологии. Это позволило установить важные закономерности для отдельных классов химических соединений при оценке их степени токсичности.
Известен ряд самостоятельных целевых направлений в токсикологии: токсикология ОВ, лекарственная, судебная, токсикология пестицидов и удобрений, промышленная, коммунальная, пищевая, токсикология радиоактивных веществ, военная, авиационная и космическая.
С 40-х годов двадцатого столетия стали бурно развиваться атомная промышленность и энергетика, строительство научно- исследовательских реакторов, АЭС, производство и использование различных радионуклидов в науке, медицине, технике и сельском хозяйстве. Это в свою очередь поставило перед медициной задачу обеспечения радиационной безопасности работающих в этой отрасли промышленности, изучения особенностей биологического действия радиоактивных веществ, условий труда, вопросов нормирования, профилактики и терапии радиационных поражений.
Исследования, направленные на обеспечение безопасных условий работы с радионуклидами как в обычных, так и в аварийных ситуациях, возможны лишь на основе знаний особенностей действия радиоактивных веществ, современных методов определения их содержания в организме, а также механизма действия ионизирующего излучения. Всестороннее исследование влияния этого фактора на организм человека и животных выдвигает важную проблему совершенствования приемов и методов работы, правил техники безопасности при получении и использовании радиоактивных веществ в народном хозяйстве. В этот период наряду с развитием ядерной физики, радиационной гигиены и радиобиологии развивается новое направление в науке — токсикология радиоактивных веществ. Основной задачей данной отрасли науки является изучение токсичности радионуклидов в эксперименте на животных.
В плане изучения особенностей действия радиоактивных веществ на организм экспериментальные исследования должны опережать наблюдения над людьми, чтобы полученные в эксперименте данные могли быть положены в основу мероприятий по профилактике производственных отравлений. Поэтому очень важно изучать особенности острого и хронического воздействия различных соединений, предполагаемых к введению в производство. В условиях широко развитой радиохимической промышленности, химии органических и неорганических соединений на организм человека в производственных условиях, как правило, действует комплекс вредных факторов. Поэтому токсикология радиоактивных веществ изучает сочетанные и комбинированные формы воздействия на организм различных факторов лучевой и нелучевой природы.
Для изучения особенностей обмена, распределения и биологического действия радиоактивных веществ применяются разнообразные методы исследований, которыми располагает современная экспериментальная и клиническая медицина.
При оценке действия малых доз в хроническом эксперименте проводится изучение центральной нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма, изменение иммунобиологической реактивности и т. п. Только широкие комплексные исследования могут дать исчерпывающие сведения об особенностях обмена, распределения и биологического действия различных радионуклидов. Огромные задачи, решение которых возлагается на токсикологию радиоактивных веществ, выдвинули ее как самостоятельную экспериментальную науку.
Токсикология радиоактивных веществ изучает: пути поступления, всасывание, обмен, распределение и выведение различных радионуклидов из организма; особенности биологического действия радиоактивных веществ в зависимости от пути и ритма поступления; ближайшие и отдаленные последствия поражений; средства и способы, препятствующие всасыванию радионуклидов и ускоряющие выведение их из организма.
Одной из актуальных задач токсикологии радиоактивных веществ является проблема нормирования допустимых уровней поступления в организм радионуклидов с различной энергией излучения, периодом полураспада, химической формой (растворимые, нерастворимые), с разными величинами всасывания, 4 типом распределения и скоростью выведения их из организма. Эти особенности необходимо учитывать, так как они во многом определяют специфику действия, локализацию и продолжительность биологического эффекта на организм.
Одной из важных проблем при оценке допустимых уровней воздействия радиоактивных веществ на организм является перенос экспериментальных данных с животных на человека. В этой связи перед токсикологами стоят задачи по выявлению общих закономерностей действия радиации на животных с последующим анализом адекватных реакций у человека.
В настоящее время, когда широко используются автоматизация производственных процессов и герметизация оборудования, практически отсутствуют острые формы воздействия ионизирующего излучения. Наибольшую актуальность приобретает изучение действия малых доз и отдаленных последствий поражения различными радионуклидами.
Указанный комплекс экспериментальных исследований позволяет обосновать и разработать гигиенические нормативы предела допустимого поступления и допустимые концентрации радионуклидов для работающих с данным фактором вредности.
Таким образом, токсикология радиоактивных веществ — многоплановая наука, которая базируется на данных ядерной физики, радиационной гигиены, радиобиологии и способна решать целый ряд самостоятельных задач. Материалы токсикологических исследований успешно используются не только при решении вопросов санитарно-гигиенического нормирования, но также при изучении патогенеза, клиники лучевых поражений, профилактики лучевой болезни, терапии радиационных поражений, прогноза ближайших и отдаленных последствий поражения радиоактивными веществами.
Большой вклад в развитие отечественной радиотоксикологии внесли видные представители советской науки: академик АМН СССР, проф. В. А. Саноцкий, проф. Д. И. Закутинский, проф. Э. Б. Курляндская, заслуженный деятель пауки РСФСР, проф. Ю. И. Москалев, академик АМН СССР, проф. Л. А. Булдаков, академик АМН СССР, проф. Л. А. Ильин и др.
В предлагаемой книге обобщены и систематизированы работы отечественных и иностранных авторов по общим и частным вопросам токсикологии радиоактивных веществ, использованы результаты исследований, выполненные автором. Однако автор сознает, что полное и достаточно подробное изложение различных аспектов общей и частной токсикологии радиоактивных веществ практически невозможно было осуществить в рамках небольшой книги и будет весьма признателен за критические замечания.

Радиоактивность – это явление самопроизвольного выделения некоторыми веществами энергии в виде особых лучей, состоящих либо из заряженных мельчайших частиц: альфа-лучи и бета-лучи, либо из весьма коротковолнового электромагнитного излучения, подобного рентгеновским лучам, но с еще большей способностью проникновения: гамма-лучи.

Содержание

Вложенные файлы: 1 файл

Радиоактивные вещества.docx

1 курса (106 АО/РО) Есенова Д.

Проверила Темиркулова Р. С.

Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским физиком Антуаном Анри Беккерелем, который заметил, что соли урана выделяют излучение, способное проходить сквозь металлы и действовать на фотографическую пластинку.

Еще более сильным свойством радиоактивности обладает радий.

Радиоактивные вещества обладают следующими свойствами: они светятся в темноте и вызывают свечение разных веществ (на примеси радиоактивных веществ раньше было основано изготовление светящихся красок), выделяют тепло, радиоактивные лучи действуют на заряженный электроскоп, разряжая его. Последнее может служить чувствительным способом нахождения чрезвычайно малых следов радиоактивных веществ (например, при исследовании радиоактивности атмосферы, воды, источников и т.п. )

Интересные факты о радиации.

В теле взрослого человека содержится 170 граммов калия, из них 0,02 грамма радиоактивного калия-40. Из-за этого в организме ежеминутно происходит около 300 тысяч радиоактивных распадов. Калий концентрируется в мускульной ткани, так что мужчины немного радиоактивнее женщин.

Иногда дополнительная доза радиации полезна для организма. Например, радиоактивные источники (радоновые ключи) способствуют снятию нервного напряжения, заживлению ран, излечению заболеваний опорно-двигательного и дыхательного аппарата.

Насекомые (особенно пчелы и тараканы) в несколько раз более устойчивы к радиации, чем птицы и млекопитающие.

Россия - единственное государство мира, эксплуатирующее атомный ледокольный флот.

Оказывается, рабочие атомных станций не входят в десятку самых опасных профессий России. Самые рисковые - шахтеры, кровельщики, спасатели, политики и журналисты.

Чтобы получить 1 грамм радия, Марии Кюри пришлось вручную переработать несколько тон сырья.

При распадке некоторых радиоактивных элементов выделяется газ радон. Он образуется в горных породах, а затем из грунта проникает в дома и накапливается на нижних этажах. Природный газ, используемый в быту, тоже потенциальный источник радона. Повысить его содержание в воздухе может даже вода, если ее качают из глубоко залегающих пластов, насыщенных радоном. Концентрация радона в ванной может быть намного выше, чем в гостиной или на кухне.

8 радиоактивных изделий, которые наши предки использовали в ежедневном обиходе.

Сегодня любой ребенок знает, что радий очень опасен. Это вещество применяется при изготовлении атомных бомб. Но еще 40 лет назад люди считали его не только безопасным, но даже полезным и использовали для изготовления многих изделий ежедневного обихода.

1.Радиевая зубная паста.

3.Радиоактивный игрушечный набор.

5.Радиевый шоколад, произведенный фабрикой Burk & Brown, можно было приобрести по всей Германии с 1931 по 1936 год. Его рекламировали, как шоколад, способствующий омоложению.

6.Радиевый хлеб. В чешской пекарне Hippman-Blach в процессе приготовления хлеба использовали радиоактивную воду. Количество радия в хлебе считалось безопасным.

7.Радиевый циферблат часов. В начале 1900-х годов в продажу поступили наручные часы с люминесцентным циферблатом, покрытым радиоактивной краской. Производителем часов была компания United States Radium Corporation. Циферблаты красили молодые женщины. Обычно они смачивали слюной кисти, которыми они работали. Это в свою очередь приводило к тому, что радий попадал им в рот. Женщины страдали от разрушения костей лица, а также от других стоматологических проблем.

В 1899 г. Э. Резерфорд, исследуя поведение радиоактивного излучения в электрическом поле, обнаружил, что оно состоит из двух компонентов.

Первая из них незначительно отклоняется в сторону отрицательно заряженной пластины, а другая сильно отклоняется к положительно заряженной пластине. Эти компоненты он назвал альфа-лучами и бета-лучами. Так как большая часть пространства в атоме пуста, быстрые a-частицы могут почти свободно проникать через значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов.

Наблюдавшееся Резерфордом рассеяние заряженных частиц и объясняется таким распределением зарядов в атоме. При столкновениях с отдельными электронами a-частицы испытывают отклонения на очень небольшие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда она пролетает на близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием сильного электрического поля ядра может произойти отклонение на большой угол.

Через год П. Виллард установил, что в состав радиоактивного излучения входит ещё и третья компонента: гамма-лучи, которые не отклоняются ни магнитным, ни электрическим полем. Было выяснено, что радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно и отрицательно заряженные и нейтральные. Пока не была выяснена природа этих излучений, лучи, отклонявшиеся к отрицательно заряженной пластинке, условно были названы альфа-частицами, отклонявшиеся к положительно заряженной пластинке –бета-лучами, а лучи, которые совсем не отклонялись, были названы гамма-лучами.

Альфа-частицы (a) представляют собой ядра атома гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов. Они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, равную 4,0003 а.е.м.

Для каждого изотопа энергия альфа-частиц постоянна. Пробег альфа-частиц в воздухе составляет в зависимости от энергии 2–10 см, в биологических тканях – несколько десятков микрон. Так как альфа-частицы массивны и обладают большой энергией, путь их в веществе прямолинеен; они вызывают сильно выраженные эффекты ионизации и флуоресценции. Альфа-излучение при попадании в организм человека крайне опасно, так как вся энергия a-частиц передаётся клеткам организма.

Альфа-излучение не способно проникнуть сквозь лист бумаги и человеческую кожу. Становится опасным, только при попадании внутрь организма с вдыхаемым воздухом, пищей, через рану.

Бета-излучение (b) представляет поток частиц (электроны или позитроны), испускаемых ядрами при бета-распаде. Физическая характеристика электронов ядерного происхождения такая же, как у электронов атомной оболочки. Бета-частицы обозначаются символом b– (электронный распад), b+ (позитронный распад).

В отличие от альфа-частиц бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии. Это объясняется тем, что при бета-распаде из атомного ядра вылетают одновременно с бета-частицей и нейтрино. Энергия, освобождаемая при каждом акте распада, распределяется между бета-частицей и нейтрино. Это электронейтральная частица, которая движется со скоростью света, не имеет массы покоя и обладает большой проникающей способностью; вследствие чего её трудно зарегистрировать. Если b-частица вылетает с большим запасом энергии, то нейтрино испускается с малым уровнем энергии и наоборот. Величина пробега бета-частиц в одной и той же среде не одинакова. Путь в веществе таких частиц извилист, они легко меняют направление движения под действием электрических полей встречных атомов. Бета- частицы обладают меньшим эффектом ионизации, чем альфа- частицы. Пробег их в воздухе может составлять до 25 см, а в биологических тканях – до 1 см. Различные радиоактивные изотопы отличаются по энергии бета- частиц. Максимальная их энергия имеет широкие пределы от 0,015–0,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 3–12 МэВ (жёсткое бета-излучение).

Гамма-излучение (g) представляет собой поток электромагнитных волн; это как радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, а также рентгеновское излучение. Такой вид излучения может задержать толстая свинцовая или бетонная плита.

Дозы радиационного облучения.

Эскпозиционнная доза - основная характеристика, показывающая величину ионизации сухого воздуха. Единица измерения - Рентген.

Поглощенная доза - количество поглощенной энергии на единицу массы вещества. Единицами измерения являются Грей и Рад. При этом 1 Гр = 100 рад.

Мощность дозы показывает какую дозу облучения за промежуток времени получит предмет, либо живой организм. Единица измерения - Зиверт/час. Мощность эквивалентной дозы, или мощность амбиентного эквивалента дозы H*(d), показывают бытовые дозиметры, которые отградуированы, как правило, в мкЗв/час или мкР/час (старые модели). При этом 1 Зв = 100 Р и соотв. 1 Зв/ч = 100 Р/ч.

Какие же пути возможного облучения человека существуют, и что делается для снижения уровней возможного облучения?

Первый путь - облучение за счет внешних факторов, когда источник облучения находится вне тела человека. Это может быть следующее:
- облучение на производстве (лица, допущенные к работе с радиоактивными источниками, согласно НРБ-99, называются персоналом, и за данной категорией сотрудников ведется особый контроль как на самом предприятии, использующем радиоактивные источники, так и органами и учреждениями Роспотребнадзора);

- облучение на бытовом уровне, когда человек проживает на территории или в доме с повышенным содержанием радиоактивных материалов (для недопущения превышения допустимых уровней ведется соответствующий контроль на местности и в строительстве, причем по двум направлениям -контроль естественных радионуклидов, всегда присутствующих в почве и стройматериалах, и контроль на наличие радиоактивных источников, которые по чьему-либо недосмотру могли попасть на местность или в строительные материалы);

- аварийное облучение, когда в результате потери контроля над радиоактивным источником он попадает в сферу обитания человека (каждый такой случай рассматривается как радиационная авария со всеми вытекающими из этого последствиями).

Второй путь - внутреннее облучение, а именно облучение за счет радионуклидов, попадающих внутрь организма с пищей, водой, воздухом. Тут надо заметить, что в природе существуют десятки и даже сотни изотопов, которые в случае попадания внутрь будут облучать организм изнутри, создавая губительный эффект.

изучение путей поступления радиоактивных изотопов в организм, закономерностей распределения в нем и включения в молекулярные структуры тканей (инкорпорирование), особенностей накопления (депонирование) в различных органах и выведения их из организма;

установление допустимых уровней содержания радионуклидов в воздухе, воде, кормах, продуктах питания и организме человека;

исследование биологического действия инкорпорированных радиоактивных изотопов и поиск эффективных средств для профилактики поражения;

разработка методов и средств, ускоряющих выведение радиоактивных изотопов из организма.

Радиоактивные изотопы любого химического элемента периодической системы Д. И. Менделеева при попадании в организм участвуют в обмене веществ точно так же, как стабильные изотопы данного элемента. Биологическое действие радиоактивных изотопов определяется параметрами их ионизирующих излучений. Особенностью радионуклидов является то, что они, включаясь в обмен веществ, могут оставаться в тканях длительное время. Активность радионуклидов нельзя погасить ни химическими, ни физическими средствами.

Основные факторы, обусловливающие токсичность радионуклидов

Токсичность радионуклидов зависит от следующих факторов: вида и энергии излучения, периода полураспада; физико-химических свойств вещества, в составе которого радионуклид попадает в организм; типа распределения радионуклидов по тканям и органам; скорости выведения радионуклидов из организма.

1.Вид и энергия излучения. Прямая связь энергия излучения с поражающим действием радиоактивного изотопа: чем она больше, тем сильнее поражение. Степень биологического действия различных видов излучений зависит от их линейной передачи энергии (ЛПЭ). Величина ЛПЭ частицей или квантом веществу обусловливает их линейную плотность ионизации (удельную ионизацию). У тяжелых частиц (альфа-частицы, протоны) плотность ионизации очень высокая, у легких (бета-частицы, гамма-лучи) — низкая, т. е. чем выше энергия и короче пробег частицы, тем больше у нее ЛПЭ (табл. 1).

Таблица 1. Константы, характеризующие биологическое действие ион-их излучений

Пробег в мышечной ткани, мкм

Среднее число ионизации на пути в 1 мкм

Рентгеновские лучи и гамма-лучи

2 • 10 6 и более

Излучения с высокой ЛПЭ обладают большой биологической эффективностью. Это свидетельствует о том, что степень действия различных видов излучения зависит не только от общего количества поглощенной энергии, но и от геометрических характеристик распределения ее в органах, тканях и клетках.

Для выражения различий биологического действия излучений с неодинаковыми значениями ЛПЭ принят коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ).

2.Период полураспада радионуклида — важная характеристика его биологической активности. Наибольшую опасность для млекопитающих и птиц представляют изотопы с периодом полураспада от нескольких дней до нескольких десятков лет. Это объясняется тем, что при коротком периоде полураспада, измеряемом секундами-минутами, основная масса радионуклида распадается, не достигнув тканей организма, и, следовательно, не создает опасной концентрации.

Радионуклиды с большим периодом полураспада (десятки тысяч лет и более) в естественных условиях также не смогут создать эффективной дозы, которая привела бы к развитию лучевого заболевания. Однако в некоторых случаях токсичность коротко- или долгоживущего радионуклида может усиливаться дочерними радионуклидами.

3.Физико-химические свойства вещества, в составе которого радионуклид попадает в организм. Биологическое действие радионуклида определяется агрегатным состоянием вещества. Наибольшее действие оказывают те радионуклиды, которые легко образуют газы и водорастворимые соединения (интенсивно и в большом количестве всасываются в кровь, быстро распространяются по всему организму или концентрируются в соответствующих органах).

Биологическое действие малорастворимых или нерастворимых соединений радионуклидов определяется степенью дисперсности аэрозоля или порошка, в форме которых они поступают в организм. Нерастворимые радиоактивные частицы могут адсорбироваться эпителиальными клетками или клетками ретикулоэндотелиальной системы или задерживаться в желудке, кишечнике и длительное время облучать ткани, вызывая явное местное радиационное поражение.

На степень биологического действия радионуклидов при внутреннем поступлении большое влияние оказывает наличие нерадиоактивных изотопов этого элемента или химического элемента-аналога в данном веществе.

Токсикология радиоактивных элементов ( радиотоксикология )составляет специальную отрасль знаний, предметом которой является:

-изучение путей поступления в организм, закономерностей распределения в нем и включение в молекулярные структуры тканей( инкорпорирование), особенностей накопления (депонирование ) радиоактивных изотопов в различных органах и выведение их из организма.

-исследование биологического действия инкорпорированных радиоактивных изотопов.

-разработка методов и средств предотвращения резорбции радиоактивных изотопов и ускоряющих их выведение из организма.

Токсичность радионуклидов зависит от:

1)Вида и энергии излучения, периода полураспада;

2)Физико-химических свойств веществ, в составе которого радионуклид попадает в организм;

3)Типа распределения по тканям и органам;

4)Скорости выведения из организма.

Вид и энергия излучения. Энергия излучения имеет прямую связь с поражающим действием радиоактивного изотопа: чем она больше, тем сильнее поражение.

Вид излучения является одной из главных характеристик, определяющих токсичность радиоизотопа.

Степень биологического действия различных видов излучений зависит от их линейной передачи энергии (ЛПЭ). Величина ЛПЭ частицей или квантом веществу обуславливает их линейную плотность ионизации (удельную ионизацию). У тяжелыхчастиц (альфа -частицы, протоны) плотность ионизации очень высокая, у легких (бета -частицы, гамма-лучи) - низкая, т. е. тем выше энергия и короче пробег, тем больше у нее ЛПЭ.

Как правило, излучения, имеющие высокую ЛПЭ, обладают большей биологической эффективностью, Данный феномен свидетельствует о том, что степень действия различных видов излучения зависит не только от общего количества поглощающей энергии, но и от геометрии распределения ее в органах, тканях и клетках.

Для выражения различий биологического действия излучений с неодинаковыми значениями ЛПЭ принят коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ). Значения его взяты относительно рентгеновых лучей и зависят от излучаемого объекта и признака, Например, при общем облучении организма для быстрых нейтронов коэффициент ОБЭ равен 10, а при местном облучении половых желез- 35.

Период полураспада радионуклида является важной характеристикой его биологической активности. Наибольшую опасность для млекопитающих и птиц представляют изотопы с периодом полураспада от нескольких дней до нескольких десятков лет.

Это объясняется тем, что при коротком периоде полураспада, измеряемом секундами-минутами, основная масса радионуклида распадается, не достигнув тканей организма, и следовательно, не создает опасную концентрацию, например 210 Ро (полоний) или 220 Ра (протактиний); период полураспада их составляет 3*10 7 с. Это же можно сказать о изотопах йода-134,136,140, являющихся продуктами деления тяжелых ядер; период полураспада их равен нескольким секундам- минутам.

Радионуклиды с большим периодом полураспада (десятки тысяч лет и более) в естественных условиях, также не смогут создать эффект дозы, которая привела бы к развитию лучевого заболевания. Например, 233 U имеет период полураспада 4,5 10 9 лет. К тому же если учесть, что в земной коре его находится 0,0001%, а в организме еще меньше, то получается, что в естественных условиях он не вызовет у животных лучевой болезни.

Однако в некоторых случаях токсичность коротко или долгоживущих радионуклидов может усиливаться дочерними радионуклидами.

Физико-химические вещества в составе которых радионуклид попадает в организм. При внутреннем поступлении радионуклидов в организм их биологическое действие во многом будет определяться агрегатным состоянием вещества. Наибольшее действие оказывают те радионуклиды, которые легко образуют газ и водорастворимые соединения. Они интенсивно и в большом количестве всасываются в кровь, быстро распространяются по всему организму или концентрируются в соответствующих органах.

Биологическое действие малорастворимых или нерастворимых радионуклидов определяются степенью дисперсности аэрозоля или порошка, в форме которого вещество поступает в организм. Нерастворимые радиоактивные частицы, попадая в легкие, на слизистые оболочки, в желудочно-кишечный тракт с кормом или водой могут адсорбироваться эпителиальными клетками или клетками ретикулоэндотелиальной системы или задерживаться в желудке, кишечнике или длительное время облучать ткани, вызывая выраженное местное радиационное поражение.

На степень биологического действия радионуклидов при внутреннем поступлении, большое влияние оказывает наличие нерадиоактивных изотопов этого элемента или химического элемента аналога в данном веществе. Например, элементы-аналоги кальций и стронций принадлежат ко второй группе элементов.

В радиохимии для предотвращения потерь радиоактивного изотопа в химических реакциях специально добавляют весовые количества нерадиоактивных соединений этого элемента или его химического аналога. Эти добавки принято называть носителями; в первом случае они называются изотопными, во втором - неизотопными. При одновременном поступлении в организм радионуклида и его носителя всасывание и отложение их в тканях идет в прямо пропорциональном отношении к поступившему количеству.

На основании указанной закономерности предложены методы защиты отдельных органов от лучевого поражения радионуклидами. Например, полноценные по кальцию рационы(кальций неизотопный носитель стронция) значительно уменьшает инкорпорацию радиоизотопов стронция в костной ткани.

Читайте также: