Токсикология молодых продуктов деления

Содержание

Токсикология радионуклидов.

Токсикология молодых продуктов деления

Молодые продукты де­ления – это в основном смесь короткоживущих радионуклидов. Поэтому спад их активности происходит очень быстро, примерно через каждые 7 периодов времени в 10 раз. Это значит, что через 7 ч после образования остается 10 %, через следующие 7 отрез­ков времени (49 ч) – 1 %, через 2 недели – около 0,1 %. Наибольшее биологическое значение имеют, как указано выше, радиоактивные изотопы йода, короткоживущие изотопы стронция Sr, Мо, Те, Ba и Се. Так как эффективный период их короткий, они быстро выделяются из организма с мочой, калом, а также с мо­локом у лактирующихсамок .Биологическое действие короткоживущих радионукли­дов происходит в основном за счет бета-излучения, доза которого значительно превышает дозу от гамма-излучения. Наибольшая сте­пень поражения при поступлении их с кормом наблюдается в основном в желудочно-кишечном тракте, в щитовидной железе и в системе крови. В зависимости от поступив­шего количества смеси короткоживущих радионуклидов может раз­виться острая, подострая и хроническая лучевая болезнь. Признаки лучевого заболевания при этом во многом сходны с симптоматикой лучевой болезни, вызванной гамма-облучением.

Горячие частицы – мельчайшие частицы остатков ядерного топ­лива или пыли с наведенной радиацией высокой радиоактивности. Диаметр их составляет 2 мкм и менее. Радиоактивность горячих частиц может быть весьма высо­кой (10 Ки на 1 частицу). Особенно опасно инкорпорирование горячих частиц в организм человека и животных. При длитель­ной задержке в тканях вокруг частицы (в пределах десятков микро­метров) создаются поглощенные дозы более 10 Гр, а непосредствен­но вблизи них – сотни грей. Такие дозы могут вызвать необратимые изменения, связанные с канцерогенными эффектами. Горячие части­цы атмосферных аэрозолей проникают в организм животных с вды­хаемым воздухом, водой и кормом. Частицы диа­метром более 5 мк осаждаются преимущественно в верхней части дыхательных путей, частицы мелких размеров – в нижней части. Ра­створимые частицы остаются в легких на более длительное время. Часть их может мигрировать в лимфатичес­кие узлы. Часть попавших в органы дыхания частиц с выделяемой слизью из легких и бронхов через гортань может попадать в желудочно-кишечный тракт. Попавшие в организм горячие частицы ока­зывают на окружающие их ткани радиационное воздействие

1.2.Метаболизм и токсикология¹³¹I.

Известно 24 радиоактивных изо­топа йода с массовыми числами в интервалах 117-126 и 128-139. Все эти изотопы искусственные и являются продуктами ядерных реакций. Наиболее важный путь образования радиоактивных изотопов йода – реакция деления тяжелых ядер. Йод как химически активный элемент реагирует со многими ве­ществами, образуя йодаты, перйодаты и йодиды. Радиоактивные изотопы йода могут поступать в организм животных через органы пищеварения, дыхания, кожу, конъюнктиву, раны и другим путем. Йод – актив­ный биогенный элемент; при попадании в организм он полностью всасывается в кровь, и до 60% его откладывается в щитовидной же­лезе.

При попадании в организм концентрация ¹³¹I в тканях животно­го по отношению к концентрации радионуклида в крови, принятой за единицу, распределяется в следующем порядке: кровь, мышцы, селезенка, поджелудочная железа – 1; почки, печень, яичники – 2-3; слюнная железа, моча – 3-5; кал, молоко – 5-15; щитовид­ная железа– 10 000. У лактирующих коров с 1 л молока выделяется около 1% поступившего в организм за день ¹³¹I/ В желток куриных яиц при длительном поступлении ¹³¹I переходит до 16%, в белок – до 1% суточного количества. Токсическое действие радиоактивно­го йода проявляется прежде всего в поражении щитовидной желе­зы. В малых индикаторных дозах радиоактивные изотопы йода не вызывают заметных нарушений в тиреоидной ткани. Большие дозы ¹³¹I у всех животных приводят к разрушению щитовидной железы и замещению ее паренхимы соединительной тканью.

О существенных изменениях гормональной регуляции различных физиологических процессов в организме свидетельствуют также нарушения функции яичников и органов размножения. Это хоро­шо прослеживается у кур – носителей радиоактивного йода. Вслед­ствие ухудшения функции яичников и органов яйцеобразования у них понижаются интенсивность яйцекладки и качество яиц. Радио­активный йод вызывает изменения в кроветворных органах, радиоактивные изотопы йода могут индуцировать опухоли в щитовидной железе, половых железах и других органах. Структурные и функциональные изменения в орга­нах при попадании в организм радиоактивного йода в основном обусловлены нарушением эндокринной регуляции, возникающим в результате поражения щитовидной железы.

1.3.Токсикология¹³⁷Cs.

Из радиоактивных изотопов цезия наиболь­шую биологическую опасность представляет – бета- и гамма-излучение. Период его полураспада 30 лет. Он является продуктом деления тяжелых ядер и по степени радиотоксичности относится к группе В (среднетоксичные радионуклиды). При попадании в организм с кормом Cs может всасываться в кровь полностью и равномерно распределяться по тканям и органам. Тип распределения цезия у разных животных практически одинаков и не зависит от пути поступления в организм. Накопление и интенсивность выведения цезия из организма имеют прямую зависимость от массы животного.

В период беременности цезий легко проникает из орга­низма матери в плод. При хроническом поступлении изотопа в орга­низм самки происходит выравнивание концентрации Cs в тканях матери и плода. Клиническое проявление лучевого синдрома при поражении Cs во многом сходно с при­знаками лучевой болезни, развивающейся при гам­ма-облучении.

1.4.Токсикология⁹⁰Sr.

Из радиоактивных изотопов стронция, образующихся при делении ядер тяжелых элементов, наиболее важное биологическое значение имеет ⁹⁰Sr. В случаях выпадения свежих (молодых) осколков деления опасность для биологических объектов представляет и ⁸⁹Sr.

Изотоп ⁹⁰Sr долгоживущий — период полураспада его равен 28 годам. Претерпевая радиоактивный распад, ⁹⁰Sr превращается в дочерний радиоактивный изотоп ⁹⁰Y с периодом полураспада 64,3 ч. В случаях попадания ⁹⁰Sr в организм животного биологическое действие его обусловливается бета-частицами, испускаемыми им сам и его дочерним продуктом ⁹⁰Y.

Средний пробег бета-частиц ⁹⁰Sr в тканях животного составляет до 0,5 мм, для ⁹⁰Y - 4 мм. В костной ткани вследствие ее большой плотности по сравнению с мягкими тканями пробег частиц будет меньше. В связи с этим большая часть энергии бета-частиц ⁹⁰Sr и ⁹⁰Y, фиксированных в скелете, будет поглощаться костной тканью и костным мозгом.

Особенностью действия ⁹⁰Sr является то, что он, депонируясь в скелете, остается там длительное время, постоянно облучая ткани, и поэтому в костной ткани и кроветворном костном мозге измене­ния наступают в значительно большей степени, чем в других орга­нах и тканях организма. Ха­рактер патологического процесса и интенсивность его развития при попадании в организм радиоактивного стронция в основном зави­сят от дозы и продолжительности поступления изотопа. При длительном поступлении в организм ⁹⁰Sr в относительно малых дозах тоже может развиться лучевая болезнь или же обнаруживают­ся радиационные поражения в виде торможения роста, укорочения продолжительности жизни животного, понижения продуктивнос­ти.

При внешнем облучении животные постепенно сла­беют, ухудшается аппетит. Рано наступает снижение массы животно­го, что в большинстве случаев совпадает с развитием желудочно-кишечных расстройств. Рост животных прекращается. По мере разви­тия болезни нарушается структура кожи и кожных покровов. Шерсть становится взъерошенной, теряет блеск, затем начинает выпадать, иногда это наблюдается периодически. Кожа теряет эластичность. На слизистых оболочках появляются точечные кровоизлияния, а в рото­вой полости иногда развиваются язвы. При воздействии радиоактивным стронцием отмечаются на­рушения функционального состояния нервной системы. Вначале развивается возбуждение, которое в даль­нейшем сменяется угнетением. У собак некоторые авторы описыва­ют слуховые и зрительные галлюцинации. В хронических случаях от­мечаются трофические нарушения, проявляющиеся в виде облысе­ния, поседения, изменения в костях и слизистых оболочках.

При хроническом по­ражении нарушения в первую очередь возникают в сосудах, костях и костном мозге. В отдаленные сроки развиваются склероти­ческие процессы. Мышечные волокна миокарда набухают и при тяжелых отравлениях подвергаются жировому перерождению, наблюдается повышение кровя­ного давления, к концу болезни оно значительно снижается.

Изменения в легких обнаруживаются главным образом в сосудах. В них развиваются те же процессы, что и в сосу­дах других внутренних органов. Иногда отмечаются полнокровие легких и пневмония.

В желудочно-кишечном тракте при интоксикации ⁹⁰Sr выраже­ны значительные изменения функционального и морфологическо­го характера. У животных при остром отравлении наблюдаются слю­нотечение, периодическая рвота и понос, часто кровавый. В острых случаях отравления наблюдаются кровоизлияния в сли­зистую оболочку и подслизистый слой кишечника, уменьшение раз­меров лимфатических фолликулов и деструктивные изменения в железистых клетках почти всего желудочно-кишечного тракта. Изменения в кроветворных органах и картине крови при поражении изотопом ⁹⁰Sr занимают ведущее место во время всего болезненного процесса.

У растущих животных наиболее выраженные нарушения проявляются в зонах роста костей. Патологические процессы в скелете при поражении изотопом проявляются угнетением остеогенеза (процесс формирования костей у позвоночных), изменением костного вещества, развитием клеточно-волокнистой ткани, нарушением процессов регенерации кости с появлением атипичных незрелых костных структур, в результате чего в дальнейшем могут развивать­ся злокачественные костные опухоли.

При действии инкорпорированного ⁹⁰Sr на организм животных, так же как и при внешнем облучении, снижаются иммунобиологические и защитные свойства организма: тормозится выработка, ан­тител при вакцинации, а также снижается напряженность иммуни­тета и угнетается фагоцитарная активность клеток крови и ткане­вых элементов. При стронциевой интоксикации нарушаются все виды обмена веществ. Отмечаются изменения функций желез внутренней секре­ции – гипофиза, надпочечников, зобной, щитовидной, половых и др. Очень часто поражаются глаза, возникают дистрофические из­менения, возможна катаракта.

Методы подавления скорости накопления радионуклидов в организме животных. Способы усиления скорости выведения радионуклидов их организма сельскохозяйственных животных

Как радиопротекторы (вещества, ослабляющие лучевые эффекты и повышающие выживаемость), так и радиосенсебилизаторы (вещества, усиливающие лучевые эффекты) действуют только до или во время облучения при обязательном условии, что сами они не влияют на жизнеспособность модифицируемого объекта.

Все радиопротекторы должны соответствовать ряду требований: должны сохранять жизнедеятельность организма при возможно высоких дозах облучения; должны быть нетоксичными (при своем распаде не образовывать вредных отравляющих организм веществ) и при повторном своем использовании должны беспрепятственно выводиться органами выведения; должны обладать относительно быстрым и длительным периодом своего воздействия (действовать эффективно как при однократном воздействии радиации, так и при длительном ее воздействии); должны обладать неспецифичностью своего действия (защищать организм от различных видов излучений, видов и режимов облучения); не должны снижать чувствительность организма к действию других неблагоприятных факторов.

К сожалению, не смотря на огромное количество имеющихся в арсенале фармакохимических агентов, оказывающих защитное противолучевое действие, не существует радиопротекторов, которые бы полностью удовлетворяли всем вышеуказанным требованиям. Правда большинство из них все же характеризуется наличием преобладающего числа выдвигаемых критериев. Современные радиопротекторы можно разделить на серосодержащие, биогенные амины, антибиотики, фенольные соединения и природные радиопротекторы.

Во время длительного поступления радионуклидов в организм животных скорость их накопления существенно меняется. Вначале оно происходит интенсивно, а затем, по мере насыщения тканей, постепенно замедляется, и наконец наступает равновесие между вновь поступающими радионуклидами и выводимыми. С этого периода дальнейшего увеличения содержания их в организме животных не происходит. Однако если животное станет получать большее количество радионуклидов, то они вновь начнут накапливаться до установления нового равновесия, но уже на более высоком уровне. Напротив, если животные станут принимать с кормом меньшее количество радионуклидов, то они начнут выводиться из организма. Это явление имеет важнейшее практическое значение для получения пригодной в пищу продукции на загрязненных территориях.

Время, в течение которого устанавливается равновесие, определяется природой радионуклида, а также сильно зависит от вида, возраста и физиологического состояния животных и напрямую связано с уровнем обмена веществ в организме. В мышечной ткани и паренхиматозных органах состояние равновесия для цезия устанавливается у крупного рогатого скота в интервале между 60-ми и 150-ми сутками, а у овец через 105 суток. Стронций в мягких тканях достигает своего равновесия намного быстрее — на 5—7-е сутки. Однако в костной ткани он продолжает интенсивно откладываться вследствие своего выраженного к ней тропизма. Попавшие в организм радионуклиды участвуют в обмене веществ по принципу, аналогичному тому, как это происходит для их стабильных изотопов: они выводятся из организма через те же самые выделительные системы, что и их стабильные носители. Основное количество радиоактивных веществ выводится через желудочно-кишечный тракт и почки, в меньшей степени – через легкие и кожу. У беременных и лактирующих животных часть радионуклидов выделяется с плодом и молоком.

Остеотропные радионуклиды выводятся из организма медленнее, потому что в костной ткани гораздо ниже, чем в мягких тканях, обмен веществ. Кроме того, они способны включаться непосредственно в костную ткань, замещая там кальций (90Sr,90Y, 140Ва и др.).

Методы снижения накопления радионуклидов йода в щитовидной железе животных при свежих выпадениях продуктов ядерного деления на территории объектов сельскохозяйственного производства.

В период выпадений радиоактивных осадков в первую очередь необходимо провести мероприятия, направленные на снижение дозовых нагрузок на человека, а затем на сохранение поголовья сельскохозяйственных животных и их продуктивности. Для этого людей укрывают в убежищах, подвалах, подпольях или в жилых закрытых помещениях. Длительность непрерывного пребывания людей в укрытиях должна быть не менее 4-6 суток; при этом особенно опасны первые двое суток, когда еще не распались короткоживущие радионуклиды.

Животных переводят на стойловое, безвыгульное содержание в помещения с наименьшим радиоактивным загрязнением. Продолжительность такого содержания определяется конкретной радиационной обстановкой. Животных кормят кормами из существующих запасов, а также привезенными с чистой территории. Из рациона исключают корма, загрязненные выше допустимого уровня. При ограниченном запасе чистых кормов можно уменьшить рацион до предела, позволяющего сохранить поголовье в течение критического периода. Если не удается организовать регулярную дойку лактирующих животных, то следует сократить раздачу сочных кормов, а подсосный молодняк целесообразно подсадить к маткам. В зимних условиях рекомендуют концентратный тип кормления и минимальное использование сенного рациона из естественных трав.

К подстилке для животных всех видов предъявляют те же требования по уровню радиоактивного загрязнения, что и к кормам.

В первые 4-6 нед. после выпадения радиоактивных осадков особую опасность представляют радиоизотопы йода, и прежде всего ¹³¹I. Эти радионуклиды — основной источник загрязнения кормов и молока животных. В первый период после аварии на ЧАЭС до 50 % радиоактивности приходилось на радиоизотопы йода. Период «йодной опасности» продолжался в пределах 2 мес. после аварии. В отдаленные сроки биологическую опасность стали представлять долгоживущие изотопы, главным образом ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr.

Учитывая резко выраженную органотропность щитовидной железы к накоплению радиоактивных изотопов йода, для защиты ее рекомендуют в первые недели давать всем животным препараты, блокирующие щитовидную железу, в частности йодистые, а также вводить в рацион содержащие тиоцианат кормовые культуры из семейства крестоцветных (капусту, брюкву, рапс). Лактирующим коровам ежедневно дают препарат КI в дозе 10 г на голову, а козам по 1 г. Введение в рацион животных КI позволяет снизить выделение радиоактивного йода с молоком и его содержание в щитовидной железе животных. Это означает, что обогащение рациона животных стабильным йодом — не только прием ограничения поступления радионуклида в молоко, но и мера профилактики радиационного поражения.

Кроме того, выделение с молоком радиоактивных изотопов йода можно снизить в 2 раза, если включить в рацион дойных и беременных животных наиболее «чистые» по радиоактивности корма, состоящие из сеяных злаковых трав, корнеклубнеплодов, зерна, защищенных от непосредственного загрязнения радиоактивными осадками. Зерно кукурузы, гороха/ бобов, люпина можно очистить от радиоактивного загрязнения путем удаления пленок или створок.

При недостатке «чистых» кормов мясному скоту скармливают радиоактивный корм или выпасают на пастбище с наименьшей загрязненностью. Но на заключительных стадиях откорма, за 1-4 мес. до убоя, животных переводят на «чистые» корма. Методики прижизненного определения содержания радионуклидов в мышечной ткани животных в условиях хозяйства позволяют достаточно точно определить продолжительность очистки и пригодность получаемого мяса в пищу.

При скармливании животным загрязненных кормов большое количество радионуклидов выделяется с испражнениями, поэтому следует проводить своевременную и тщательную уборку помещений.

При ведении животноводства на зараженной территории важнейшее внимание должно быть уделено обеспечению безопасности работников. В местах, разрешенных для ведения животноводства, радиационный фон не представляет прямой опасности для здоровья человека, однако необходимо защитить органы дыхания, пищеварения и кожные покровы работающих от радиоактивной пыли. Для этого используют средства противопылевой защиты (ватно-марлевые повязки, респираторы, халаты, куртки, комбинезоны, головные уборы), которые в конце работы тщательно стирают и сушат.

При использовании техники работу следует проводить таким образом, чтобы избежать взаимного запыления. Кабины машин должны быть герметизированы. Все свежие фрукты и овощи перед употреблением в пищу тщательно промывают водой, и желательно после этого удалить верхний слой. Пищу принимают в специально отведенных местах; перед этим снимают спецодежду и тщательно соблюдают правила личной гигиены.

Наиболее сложно организовать ведение животноводства при выпадении радиоактивных осадков в самом начале пастбищного периода, поскольку ранее заготовленные чистые корма уже на исходе. Такая ситуация как раз и создалась после чернобыльской трагедии.

Список использованной литературы

1. Касьяненко А.А., Максимова О.А., Мамихин С.В., Ахмедзянов В.Р. Практические работы по курсу "Радиоэкология": Учебное пособие. - М.: РУДН, 2011. - 210 с.

2. Алексахин Р.М. Изучение последствий аварии на Чернобыльской АЭС // Радиобиология, 1993, т.33, в. 1, с. 3 - 14

3. Лашко Т.Н., Лашко А.П., Редчиц Т.И. Биокоррозия «горячих частиц» и ее роль в процессах миграции радионуклидов // Тез. докл. 4-го Съезда по радиационным исследованиям, Москва, 20-24 ноября 2001, т.2, с.547.

4. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита / Под ред. проф. С.А.Куценко. – С-Пб.: Фолиант. – 2004*.

5. Внутренние болезни. Военно-полевая терапия / Под ред. проф. А.Л. Ракова и проф. А.Е. Сосюкина. – С-Пб. - 2003*.

6. Основы медицинской радиобиологии /Под ред. И.Б. Ушакова. – СПб: ООО «Издательство Фолиант», 2004*.

7. Нормы радиационной безопасности (НРБ – 09/2009 г.). Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.25.23-09