Реферат: Темы лекционной программы по дисциплине «радиобиология» для специальности «Стандартизация и сертификация в пищевой промышленности» №

ТЕМЫ ЛЕКЦИОННОЙ ПРОГРАММЫ по дисциплине
«РАДИОБИОЛОГИЯ»

для специальности «Стандартизация и сертификация в пищевой промышленности»

№
ТЕМЫ



Примеч.

1.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
1.1. Строение атома и изотопы

1.2. Закон радиоактивного распада

1.3. Виды излучений и их проникающая способность

1.4. Особенности взаимодействия ионизирующих излучений с веществом



Учебно-методич. пособие

Часть 1

2.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ. 2.1. Доза излучения и его мощность
2.2. Радио-чувствительность различных биологических видов

2.3. Суммарная доза облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами

2.4. Характеристика основных радионуклидов – загрязнителей агроэкосистем




Учебно-методич. пособие

Часть 1

3.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
3.1. Радиационные повреждения ДНК

3.2. Клеточный уровень воздействия

3.3. К вопросу о репарации радиационных повреждений ДНК



См. ниже

Стр. 5

4.
МЕХАНИЗМ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ 3.1. Теория «мишени» 3.2. Стохастическая теория 3.3. Теория свободных радикалов 3.4. Структурно-метаболическая теория радиационного поражения А.М.Кузина 3.5. Развитие радиобиологических эффектов во времени 3.6. Репарация повреждений
3.7. Мутации соматические и наследуемые



Учебно-методич. пособие

Часть 1

5.

ТОКСИКОЛОГИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ. НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ
5.1. Основные факторы, обусловливающие токсичность радионуклидов 5.2. Классификация радионуклидов по их токсичности для человека и животных
5.3. Факторы, определяющие степень биологического действия радиоактивных изотопов

5.4. Характеристика путей поступления радионуклидов и их смесей в организм сельскохозяйственных животных

5.5. Накопление радионуклидов в органах и тканях

5.6. Выделение радионуклидов из организма

5.7. Переход радионуклидов от матери к плоду

5.8. Метаболизм и токсикология некоторых радионуклидов



1. См. ниже

Стр.5


2. Учебно-методич. пособие

Часть 2


6.

ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ ПРИ ВНЕШНЕМ И ВНУТРЕННЕМ ОБЛУЧЕНИИ

6.1. Лучевая болезнь - комплекс проявлений поражающего действия на организм ионизирующих излучений.

6.1.1.Острая лучевая болезнь
6.1.2. Хроническая лучевая болезнь животных
6.1.3. Поражающее действие нуклидов при внутреннем облучении
6.1.4. Лучевые поражения кожных покровов у животных




См. ниже стр.17

^ 6.2. Отдаленные последствия облучения

6.2.1. Зависимость радиологического эффекта от времени действия излучения

6.2.2. Процессы восстановления в облученном организме

6.2.3. Отдаленные последствия облучения

6.2.4. Генетическое действие ионизирующих излучений

См. ниже стр.27

7.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (СФЕРА АПК)
7.1. Метод радиоизотопной индикации 7.2. Использование изотопно-индикационного метода в энтомологии 7.3. Использование изотопно-индикационного метода в агрохимических исследованиях 7.4. Использование радиоизотопных методов для измерения плотности и влажности почв 7.5. Авторадиография

Учебно-методич. пособие

«Использов. ионизир. излучений»


8.
РАДИАЦИОННАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ С/Х ПРОИЗВОДСТВА 8.1. Порядок осуществления радиационного контроля 8.2. Радиохимический анализ объектов ветеринарного надзора 8.3. Ветеринарно-санитарная экспертиза при поражении животных радиоактивными веществами
8.4. Радиационный и санитарно-гигиенический мониторинг радиоактивно загрязненных территорий

Учебно-методич. пособие

«Использов. ионизир. излучений»

9.

РАДИАЦИОННЫЙ И САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

9.1. Экологический мониторинг

9.2. Биосферный мониторинг

9.3. Социально-гигиенический мониторинг

9.4. Использование данных экологического мониторинга в управлении качеством окружающей среды

См. ниже

Стр. 34


Для освоения курса лекций по дисциплине «РАДИОБИОЛОГИЯ»» и подготовки к семинарским занятиям рекомендуется учебно-методическое пособие по сельскохозяйственной радиоэкологии (части 1, 2 и 3).

1. Материалы по теме «Использование ионизирующих излучений в агропромышленном комплексе» приведены в Учебно-методическом пособии по курсу «Сельскохозяйственная радиоэкология», М.: Изд-во РУДН.- 2007.- 64с.

2. Для совершенствования учебного процесса, облегчения усвоения учебного материала и закрепления знаний студентов рекомендуется «Словарь терминов и определений по сельскохозяйственной радиоэкологии и ветеринарной радиологии». . М.: Изд-во РУДН.- 2008.- 64с.

В словарь включены основные термины и определения, которые используются для объяснения физических и биологических основ действия ионизирующих излучений на живые организмы и источников радионуклидного загрязнения окружающей среды.


ВНИМАНИЕ! ВСЕ УКАЗАННЫЕ ПОСОБИЯ МОЖНО ОТКРЫТЬ СО СТРАНИЦЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ, РАЗДЕЛ «ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В PDF»


СОДЕРЖАНИЕ

РЕКОМЕНДОВАННЫХ ПОСОБИЙ


I. Плющиков В.Г., Семенов О.Г. Учебно-методическое пособие по курсу «Сельскохозяйственная радиоэкология», ч.1 «Физические и биологические основы действия ионизирующих излучений». М.: Изд-во РУДН.- 2006.- 64с.



ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

МЕХАНИЗМ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

………………………………………………………………………………………….


II. Плющиков В.Г., Семенов О.Г. Учебно-методическое пособие по курсу «Сельскохозяйственная радиоэкология», ч.II «Сельскохозяйственное производство в условиях радионуклидного загрязнения». М.: Изд-во РУДН.- 2006.- 64с.



ИСТОЧНИКИ РАДИАЦИИ

ТИПИЧНЫЕ СИТУАЦИИ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО В УСЛОВИЯХ РАДИОНУКЛИДНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

………………………………………………………………………………………


^ III. Плющиков В.Г., Семенов О.Г. Учебно-методическое пособие по курсу «Сельскохозяйственная радиоэкология», ч.III «Мероприятия по снижению содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции». М.: Изд-во РУДН.- 2006.- 64с.



МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ И ОЦЕНКА ДОЗОВЫХ НАГРУЗОК НА ЧЕЛОВЕКА

ЗАДАЧИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ.

МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА

…………………………………………………………………………………………..


IV. Плющиков В.Г., Семенов О.Г. Использование ионизирующих излучений в агропромышленном комплексе. Учебно-методическое пособие по курсу «Сельскохозяйственная радиоэкология», М.: Изд-во РУДН.- 2007.- 64с.



ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (СФЕРА АПК

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ (Практические аспекты)

РАДИАЦИОННАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

…………………………………………………………………………………………


V. Плющиков В.Г., Семенов О.Г. Словарь терминов и определений по сельскохозяйственной радиоэкологии и ветеринарной радиологии. М.: Изд-во РУДН.- 2008.- 64с.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ К ТЕМАМ: Физические и биологические основы действия ионизирующих излучений. Сельскохозяйственное производство в условиях радионуклидного загрязнения. Мероприятия по снижению содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ К ТЕМАМ: Лучевая болезнь животных. Отдаленные последствия облучения. Влияние малых доз радиации на человека и животных

……………………………………………………………………………………………..


СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



Белов А.Д., Киршин В.А., Лысенко Н.П., Пак В.В., Рогожина Л.В. «Радиобиология», М.: Колос, 1999. –384с.

Клековкин Г.В. «Радиоэкология». Учебное пособие. Ижевск. Издательский дом «Удмуртский университет», 2004. – 206 с.

Фокин А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П. «Сельскохозяйственная радиология»: учебник для вузов. – М.: Дрофа, -2005.- 367с.

Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. «Радиобиология человека и животных»: учебное пособие – М.: Высшая школа, 2004. –549с.

Белов А.Д., Косенко А.С., Пак В.В. "Радиационная экспертиза объектов

ветеринарного надзора". М.: Колос, 1995

"Инструктивно-методические указания по определению радиоактивности в объектах ветнадзора". М.: Колос, 1975

Коваленко Л.И. "Радиометрический ветеринарно-санитарный контроль кормов, животных и продуктов животноводства". Киев: Урожай,1987






ТЕМА 5
ТОКСИКОЛОГИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Радиотоксикология составляет специальную отрасль знаний, предметом которой явля­ются:

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;

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 при попадании в организм уча­ствуют в обмене веществ. Биологическое действие радиоактивных изотопов определяется параметрами их ионизирующих излучений. Действие радионуклидов, попадающих внутрь организма, в принципе не от­личается от действия внешних источников ионизирующего излуче­ния. Их особенностью является то, что они, включаясь в обмен ве­ществ, могут оставаться в тканях длительное время. Активность ра­дионуклидов нельзя погасить ни химическими, ни физическими средствами.
^ 1. 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.

Вид и энергия излучения. Энергия излучения имеет прямую связь с поражающим действием радиоактивного изотопа: чем она боль­ше, тем сильнее поражение. Вид излучения – одна из главных ха­рактеристик, определяющих токсичность радиоизотопа. Степень биологического действия различных видов излучений зависит от их линейной передачи энергии (ЛПЭ). Излучения, имеющие высокую ЛПЭ, обладают, как правило, большой биологической эффективностью. Для выражения различий биологического действия излучений с неодинаковыми значениями ЛПЭ принят коэффициент относитель­ной биологической эффективности (ОБЭ). Значения его взяты от­носительно рентгеновских лучей и зависят от типа облучаемого объекта и характера облучения. Например, при общем облучении организма быстрыми нейтронами коэффициент ОБЭ равен 10, а при местном облучении половых желез – 35.

^ 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.

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

Нерастворимые радиоактивные частицы, попадая в легкие, на сли­зистые оболочки, в желудочно-кишечный тракт с кормом или во­дой, могут адсорбироваться эпителиальными клетками 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. Например, элементы-аналоги кальций и стронций принадлежат ко второй группе элементов. Для предотвращения потерь радиоактивного изотопа в химических реакциях специально добавляют определенные 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 уменьшают инкорпорацию радиоизотопов стронция в костной ткани.

^ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ПО ИХ ТОКСИЧНОСТИ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
По степени биологического действия радионуклиды как потен­циальные источники внутреннего облучения разделены на пять групп.

Группа А – радионуклиды особо высокой радиотоксичности. К данной группе относятся радиоактивные изотопы: 210Pb, 210Ро, 226Ra, 230Th, 232U, 238Pu и др. Среднегодовая допустимая концентрация для них в воде установлена в пределах 10-10-10-8 Ки/л).

Группа Б – радионуклиды с высокой радиотоксичностью, для которых среднегодовая допустимая концентрация в воде равна (10-9-10-7 Ки/л). Сюда относятся изотопы: 106Ru, 131I, 144Ce, 210Bi, 234Th, 235U, 241Pu и др. К этой же группе отне­сен 90Sr.

Группа В – радионуклиды со средней радиотоксичностью. Для данной группы установлена среднегодовая допустимая концентра­ция вводе 10-8...10-7 Ки/л. В группу вклю­чены изотопы: 22Na, 32Р, 35S, 36Cl, 45Сa, 59Fe, 60Co, 89Sr, 90Y, 92Mo, 125Sb, 140Ва и др.

Группа Г – радионуклиды с наименьшей радиотоксичностью. Среднегодовая допустимая концентрация их в воде равна 10-8...10-7 Ки/л. В группу входят следую­щие изотопы: 7Bе, 14С, 18F, 57Cr, 55Fe, 64Си, 129Те, 195Pt, 197Hg, 200Tl и др.

Группа Д. Эту группу составляет тритий и его химические соеди­нения (окись трития и сверхтяжелая вода). Допустимая концентра­ция трития в воде установлена 4 • 10-6 Ки/л.

На основе степени радиотоксичности предъявляют надлежащие санитарные требования при работе с соответствующим радиоактив­ным изотопом.
^ 3. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СТЕПЕНЬ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ
Биологическая эффективность радионуклидов определяется фи­зическими (доза, период полураспада, вид и энергия излучения) и биологическими (тип распределения, пути и скорость выведения) свойствами радиоактивных изотопов, видовой и индивидуальной радиочувствительностью животных. Для радиоактивных изотопов с равномерным типом распределе­ния в организме характерно малое различие в дозах, вызывающих ос­трое, подострое и хроническое течение болезни. При их поступлении у животных отмечается уменьшение массы селезенки и семенников, сильное подавление лимфоидного кроветворения, преимуществен­ное возникновение в отдаленные сроки опухолей мягких тканей. При поражении изотопами со скелетным типом распределения наблюдаются увеличение селезенки, относительно более сильное подавление костномозго­вого кроветворения, отсутствие резкой атрофии семенников, пре­имущественное возникновение опухолей костей.

При воздействии изотопов с печеночным и почечным типами рас­пределения максимальные изменения наблюдаются соответственно в печени и желудочно-кишечном тракте, почках и мочевыводящих путях. Существенным фактором, определяющим течение и исход лу­чевого заболевания, является продолжительность эффективного пе­риода полувыведения.

Для радионуклидов с коротким эффективным периодом полувыведения (90Y, 137Cs, 140Ва и др.) при однократном или непродолжительном их поступлении в организм характерно малое различие между дозами, вызывающими острое, подострое и хроническое течение болезни. При этом отмечается быстрая нормализация картины крови и общего состояния животного. При тех же условиях воздействия радионуклидов с большим эффективным периодом полувыведения (90Sr, 226Ra, 144Се, 239Pu и др.) отмечается значительное различие в дозах, обусловливающих острое, подострое и хроническое течение болезни. Восстановительный период при этом очень продолжительный, функции организма нормализуются очень медленно, часто возникают злокачественные опухоли, на многие годы могут затягиваться тромбоцитопения, анемия, бесплодие и другие нарушения. У животных, предназначенных для убоя на мясо, эти эффекты могут не успеть проявиться, однако у племенного и молочного скота опасность их возникновения вполне реальна.

Животные в пищевой цепочке человека служат звеном, умень­шающим радиационную опасность, так как они обладают способ­ностью к фильтрации и «захвату в ловушку» радиоактивных нуклидов, и, таким образом, несколько снижают поступление последних в организм человека с пищей. Из изотопов, являющихся продуктами деления тяжелых ядер, наиболее важное значение для сельскохозяйственных животных имеют три радиоактивных изотопа: 131I, 90Sr, 137Cs.
^ 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ПУТЕЙ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ И ИХ СМЕСЕЙ В ОРГАНИЗМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
Радиоактивные ве­щества могут проникать в организм животных через легкие при вды­хании загрязненного воздуха; через пищеварительный тракт с кор­мом и водой, содержащими радиоактивные вещества; через непов­режденную кожу, слизистые оболочки и раны. Газообразные ра­диоактивные вещества быстро всасываются с поверхности легких в кровь и разносятся по всему организму. Частицы диаметром менее 0,5 мкм легко проникают в легкие и так же легко покидают их, не задерживаясь. Частицы размером от 0,5 до 1 мкм задерживаются в легких на 90 %, пылинки размером более 5 мкм – до 20 %. Более крупные частицы оседают в верхних дыхательных путях, отхарки­ваются и затем заглатываются и поступают в желудок. Очень быстро всасываются в легких оксид трития, растворимые соединения щелочных и щелоч­ноземельных элементов, медленно – Pu, Am, Се, Cm и другие тя­желые металлы. Основным путем поступления радионуклидов в организм сельс­кохозяйственных животных следует считать пищеварительный тракт, особенно при пастбищном содержании.

Всасывание радионуклидов у животных. Всасывание подразделяется на активное и пассивное. При активном всасывании радионуклиды избирательно проникают через клеточную мембрану подобно обычным макро- или микроэлементам, при пассивном – радионуклиды проникают за счет диффузии. Наиболее важное место активного всасывания – желудочно-кишечный тракт, а при воздушном пути поступления – легкие. У животных с однокамерным желудком скорость резорбции ра­дионуклидов выше, чем у жвачных, имеющих многокамерный же­лудок. По скорости всасывания в желудочно-кишечном тракте ра­дионуклиды располагаются в ряд: 131I >137Cs >45Са >89,90Cr >65Zr >60Со >59Fe >54Мп >140Ва >106Ru >144Се >90Y >239Pu. Галогены, щелочные и щелочноземельные элементы всасываются в максимальных количествах (от 5 до 100%), а тяжелые и редкоземель­ные элементы (в результате образования в кишечнике слабо раство­римых соединений с фосфатами и жирными кислотами) всасыва­ются очень слабо (от 0,001 до 2,3%). Трансурановые и редкоземель­ные элементы в кишечнике образуют труднорастворимые соедине­ния, поэтому степень всасывания их очень низкая (табл. 1).

Радионуклиды всасываются в разных отделах ЖКТ. В верхних отделах главным образом всасываются 3H, 18F, 22Na, 99Mo, 131I, 45Ca, 59Fe, 89, 90Sr, 137Cs. В среднем отделе кишечника всасывается пре­имущественно 140Ва. Радионуклиды 32Р, 45Са, 89, 90Si всасываются в преджелудках и кишечнике.


Таблица 1
^ Величина всасывания некоторых радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта
Элемент

Всасывание, %

Элемент

Всасывание, %

Натрий

100

Полоний

6

Рубидий

100

Барий

15

Цезий

100

Рутений

3

Йод

100

Уран

3…6

Стронций

9…40….60

Иттрий

0,01

Кобальт

30

Цирконий

0,01

Магний

10

Лантан

0,01

Цинк

10

Церий

0,01

Свинец

8

Плутоний

0,01



Однако большин­ство радионуклидов наиболее интенсивно всасываются в двенадца­типерстной, тощей, ободочной и подвздошной кишках, минималь­но – в желудке. Всосавшиеся в кровь радиоактивные изотопы уча­ствуют в обмене веществ организма точно так же, как стабильные изотопы данного элемента. Чем больше масса животных, тем мед­леннее всасываются радионуклиды. Это объясняется тем, что у теп­локровных животных с меньшей массой интенсивнее протекает об­мен веществ для компенсации потери теплоты вследствие увеличе­ния относительной поверхности тела. У растущих животных всасывание радионуклидов протекает бо­лее активно, чем у взрослых. Возраст организма – наиболее суще­ственный фактор, изменяющий скорость всасывания радионукли­дов в желудочно-кишечном тракте животных. У новорожденных животных вследствие интенсивного обмена веществ и большой ско­рости их роста всасывание радионуклидов в несколько раз выше.

На величину и скорость всасывания существенно влияет количе­ство поступивших веществ. Чем больше их поступает, тем меньшее процентное количество всасывается.

Различия скорости всасывания определяются иногда валентностью радиоактивных изотопов. При прочих равных ус­ловиях интенсивность всасывания радионуклидов в кровь распре­деляется в следующем возрастающем порядке в зависимости от мес­та введения – пероральное, подкожное, внутримышечное, ингаля­ционное, внутрибрюшинное.

Распределение радионуклидов в организме. Поведение всосавшихся в кровь радионуклидов определяется:

биогенной значимостью для организма стабильных изотопов дан­ных элементов; тропностью (предпочитаемость, тяга к чему-либо) их к определенным тканям и органам. Например, кальций выполняет специфическую роль, всегда входит в состав почти всех тканей, проявляет большую тропность к кост­ной системе, йод имеет высокую тропность к щитовидной железе;

физико-химическими свойствами радионуклидов – положением радионуклидов в периодической систеие Д.И. Менделеева, валент­ностью радиоизотопа и растворимостью, способностью образовывать коллоидные соединения в крови и тка­нях и другими факторами.

По типу распределения радионуклидов в организме их разделя­ют на четыре основные группы, в особую группу выделяют изотопы йода (табл. 2).
Таблица 2
Тип распределения

Элементы

Равномерный

Элементы первой основной группы периодической системы — водород, литий, натрий, калий, рубидий цезий, рутений, хлор, бром и др.

Скелетный (остеотропный)

Щелочноземельные элементы — бериллий, кальций, стронций, барий, радий, цирконий, иттрий, фтор и др.

Печеночный

Лантан, церий, прометий, плутоний, торий, марганец и др

Почечный

Висмут, сурьма, мышьяк, уран, селен и др.

Тиреотропный

Йод, астат, бром

Распределение в организме элементов, относящихся к определен­ной группе периодической системы Менделеева, имеет много обще­го. Элементы первой основной группы (Li, Na, К, Rb, Cs) полностью всасываются из кишечника, сравнительно равномерно распределя­ются по органам и выделяются преимущественно с мочой. Элементы второй основной группы (Са, Sr, Ba, Pa) хорошо всасываются из ки­шечника, избирательно откладываются в скелете, выделяются в не­сколько больших количествах с калом. Элементы третьей основной и четвертой побочной групп, в том числе легкие лантаноиды, актиноиды и трансурановые элементы, практически не всасываются из ки­шечника, откладываются в печени и в меньшей мере в скелете, выде­ляются преимущественно с калом. Элементы пятой и шестой основ­ных групп периодической системы, за исключением Ро, сравнитель­но хорошо всасываются из кишечника и выводятся почти исключи­тельно с мочой в течение первых суток, благодаря чему в органах об­наруживаются в сравнительно небольших количествах.

Типы распределения радионуклидов в организме млекопитающих всех видов в принципе одинаковые, и они мало меняются с возрастом животных. У беременных самок радиоактивные изотопы проходят через плаценту и откладываются в тканях плода. Для молодых животных свойственно более интенсивное всасывание и депонирование радионуклидов в тканях. В связи с этим четче проявляется у некоторых радионуклидов неравномерность распределения по отдельным частям (участкам) органа. Например, у растущего молодняка поступающий в организм 90Sr вначале в большом количестве откладывается в губчатых, а в последующем — в компактных частях костей. Неравномерность распределения радионуклидов в ткани может наблюдаться при воспалительных процессах. В очагах воспаления обычно отмечается повышенное, иногда в десятки раз, отложение их.

Орган, в котором происходит избирательная концентрация ра­дионуклида и вследствие чего он подвергается наибольшему облу­чению и повреждению, называют критическим. При поступлении нерастворимых соединений радионуклидов через органы дыхания, пищеварения и кожу критическими органами будут соответственно легкие, желудочно-кишечный тракт и кожа.

Для некоторых радио­нуклидов критическими всегда являются одни и те же органы: на­пример, для йода – щитовидная железа, для стронция, кальция и радия – кости. Для всех радионуклидов критическими органами будут кроветворная система и половые железы. Эти органы выделе­ны как критические потому, что они являются наиболее уязвимы­ми, даже при малых дозах радиации в них происходят существенные изменения.

Попавшие в организм радиоактивные изотопы, так же как и ста­бильные изотопы элементов, выводятся в результате обмена из орга­низма с калом, мочой, молоком, яйцом и другими путями. Период, в течение которого из организма выводится половина поступивше­го количества элемента, называют биологическим периодом полувыве­дения. Убыль радиоактивных изотопов элемента из организма уско­ряется вследствие радиоактивного распада. Следовательно, умень­шение радиоактивных изотопов в организме происходит по биоло­гическим закономерностям и по закону радиоактивного распада.
^ 5. НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ
Для оценки накопления радионуклидов используют такое коли­чественное понятие, как содержание конкретных радионуклидов или их общую активность в органе, ткани или во всем организме, кото­рая выражается в абсолютных единицах (Бк или Ки) или в относи­тельных единицах (% суточного или общего их поступления в орга­низм). Для оценки скорости накопления используют понятие кратность накопления, под которым понимают отношение полученной активности радионуклидов в органах и тканях к их еже­суточному поступлению в организм. Наибольшую опасность представляют те радионуклиды, которые имеют высокую кратность накопления. Это прежде всего изотопы йода, стронция и цезия.

У животных разных видов кратность накопления каждого из радионуклидов различна. По степени возрастания накопления строн­ция в скелете животные располагаются в следующем порядке: круп­ный рогатый скот < козы < овцы < свиньи < куры; по степени накоп­ления в мышцах и паренхиматозных органах – козы < крупный ро­гатый скот < овцы < куры. Цезий (137Cs) тоже наиболее интенсивно откладывается у кур и в меньшей степени в органах овец и крупного рогатого скота. С возрастом кратность накопления радионуклидов заметно снижается.

Всасывание 144Се, 106Ru в желудочно-кишечном тракте жи­вотных происходит очень слабо. Поэтому отложение их в органах и тканях животных незначительное. Напротив, продукты нейтронной активации (59Fe, 60Co, 65Zn) интенсивно резорбируются в желудочно-кишечном тракте и накапливаются в паренхиматозных органах, тканях и скелете, при этом в печени откладывается максимальное количество.

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.
^ 6. ВЫДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ИЗ ОРГАНИЗМА
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.

Скорость выведения радионуклидов зависит от их природы, а также от вида, возраста, физиологического состояния животных и ряда других факторов. Наиболее быстро из организма выводятся радионуклиды, депо­нирующиеся в тканях, где скорость обмена веществ высокая. Свободные радионуклиды быстрее выводятся из организма – это 131I, 106Ru, 132Те, 137Cs. Связанные с тканевым бел­ком и находящиеся в коллоидном состоянии радионуклиды выво­дятся медленнее – 140La, 144Ce, 147Pm.

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.).

Основным фактором, определяющим пути выведения радионуклидов из организма, являются их физико-химические свой­ства. Так, радионуклиды редкоземельных элементов независимо от пути поступления выводятся через желудочно-кишечный тракт и незначительно с мочой. Выведение же 91Y через почки происходит в 3 раза интенсивнее, чем через желудочно-кишечный тракт. При хроническом поступлении большое значение начинают приобретать характер кормления животных, полноценность и качество кормов, наличие кормовых добавок и другие факторы. При хроническом поступлении большая часть 131I и 137Се выводится через почки, тог­да как 60Со, 89, 90Sr, 106Ru, 104Ba удаляются из организма в ос­новном через желудочно-кишечный тракт.

Введение в рацион животных стабильного изотопа изменяет не только скорость экскреции радионуклида, но и роль выделительных систем в этом процессе. Так, добавление в корм поросятам стабиль­ного стронция уменьшает количество выводимого с мочой изотопа вдвое. Напротив, увеличение в рационе животных кальция примерно в 10 раз усиливало выведение 89Sr с мочой.

­Наиболее интенсивно с молоком 131I выводится в зимнее время. В конце беременности коров наблюдается увеличение поглощения йода молочной железой, достигающее своего максимума в период наиболее интенсивной лактации. Экскреция йода у коров связана с продуктивностью.

У мелких животных интенсивность поглощения йода щитовид­ной и молочной железами значительно выше, чем у крупных. Если у коров в щитовидной железе откладывается 10…20%, то с молоком выводится 6…8% поступившего орально 131I, то у коз и овец эти показатели практически одинаковы и колеблются в пределах 30…40%. Время, в течение которого исходное количество ра­дионуклида уменьшится вдвое, называют эффективным периодом полувыведения. Снижение концентрации радиоизотопов про­исходит за счет двух основных факторов: физического их распада и истинного выведения. Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, короткоживущих – периодом полураспада.

На эффективный период полувыведения влияют вид, возраст, функциональное состояние организма, особенности поступления, распределения радионуклидов и другие факторы. Например, 137Cs выводится из организма быстрее 90Sr, а йод быстрее, чем цезий. При этом выведение цезия и стронция у кур происходит быстрее, чем у крупного рогатого скота, овец, коз и свиней, за счет более интен­сивного обмена веществ. У поросят 20-100-суточного возраста эффективный период по­лувыведения стронция из костей составляет 114-124 сут. У подсвин­ков в возрасте 200 сут он увеличивается до 280 сут. Снижение концентрации строн­ция в скелете у молодых животных обусловлено в основном прирос­том костной ткани, а у взрослых – выведением его из организма.

­Среди органов и тканей, имеющих пищевое значение, скорость выведения из мышц и костей 137Cs и 90Sr всегда наименьшая. Такие ткани считают критическими и о пригодности продукции в пищу человека судят по содержанию радионуклидов в этих тканях.
^ 7. ПЕРЕХОД РАДИОНУКЛИДОВ ОТ МАТЕРИ К ПЛОДУ
В организм плода радионуклиды проникают через плаценту. Скорость перехода через плаценту у животных разных видов определяется особенностями ее строения и связана со сроками беременности. У сви­ней и лошаей, скорость проникновения 22, 24Na почти в 2 раза ниже, чем у жвачных животных. Это объяс­няется различной степенью контакта матери и плода, а, следователь­но, скоростью обмена кровью между ними. На различных сроках беременности скорость проникновения радионуклидов у одного и того же животного может меняться в несколько раз. Например, у коз в период с 9-й по 20-ю неделю радиоизотопы натрия проникают в организм плода через плаценту в три-четыре раза быстрее, чем в другие сроки. На проницаемость плаценты влияют также длительность цирку­ляции радионуклида в крови матери, состав рациона и другие фак­торы. При хроническом поступлении 90Sr с кормом в организм коров размеры перехода его в мышцы и паренхиматозные органы плода увеличиваются с возрастом последнего, достигая максимальных концентраций перед отелом.

Физико-химические свойства радионуклидов также вли­яют на переход их через плаценту в плод. С увеличением способно­сти образовывать комплексы в тканях организма уменьшается их переход в плод