71
растений, составом почвы). Радионуклиды, выпавшие на поверхность почвы, задерживаются в ее верхнем слое, постепенно мигрируя вниз по профилю. В конечном итоге происходит накопление радионуклидов в растениях с хорошо развитой и глубокой корневой системой. По степени накопления радиоактивных веществ растения располагаются в следующем порядке:
-табак (листья),
-свекла (корнеплоды),
-картофель (клубнеплоды),
-пшеница (зерно),
-естественная травяная растительность (листья и стебли).
Быстрее всего из почвы в растения поступают Sr90, Sr89, I131, Ba140 и
Cs137.
Есть и другие пути поступления радионуклидов в организм -
воздушный и кожный, но наибольшее значение имеет пищевой (алиментар-
ный) путь. Из-за большого объема легочной вентиляции воздушный путь представляет опасность, только в период рассеивания радионуклидов, после выброса в атмосферу.
В зависимости от природы радионуклида и химических его соединений процент всасывания его в пищеварительном канале колеблется:
- от нескольких сотых (редкоземельные элементы, включая лантаниды,
ниобий, цирконий);
-до нескольких единиц (полоний, висмут, барий) ;
-десятков (кобальт, железо, радий, стронций) ;
-сотен (калий, натрий, тритий) процентов.
Как правило, поступление радионуклидов через неповрежденную кожу незначительное. Легко всасывается в кровь через кожу только тритий.
В организме радионуклиды распределяются в соответствии с их химическими свойствами.
72
В зависимости от распределения в тканях организма радионуклиды различают:
- избирательно накапливающиеся в костях (стронций, кальций, барий и
др.),
- в печени до 60 % и частично в костях до 25 % (церий, лантан,
прометий),
-в мышцах (калий, рубидий, цезий),
-в селезенке и лимфатических узлах (ниобий, рутений),
-в щитовидной железе (радиоизотопы йода), где их концентрация может быть в 100.-.200 раз выше, чем в других органах и тканях,
-равномерно распределяются в тканях организма (тритий, углерод,
железо, полоний).
Механизм воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты, в том числе и на человека, состоит из несколько этапов.
На первом этапе (физико-химическом) в результате поглощения большого количества энергии излучения образуются ионизированные,
активные в химическом отношении атомы и молекулы. Этот этап продолжается тысячные и миллионные доли секунды. Возникает множество радиационнохимических реакций, которые приводят к разрыву химических связей. Вследствие первичной ионизации в воде образуются свободные радикалы (Н+, ОН~, Н°, °ОН, НО2°, Н202 и др.). Обладая высокой химической активностью, они реагируют с ферментами и тканевыми белками, окисляя или восстанавливая их, что приводит к разрушению молекул белка,
изменению ферментных систем, расстройству тканевого дыхания, глубоко-
му нарушению биохимических и обменных процессов в органах и тканях и накоплению токсичных для организма соединений.
Второй этап продолжается от нескольких секунд до нескольких часов и связан с воздействием ионизирующего излучения на клетки организма.
Поражаются структурные элементы ядер клеток и в первую очередь
73
дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Происходит повреждение хромосом,
которые являются ответственными за передачу наследственной информации.
Третий этап характеризуется воздействием излучения на организм в целом.
Его первые проявления могут возникать через несколько минут после облучения (в зависимости от полученной дозы), усиливаться в течение
нескольких месяцев и реализовываться через многие годы.
Органы и ткани имеют разную чувствительность к ионизирующему излучению. Для одних тканей и клеток характерна большая радиочувствительность, для других наоборот, большая радиоустойчивость.
Наиболее чувствительны к облучению кроветворная ткань, незрелые форменные элементы крови, лимфоциты, железистый аппарат кишок, половые железы, эпителий кожи и хрусталик глаза. Менее чувствительны хрящевая и фиб-
розная ткани, паренхима внутренних органов, мышцы и нервные клетки [13].
Различные клетки в широких пределах реагируют на |
значениям |
повреждающих доз. Молодые клетки соединительной ткани |
лишаются |
способности к восстановлению при облучении в дозе около 40 Гр, кроветворные клетки костного мозга полностью при дозе равной 6 Гр.
Поражающее действие излучения на живой организм зависит от величины поглощенной дозы и времени распределения ее в организме.
Одно и то же количество энергии излучения, поглощенное клеткой,
вызывает тем большее повреждение биологических структур, чем короче срок облучения. Большие дозы воздействия, растянутые во времени, вызывают существенно меньшие повреждения, чем те же дозы, поглощенные за короткий срок.
Облучение может вызвать незначительные повреждения, которые не дают клинической картины, вплоть до смертельных. Все виды облучения
(однократное острое, дробное или хроническое) увеличивают риск отдаленных эффектов - генетических нарушений и злокачественных образований.
[65, 75, 84].
74
Острое облучение при дозе 0.25 грей, не приводит к заметным изменениям в организме. При дозе от 0.25 до 0.5 грей, наблюдаются из-
менения показателей крови. Доза от 0.5 до 1 грэй вызывает значительное снижение количества лейкоцитов и тромбоцитов, изменяет обмен веществ,
нарушает иммунную систему. Пороговой дозой, вызывающей острую лучевую болезнь, принято считать 1 грей.
Опасность внутреннего облучения организма обусловлена попаданием и накоплением радионуклидов через продукты питания. Биологические эффекты воздействия аналогичны внешнему облучению.
Длительность внутреннего и внешнего облучения тканей зависит от периода полураспада радионуклида (Тф) и периода его полувыведения из организма (Т6). С учетом этих показателей вычисляется эффективный период
(Тэф), в течение которого активность радионуклида уменьшается вдвое.
У различных радионуклидов Тэф колеблется от нескольких часов и суток (I 131) до десятков (Sr90, Cs137) и тысяч лет (Ри239).
Биологическое действие радиоактивных веществ различных химических веществ носит избирательный характер.
Йод. Природный изотоп - I127. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами от 115 до 126 и от 128 до 141. Иод широко применяют в медицине, физической химии и биологии.
В первые недели после аварии на ЧАЭС основным дозообразующим радионуклидом был радиоактивный йод.
Радиоизотопы йода могут поступать в организм человека через органы пищеварения, дыхания, кожу (раневые и ожоговые поверхности). Основные цепочки поступления йода следующие:
атмосферный воздух - человек,
растения - человек,
растения - животное - мясо - человек,
растения - животное - молоко - человек,
растения - птица - яйцо - человек,
75
вода - гидробионты - человек.
Поступивщий в организм радиоактивный йод быстро всасывается в кровь и лимфу. В течение первого часа в верхнем отделе тонкого кишечника всасывается от 80 до 90 % йода. Существует закономерность накопления радиоактивного иода в органах и тканях. Органы и ткани можно расположить в следующей последовательности: щитовидная железа,
почки, печень, мышцы, кости.
Накопление I131 в щитовидной железе протекает быстро: через 2 часа после поступления содержание радионуклида составляет 5 - 10 % от введенного количества. Через 6 часов 15 - 20 % и через сутки 25 - 30 % от поступтвшего количества. Снижение уровня гормонов в организме под воз-
действием радиоактивного йода, приводит к нарушению нейроэндокринных связей в звене гипофиз - щитовидная железа. В последствии в процесс вовлекаются и другие эндокринные органы.
Основным путем выведения йода из организма являются почки. Из целостного организма и щитовидной железы период полувыведения (Т6)
радиоактивного иода составляет 138 суток, из печени, почек 7 суток.
Меры профилактики и первая помощь при поступлении радиоактив-
ного йода в организм заключаются в ежесуточном потреблении солей нерадиоактивного йода (йодида калия – 0.2 г, йодида натрия –0.2 г и др.
препаратов).
Цезий. Известно 23 изотопа цезия с массовыми числами от 123 до 132 и
от 134 до 144. Наиболее опасен радиоактивный изотоп Cs137, который искусственно занесен в окружающую среду. Период полураспада Cs137
составляет 30.2 лет. В организм человека Cs137 преимущественно поступает с пищевыми продуктами. Через органы дыхания
падает примерно 0,25 % вещества от всего количества. Практически весь поступивший в организм радиоактивный цезий всасывается желудочно-
кишечным трактом. Примерно 80 % его откладывается в мышечной ткани и
8 % в костях. По степени накопления все органы и ткани можно выстроить