Инкорпорированное (внутренее) облучение

 

Живой организм может получить дополнительное облучение не только за счет внешних источников излучения, но и при воздействии инкорпорированных радионуклидов, т.е. радионуклидов поступивших внутрь организма. Характер распределения радионуклидов в организме зависит от химических свойств элемента, формы вводимого химического соединения, от физиологического состояния организма.

В организм человека и животных радионуклиды могут попасть тремя путями: через легкие, через желудочно-кишечный тракт, через кожу.

Наиболее опасным для человека является поступление радиоактивных нуклидов через дыхательные пути, так как большая часть поступивших по этому пути нуклидов задерживается в организме на длительное время. Этому способствует большая поглощающая поверхность легочной ткани. Так, размеры поверхности альвеол у взрослого человека составляет примерно 100 м². Радиоактивность вдыхаемого воздуха обуславливается наличием в ее составе радиоактивных газов, радиоактивной пыли, аэрозолей, дыма. Доля радионуклидов, задержанная в дыхательной системе, зависит от природы и размера частиц, от объема легких, частоты дыхания. Хорошо растворимые в воде вещества быстро попадают в кровь (в течение нескольких минут), транспортируются по всему организму, откладываются в различных участках организма или выводятся. Нерастворимые частицы размером менее 0,5 мкм легко попадают в легкие и быстро выводятся с выдыхаемыми газами. Частицы размером 0,5 – 1 мкм почти полностью задерживаются в легочной ткани. Более крупные частицы, оседают в верхней части дыхательных путей, удаляются вместе со слизью в ротовую полость и поступают в желудочно-кишечный тракт. Частицы, осевшие в альвеолах, могут также захватываться фагоцитами и удаляться или мигрировать в лимфатические узлы, где могут находиться в течение нескольких месяцев или даже лет. Очень быстро всасываются в легких растворимые соединения трития, щелочных и щелочноземельных металлов. Плохо всасываются соединения тяжелых металлов: свинца, амереция, церия, германия и т.д. При вдыхании радиоактивных элементов, которые аккумулируются в легочной ткани, легкие могут стать критическим органом.

Второй путь поступления радионуклидов в организм – попадание их с питьевой водой и с пищей. Вода и пищевые продукты могут быть загрязнены искусственными радиоактивными соединениями, которые могут включаться в состав пищевых продуктов и по биологическим цепям. Судьба попавших в желудочно-кишечный тракт радионуклидов зависит от их растворимости в жидкой среде. Например, многие растворимые соединения редкоземельных и трансурановых элементов при щелочном значении рН тонкого кишечника превращаются нерастворимые гидрооксиды. Наоборот, плохо растворимые в воде вещества в желудочно-кишечном тракте превращаются в растворимые соединения и активно всасываются в кровь через кишечник. Поэтому в радиационной защите и радиоэкологии, критерием радиотоксичности того или иного нуклида является не его растворимость, а «транспортабельность» этого элемента в организме. Этот термин означает способность попавшего в организм нуклида всасываться в кровь и распространяться по всему организму. По скорости всасывания в желудочно-кишечном тракте радионуклиды можно расположить в следующий ряд: ²²Na > ¹³¹I > ¹³⁷Cs > ⁴⁵Ca > ^89,90Sr > ⁶⁵Zr > ⁶⁰Co > ⁵⁹Fe> ⁵⁴Mn >¹⁴⁰Ba >¹⁰⁶Ru >⁹⁵Zr ¹⁴⁴Ce >⁹⁰Y > ²³⁹Pu. Как видно из таблицы 3, галогены, щелочные и щелочноземельные металлы всасываются очень хорошо, в кровь поступает до 100 % попавших в желудочно-кишечный тракт элементов. Тяжелые и редькоземельные элементы в кишечнике образуют трудно растворимые соединения с фосфатами и жирными кислотами и поэтому всасываются очень слабо (до 2 % поступивших радионуклидов).

Таблица 3

Всасываемость некоторых химических элементов в желудочно-кишечном тракте животных

(Белов и др., 1999)

 

Элемент	Всасывание, %	Элемент	Всасывание, %	Элемент	Всасывание, %
Натрий		Стронций	9 - 60	Барий
Рубидий		Кобальт		Уран	3-6
Цезий		Магний		Иттрий	0,01
Йод		Свинец		Цирконий	0,01
Цинк		Полоний		Плутоний	0,01

 

 

Таким образом, значительная часть радиоактивных веществ, попавших в желудочно-кишечный тракт, может не всасываться в кишечнике и удаляться из организма. Однако, и в этом случае, они находятся в желудочно-кишечном тракте около 1 суток. За это время происходит интенсивное облучение тканей желудочно-кишечного тракта, особенно, если нуклиды обладают a- активностью. Если инкорпорированные нуклиды обладают b-активностью или g -активностью, облучению подвергаются и другие органы, расположенные в брюшной полости и грудной клетке. Поэтому, при попадании в организм значительного количества радионуклидов с пищей и водой, критическим органом может стать желудочно-кишечный тракт.

Поступление радионуклидов через кожу. Радиоактивные соединения в составе жидкостей и газов могут проникать в ткани организма в значительных количествах через кожные покровы. Этот путь попадания для некоторых нуклидов сравним с ингаляционным путем и проникновением через желудочно-кишечный тракт. Так, при приеме радоновых ванн, через легкие поступает около 90 %, через кожу - около 5 % всего поступившего количества радона. Степень проникновения радионуклидов многократно повышается при наличии кожных повреждений (трещин, ссадин, царапин и т.д.).