Краткая характеристика радионуклидов

Йод-131. Природный изотоп — 427J. Радиоактивные изо­топы имеют массовое число (А) 115—126, 128—141. Практи­ческое значение имеют йод-125, -129, -131, -132, -133. Йод-131—Т1/2 = 8,04 суток, характерен р- распад. При рас­паде излучаются также гамма-лучи, дочерний продукт рас­пада (выход) — ксенон-131. Особенно широко применяется в медицине с целью диагностики и лечения.

Источниками загрязнения внешней среды являются ядер­ные взрывы и предприятия ядерно-энергетического цикла. Йод характеризуется высокой миграционной способностью. Поступая во внешнюю среду и включаясь в биологические цепи миграции, он становится источником внешнего и внут­реннего облучения.

Радиоактивные изотопы могут поступать в организм че­ловека через органы пищеварения, дыхания, кожу (1—2 % от резервировавшегося через органы дыхания), раневые и ожоговые поверхности.

Основными цепочками поступления йода являются: рас­тения — человек; растения — животные — мясо — человек; растения — животные — молоко — человек; растения — птица — яйца — человек; вода — человек; вода — гидробион-ты — человек.

Как источник поступления в организм человека йода осо­бое значение могут иметь продукты питания животного и растительного происхождения, особенно молоко, свежие мо­лочные продукты, листовые овощи. У коз и овец в молоке концентрация йода-131 выше, чем у коров. Йод-131 в значи­тельных количествах переходит в яйца птиц.

Величина и скорость всасывания и накопления радио­нуклида в органах, скорость выведения из организма зави­сят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов. В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы фор­мируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могут в 2—10 раз превышать дозы облу­чения железы взрослых.

Йод, поступающий в организм, быстро всасывается в кровь и лимфу, концентрируется в органах и тканях в следу­ющем убывающем порядке:

щитовидная железа, почки, печень, мышцы, кости. Очень быстро идет накопление йода в щитовидной железе. При гипертиреозе (повышенной функции щитовидной железы) на­копление йода в железе протекает быстрее и через сутки дос­тигает 70—80 %. При гипотиреозе (пониженной функции щитовидной железы), напротив, накопление радионуклида замедляется и составляет 5—10 %. В нормально функциони­рующей железе свыше 90 % йода связано с белками.

Из организма беременной женщины радиоактивный йод переходит к плоду через плаценту. С увеличением срока бе­ременности уровни перехода повышаются. В щитовидной железе накапливается до 50—60 % йода, содержащегося в теле плода. В железе плода формируются дозы, в десятки раз большие, чем в железе беременной женщины.

Основным органом выделения йода-131 являются почки. Однако данный радиоизотоп частично может выводиться с молоком кормящих матерей, с калом, потом, через органы дыхания.

Период полувыведения: из целостного организма — 138 суток, щитовидной железы —138, печени —7, почек —7, се­лезенки — 7, скелета —12 суток (период полувыведения —время, в течение которого выводится половина поступивше­го радионуклида).

При пероральном (через рот) поступлении йода-131 могут быть радиационные поражения легкой, средней и тяжелой степени в зависимости от количества поступившего радиои­зотопа. При ингаляционном поступлении токсичность его примерно в 2 раза выше, что связано с большей площадью контактного бета-облучения.

При поступлении небольшого количества йода-131 отме­чается нарушение функции щитовидной железы, незначи­тельные изменения крови и некоторых показателей обмена веществ и иммунитета. Облучение щитовидной железы в до­зах порядка десятков грей вызывает снижение ее функции (гипофункция). При дозе несколько грей происходит повы­шение функции железы (гиперфункция), которое может сменяться состоянием гипофункции. Нарушение функции железы проявляется не только в уменьшении секреции гор­монов, но и в снижении их биологической активности.

Опасность облучения щитовидной железы в дозах десят­ка сантигрей связывают с бластомогенными эффектами. Ста­тистически значимое учащение опухолей железы отмечено при дозе облучения 0,5 Гр. У женщин и детей опухоли возни­кают в 2—2,5 раза чаще, чем у мужчин. В зависимости от до­зы облучения латентный (скрытый) период может достигать 25—40 лет; у детей он короче — около 10 лет. В Беларуси это проявилось уже через 4—5 лет. По данным профессора Е. Демидчика, в 1993—1994 годах такие заболевания устанавли­вались ежегодно у 80—100 детей и у 200 взрослых. К сожа­лению, темпы роста больных пока не снижаются. За послеаварийный период заболеваемость раком щитовидной железы возросла у детей в 50 раз, у взрослых — в 1,8 раза.

Цезий-137, -134. Природный стабильный изотоп-¹³³Cs. Известно 23 радиоактивных изотопа с А 123 —132, 134—144. Наибольшее практическое значение имеет це­зий-137.

Цезий-137 — Т 1/2 = 30 лет, характерен бета-распад, до­черний радионуклид — барий-137 стабильный. Цезий-137 — Т 1/2 = 2,062 года, бета-распад.

В небольших количествах радиоактивные изотопы цезия содержатся практически во всех объектах внешней среды. Изотопы цезия-137,-134 образуются при делении ядер ато­мов тяжелых элементов в ядерных реакторах или при ядер­ных взрывах, а также с помощью ускорителей заряженных частиц. Цезий-137, 134 применяется в химических и радио­биологических исследованиях, в гамма-дефектоскопии. Це­зий-137 используют в качестве источника гамма-излучения при лучевой терапии, а также для радиационной стерилиза­ции. Изотопы цезия поступают в организм через желудоч­но-кишечный тракт (ЖКТ) и органы дыхания. При любом поступлении в организм они хорошо всасываются. Всасыва­ние цезия-137 в ЖКТ животных составляет 100 %.

Через дыхательные пути поступление цезия-137 в орга­низм человека составляет 0,25 % величины, введенной с пи­щевым рационом. Цезий, попав в кровь, сравнительно рав­номерно распределяется по органам и тканям. Путь поступ­ления и вид животного не влияют на характер распределе­ния изотопа.

В условиях длительного, постоянного поступления це­зий-137 депонируется в организме до определенной величины. Выведение цезия-137 из организма происходит в основ­ном через почки. За месяц выделяется до 80 % введенного количества. При хроническом поступлении изотопа в орга­низм после достижения равновесного состояния выделение цезия-137 с мочой и калом постоянно. Отмечено выделение цезия-137 с молоком кормящей самки и его прохождение че­рез плацентарный барьер.

Период полувыведения: из организма — 70 суток, из мышц, легких, скелета — 140 суток.

Существуют гигиенические нормативы, предусмотрен­ные для различных категорий населения: для категории А: цезий-137 — ПДП (предельно допустимое поступление ради­онуклида через органы дыхания) — 5,910⁶ Бк/год, це-зий-134 — 35,210⁵ Бк/год. Для категории Б — цезий-137 — ПГП (предел годового поступления в организм) — 5,9 10⁵ Бк/год, цезий-134 — 35,2-Ю⁴ Бк/год.

Стронций-90. Природный стронций состоит из смеси ста­бильных изотопов: стронций-84, -86, -87, -88. Известны ра­диоактивные изотопы с массовыми числами 77—83, 85, 89—99. Наибольший токсикологический интерес представ­ляют стронций-85, -89, -90. Стронций-90 — Т 1/2 - 29,12 го­да, бета-распад. Дочерний радионуклид (выход) — иттрий-91 радиоактивный.

Стронций-90, как аналог кальция, активно участвует в обмене веществ у растений. Из стратосферы, в которой нахо­дится в верхних слоях, он выпадает на почву. В растения стронций-90 может поступать непосредственно при прямом загрязнении листьев или из почвы через корни. Относитель­но большое количество радионуклида накапливают бобовые растения, корне- и клубнеплоды и злаки.

При делении урана-235 образуются стронций-88, -89, -90 в ядерных реакторах.

Радиоактивный стронций поступает в организм через ЖКТ, легкие, кожу, быстро всасывается из легких. Уровни всасывания из ЖКТ колеблются от 5 до 100 %.

Величина всасывания радионуклида из ЖКТ уменьшает­ся с увеличением возраста, с повышением содержания каль­ция и фосфора в диете, при введении высоких доз тироксина. Всасывание стронция увеличивается в период лактации. Не­зависимо от пути и ритма поступления в организм раствори­мые соединения радиоактивного стронция избирательно на­капливаются в скелете. В мягких тканях задерживается ме­нее 1 %.

Путь поступления влияет на величину отложения строн­ция в скелете. Так, при интратрахеальном поступлении де­понируется 76 %, ингаляционном — 31,6, при пероральном — 20—60, на кожном — 7 %.

На поведение стронция в организме оказывает влияние вид, пол, возраст живого огранизмов, а также беременность, лактация и другие факторы. У животных в скелете самцов отложение этого радионуклида выше, чем у самок. Этих различий нет у старых животных. Кастрация самок способствует увеличению содержания нуклида в скелете, ко­торое становилось таким же, как и у самцов.

У взрослого населения, получавшего питьевую воду с по­вышенным содержанием кальция, накопление стронция-90 оказалось ниже, чем у лиц из контрольной группы (в сред­нем на 17 %). В костной ткани у мужчин стронций-90 и кальций накапливаются больше, чем у женщин.

Выведение стронция из организма происходит с калом и мочой. Короткий период полувыведения (из мягких тка­ней) — 2,5—8,5 суток, длинный (из костей) — 90—154 суток. Гигиенические нормативы для стронция-90: для категории А — ПДП (кость) —1,1 105 Бк/год; для категории Б —ПГП (кость) — 1,2-104 Бк/год.

Плутоний-239. Стабильных изотопов плутония не обнару­жено. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числа­ми 232—246. Практическое значение имеют плутоний-238 и плутоний-239. Плутоний-239 - Т 1/2 = 24 065 лет, аль­фа-распад (гамма); радионуклид (выход) уран-235 радиоак­тивный.

В природе плутоний-239 образуется в урановых рудах. Изотопы плутония получаются в урановых реакторах, а так­же образуются при испытаниях ядерного оружия.

Поверхностные слои почвы и донные отложения в насто­ящее время являются основным резервуаром плутония (бо­лее 99 % поступившего в окружающую среду элемента). Ос­новное количество плутония, находящегося в почве, присут­ствует в нерастворимой форме. В зависимости от источника поступления и состава почвы до 10 % всего количества плу­тония может находиться в растворимой, доступной для ус­воения растениями форме. Перераспределение соединений плутония по поверхности земли обусловлено в основном вет­ровым переносом и эрозией почвы. Отмечено, что наиболь­шие концентрации плутония имеют низкорослые растения (травы, лишайники, мхи).

Ингаляционное поступление изотопов плутония наблю­дается у работников плутониевых заводов, у проживающих вблизи предприятий по переработке ядерного топлива, у людей, вдыхающих глобальный плутоний. Концентрация плу­тония в легких людей увеличилась в период с 1953 года по настоящее время с 0,007 до 0,2 Бк/г. Период полувыведения плутония из легких человека составляет 250—500 суток.

При введении в ЖКТ небольших количеств плутония (мкг), близких к уровням, которые могут поступать в орга­низм при существующем загрязнении окружающей среды, его всасывание на порядок выше по сравнению с всасыванием больших количеств (мг) плутония. Установлено, что в профес­сиональных условиях в скелете и печени откладываются рав­ные количества плутония — по 45 %, период полувыведения из скелета равен 100 годам, из печени — 40 годам.

Токсическое действие определяется воздействием альфа-излучения на органы и ткани. Особую опасность представляет инкорпорация плутония, так как в этом случае энергия аль­фа-частиц будет реализована полностью. Различают острое, подострое и хроническое лучевое поражение плутонием.

Плутоний-239 в 2—45 раз токсичнее радия-226, в 45—200 раз токсичнее стронция.

Гигиенические нормативы: для категории А — плуто­ний-239 — ПДП — 1,7-103 Бк/кг; для категории Б — плуто­ний-239 — ПГП (легкие) — 1,7102 Бк/кг.

Сегодня в мире много людей, облученных плутонием. Плутоний концентрируется в жизненно важных органах — костном мозге, печени, что опасно для человека. До сих пор наука не дала ответа, как, в каких количествах распределя­ется этот элемент в разных частях организма. Известный ан­глийский физик-ядерщик Э. Войс с июля 1992 года стал вво­дить в свой организм плутоний-237 (естественно, в виде спе­циального раствора, инъекциями в кровь). До окончания эк­сперимента в московском докладе он обнародовал такие циф­ры: в печени задерживается 85 % плутония, 6—7 % — в кос­тном мозге, 10 % выводится из организма с мочой в течение трех месяцев.