Биологически значимые радионуклиды: Стронций. Источники поступления, миграция во внешней среде, метаболизм, токсичность, неотложная помощь и профилактика.

Стронций (Sr) — элемент 2-й группы Периодической системы. По физико-химическим свойствам он является аналогом кальция и в геохимических процессах его спутником. В организме взрослого человека содержится около 0,3 г стронция. Почти весь он находится в скелете. На другие органы приходится лишь 3,3 мг. Суточное поступление с пищей и водой составляет около 1,9 мг. Выводится из организма с фекалиями (1,5 мг) и мочой (0, 34 мг). Физиологическое значение стронция остается неясным.

Наибольший практический интерес представляют ⁸⁹Sr (Т1/2 = 50,5 сут) и ⁹⁰Sr (T1/2 = 29,1 года), характеризующиеся большим выходом в реакциях деления урана и плутония.

Основным источником загрязнения внешней среды радиоактивным стронцием были испытания ядерного оружия и аварии на предприятиях топливно-ядерного цикла. Атмосфера — первичный резервуар ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr, откуда радионуклиды поступают на сушу и в гидросферу. Осаждение определяется гравитацией, адсорбцией на нейтральной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и удалением атмосферными осадками (дождь, снег). Время пребывания радиоактивных аэрозолей в атмосфере составляет 30—40 сут, в стратосфере — несколько лет. Вследствие различных периодов полураспада соотношение ⁸⁹Sr : ⁹⁰Sr в выпадениях постоянно меняется. В начальный период после взрыва в выпадениях преобладает ⁸⁹Sr, а затем ₉₀Sr. В начальном периоде ⁸⁹Sr является одним из компонентов загрязнения внешней среды в зонах ближних выпадений радионуклидов.

Источником загрязнения внешней среды, как уже отмечалось, были и остаются предприятия атомной энергетики. В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов незначительны. В условиях аварий, особенно крупных, выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов стронция, могут быть значительными. Примером являются известные аварии на промышленном реакторе в Уиндскейле (1957) и ЧАЭС (1986).

Выпавший на поверхность Земли радиоактивный стронций включается под влиянием природных факторов в процессы миграции. После атмосферы почва становится его важнейшим депо. Радионуклиды мигрируют в горизонтальном и вертикальном направлениях. На их миграцию существенное влияние оказывают их физико-химические свойства, климатические условия, рельеф местности, вид почвы, гидрологический режим, характер растительности, агрохимические особенности ведения сельского хозяйства и др. В глобальных выпадениях ⁹⁰Sr практически водорастворим и в почве находится в подвижной форме, что имеет принципиальное значение в процессах его миграции.

Почва —> растения — начальное звено большинства пищевых цепочек экологического цикла переноса радиостронция из внешней среды человеку. В растения радионуклиды могут поступать в результате непосредственного загрязнения наземных их частей в момент выпадения, пылеобразования и поглощения из почвы через корневую систему. Радиоактивные частицы с растений смываются дождем, сдуваются ветром и т. д. Время их удержания зависит от размера и вида растений. Для умеренного пояса оно составляет 1—5 нед, в среднем 2 нед. Осевший на растения радиостронций всасывается в результате активных биологических процессов. Интенсивность всасывания зависит от растворимости частиц и вида растений и может достигать нескольких процентов.

Усвоение радиостронция из почвы определяется его биологической доступностью, прежде всего растворимостью, агрохимическими свойствами почвы, видом растений. Животным радиоактивный стронций в основном поступает с кормом и в меньшей степени с водой (около 2 %). Переход нуклида зависит от его биологической доступности, видовых и возрастных особенностей животных и их физиологического состояния. В крови стронций циркулирует в некомплексной форме и лабильно связан с белками.

У лактирующих животных стронций в значительных количествах выводится с молоком. Суточное выведение у коров разной продуктивности достигает 0,2 - 5 %, у коз 1,3 %, у овец 1-6 % в 1 л от суточного поступления. Из глобальных выпадений содержание ⁹⁰Sr в молоке колеблется от 0,3 - 0,8 % в 1 л суточного поступления. Переход ⁹⁰Sr из корма в молоко коров оценивается в 0,1 % на 1 л удоя, а при хроническом поступлении нуклида — в 0,2 - 0,3 % в 1 л. Переход ⁹⁰Sr из рациона в яйцо не превышает 40 % суточного поступления радионуклида, а у низкопродуктивных кур может достигать 60 %. Содержание стронция в скорлупе достигает 96 %, в желтке и белке содержится соответственно 3,5 и 0,2 %.

Выводится стронций из организма в основном через кишечник. Биологическое действие радиоактивного стронция многообразно и связано с распределением поступившего в организм нуклида и формируемых доз. При поступлении равных количеств ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr величины поглощенных доз и время их формирования различны, что связано с большим периодом полураспада ⁹⁰Sr.

Техногенное радиоактивное загрязнение внешней среды стало источником хронического внешнего и внутреннего облучения населения. Облучение, как правило, носит комбинированный характер — сочетание внешнего и внутреннего сложными смесями радионуклидов. Свой вклад в облучение вносят и радиоизотопы стронция. В СССР проведено 32 наземных взрыва (из них 30 — на Семипалатинском полигоне), из которых при 4 взрывах за пределами полигона в ближней зоне сформировались локальные радиоактивные следы.

В подавляющем большинстве населенных пунктов дозы облучения были на уровне доз от глобальных выпадений, которые, по оценкам НКДАР, в среднем составляли 4,5 мЗв. Вклад внутреннего облучения за счет перорального и ингаляционного поступлений радионуклидов и внешнего облучения составил соответственно 72,5 и 24 %. Основное значение в длительном формировании доз имели ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr.

1. В регионах радиоактивного загрязнения необходимы следующие меры защиты населения:

• снижение содержания радионуклидов в растительных и животных продуктах питания с помощью агромелиоративных и зооветеринарных мер. У животных, получавших сорбенты стронция (сульфат бария, бентонит и на их основе модифицированные препараты), при аварии на ЧАЭС с помощью указанных мер удавалось добиться 3— 5-кратного снижения депонирования радионуклидов в костной ткани;

• технологическая переработка загрязненного сырья;

• кулинарная обработка пищевых продуктов, замена загрязненных пищевых продуктов на чистые.

2. При работе с радиоактивным стронцием необходимо соблюдать санитарные правила и нормы радиоактивной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.

3. Неотложная помощь при загрязнении кожных покровов: обработка 5 % раствором пентацина, 5 % раствором Na₂-ЭДТА, раствором лимонной или соляной кислоты, препаратом «Защита», моющими порошками, мылом.

4. При пероральном поступлении радиостронция назначают адсобар или сульфат бария (25 г на 200 мл воды), альгинат натрия (15 г на 200 мл воды), полисурмин (4 г на 200 мл воды). Обильное промывание желудка, рвотные средства, мочегонные, клизмы. При поступлении радиостронция в органы дыхания — обильное промывание носоглотки и полости рта, отхаркивающие препараты и те же средства, что и при пероральном поступлении нуклида.

5. В условиях хронического поступления радиостронция для снижения его всасывания назначают альгисорб — модифицированный альгинат кальция: взрослым и детям старше 14 лет по 5 г 3 раза в день, детям от 6 до 14 лет — по 3 г 3 раза в день, детям от 1 года до 6 лет — по 1,5 г 4 раза в день.

6. Все защитные мероприятия следует проводить под постоянным дозиметрическим контролем внешней среды, оценивая внешнее загрязнение и поступление радионуклидов в организм.

7. В профилактике последствий облучения большое внимание следует уделять повышению резистентности организма пострадавших (рациональное питание, здоровый образ жизни, спорт и др.).

Таким образом, радиоактивный стронций (⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr) относится к биологически значимым радионуклидам и характеризуется высокой токсичностью. Его доля в глобальном радиоактивном загрязнении внешней среды и облучении населения значительна. Облучение носит хронический комбинированный характер. Дозы облучения в подавляющем большинстве случаев можно отнести к категории малых с низкой мощностью.