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

Уран — широко распространенный радиоактивный элемент 3-й группы периодической системы элементов. Он относится к семейству актиноидов. В природе встречается в виде различных урановых минералов. Природный уран состоит из смеси ²³⁴U (Т1/2 = 2,45 • 10⁵ лет), ²³⁵U (Т1/2 = 7,04 • 10⁸ лет) и ²³⁸U (Т1/2 = 4,46 • 10⁹ лет). ²³⁴U и ²³⁸U находятся в равновесии, так как ²³⁴U является дочерним продуктом распада ²³⁸U. Уран относится к рассеянным элементам. Средняя концентрация U в земной коре составляет около 4 • 10^-6 г на 1 г породы, а в океанических водах — 1,3 • 10^-6 г на 1 л воды. Как радиоактивный элемент уран в значительной степени влияет на формирование естественного радиационного фона Земли, особенно в районах залегания урановых руд.

В микроколичествах уран содержится во всех растительных и животных организмах. Биологическое значение урана как микроэлемента остается неясным. В теле человека содержится 100 - 125 мкг урана, из которых 70 мкг депонировано в скелете. Эти величины могут широко варьировать в зависимости от содержания урана в пище. Вклад питьевой воды в суммарное поступление урана человеку незначителен. Суточное поступление с пищей оценивается в 1,9 • 10^-6 г и с воздухом — 7 • 10^-9 г. Выводится уран из организма с мочой и калом. Наряду с естественными радиоизотопами известно 11 искусственных радиоизотопов урана с массовыми числами 227 - 233, 236, 237, 239, 240.

Долгое время уран использовался в ограниченном количестве для изготовления красок и стекла. В настоящее время уран является основным энергетическим сырьем для получения ядерного горючего и как делящийся материал широко используется в ядерных боеприпасах.

²³⁸U и ²³⁵U — родоначальники двух радиоактивных семейств. ²³⁸U и ²³⁵U делятся спонтанно и при захвате медленных и быстрых нейтронов. Ядра ²³⁸U делятся только при захвате быстрых нейтронов, при захвате медленных нейтронов они превращаются в ²³⁹Рu.

На всех этапах использования урана, начиная с добычи уранововой руды, получения металлического урана и применения его в различных технологиях, человек подвергается не только радиационному воздействию урана и продуктов его деления (внешнему и внутреннему облучению), но и в первую очередь химическому действию металла, поступающего в организм, и действию других вредных факторов нерадиационной природы, сопутствующих технологическим процессам на всех этапах. Получают уран из урановых руд.

В производственных условиях наряду с внешним облучением уран может поступать в организм персонала ингаляционно. Пероральный путь не имеет большого значения. Количество урана, задерживаемого в ЖКТ и органах дыхания, зависит от дисперсного состава аэрозолей, их химического состава, уровня загрязнения атмосферы производственных участков. Мелкодисперсные аэрозоли образуются при механической обработке, сварке и прокатке металлического урана. Задержанный в легких уран накапливается в значительных количествах в лимфатических узлах. Всасываемость в желудочно-кишечном тракте нерастворимых соединений не более 0,01 - 0,1 %, растворимых —около 1 %. Большой всасываемостью, в том числе через кожу, характеризуются нитрат уранила, фторид уранила, хлорид уранила, диуранаты аммония и натрия. Нерастворимые соединения UO₂, U₃O₈ через кожу практически не всасываются. Лучше всасывается уран, поступающий в организм в форме органических компонентов; его всасываемость в ЖКТ и легких достигает 20 и 50 % соответственно.

В организме всосавшийся уран распределяется неравномерно. Основными органами накопления являются скелет, почки, селезенка и печень. В отдаленные сроки в скелете содержится более 90 % отложившегося в организме урана. На характер распределения оказывает влияние валентность урана. Шестивалентный уран накапливается в почках до 20 %, в скелете —10 - 30 % и в незначительном количестве откладывается в печени. Четырехвалентный уран накапливается в печени и селезенке до 50 %, в костях и почках до 10 - 20 %. Такое распределение связывают с тем, что четырехвалентный уран легко присоединяется к белкам и не проникает через мембраны, шестивалентный уран такими свойствами не обладает.

В ранние сроки воздействия преобладает химическая токсичность урана, в поздний — влияет радиационный фактор α-излучения. При этом следует учитывать химическое действие веществ, в состав которых входит уран, в производственных условиях, что особенно важно для фторида урана.

В профессиональных условиях при работе с металлическим ²³⁵U основной вклад в дозу внешнего γ, β-облучения кожи, хрусталика глаза вносят короткоживущие радионуклиды его продуктов распада. Поступивший в организм уран оказывает токсическое действие на все органы. Ведущую роль в механизме токсического действия нуклида отводят подавлению активности ферментов. Критическим органом являются почки, где уран концентрируется преимущественно в корковом слое. В моче появляются белок.

В начале XX века обратила на себя внимание высокая заболеваемость раком легких шахтеров на урановых рудниках (Чехия, Иоахимсталь). Около 50 % шахтеров умерли. Основную вредность оказывали радон и продукты его распада, откладывавшиеся в дыхательном тракте.

В последнее время появились сообщения об опасности загрязнения внешней среды при применении бронебойных снарядов, в которых используется обедненный металлический уран. Выпадающие на землю крупнодисперсные аэрозоли загрязняли местность в радиусе до 100 м. Уровни внешнего γ-облучения были повышены лишь в непосредственной близости от цели. Биологическая миграция такого урана крайне низка.

Источником загрязнения внешней среды ураном наряду с производственным циклом получения урана и его обработки были испытания ядерного оружия и радиационные аварии. Потенциальным источником могут явиться аварии при ликвидации ядерных боеприпасов.