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

Плутоний — трансурановый элемент. Известны радиоактивные изотопы с массовыми числами 232-246. Практическое значение имеют ²³⁸Рu и ²³⁹Рu. Стабильные изотопы плутония в природе не обнаружены.

Радиоизотопы плутония получают в промышленных урановых реакторах. Тяжелые изотопы получают облучением ²³⁹Рu нейтронами. ²³⁹Рu наряду с ²³⁵U используют в ядерных и термоядерных боеприпасах, а также в качестве ядерного горючего на АЭС. ²³⁸Рu нашел широкое применение для изготовления атомных электрических батарей, источников питания для электрокардиостимуляторов, получения энергии в космических аппаратах.

Наиболее значимым источником загрязнения внешней среды плутонием были испытания ядерного оружия. Источником загрязнения были и остаются некоторые этапы топливно-ядерного цикла, аварии на АЭС и аварии на летательных аппаратах, где плутоний используется как источник энергии. В 1969 г. при сгорании навигационного спутника в атмосферу поступило 0,63 ТБк²³⁸Рu. Потенциальным источником также могут быть аварии при уничтожении накопленных ядерных боеприпасов, которое проводится в настоящее время в широких масштабах. Следует отметить, что ²³⁹Рu в ничтожно малых количествах образуется в урановых рудах в результате действия нейтронов на ²³⁸U. Его содержание колеблется от 0,4 до 15 частей на 1012 частей урана.

Миграция плутония во внешней среде связана с растворимостью его соединений в природных средах, что имеет решающее значение в перемещении нуклида в цепи: почва (вода) -> растения -> животные -> человек. При испытаниях ядерного оружия плутоний поступал в окружающую среду в форме окислов и отдельных атомов. Тугоплавкие оксиды плутония практически нерастворимы. Плутоний в виде атомов и их соединений более растворим. Плутоний в выбросах атомной энергетики (переработка отработанного топлива) представлен в основном растворимыми формами, а также комплексными соединениями с органическими лигандами.

В настоящее время основным резервуаром плутония являются почва и донные отложения водоемов (более 99 % количества, поступившего во внешнюю среду). В биологических компонентах экосистем содержится менее 1 %. В зависимости от источника поступления и состава почвы до 10 % плутония может находиться в растворимой форме, доступной для усвоения растениями.

В организм человека плутоний может поступать через органы дыхания, кожные покровы, ожоговые поверхности, раны и перорально. Ингаляционный путь поступления при вдыхании загрязненного воздуха в производственных условиях является наиболее значимым и потенциально опасным, что связано со значительными объемами потребления воздуха и большой поверхностью легких. Задержка в дыхательной системе аэрозолей плутония зависит от дисперсного состава и объема дыхания. Задержка происходит в результате инерционного осаждения, осаждения под действием силы тяжести (седиментации), диффузии и броуновского движения. Инерционное осаждение характерно для верхних дыхательных путей (носоглотка, трахея, бронхи), где задерживаются частицы крупнее 1 мкм. Частицы размерами менее 0,1 мкм задерживаются в альвеолах в результате броуновского движения и диффузии. В легких плутоний оседает неравномерно, что приводит к неравномерному облучению органа. В местах депонирования формируются дозы, во много раз превышающие среднетканевую. Особенно интенсивному облучению подвергаются лимфатические узлы.

Пероральное поступление определяется содержанием нуклида в пищевом рационе. 70-90 % ингалированного нуклида в процессе механического очищения легких поступает через ротовую полость в кишечник.

Через кожу, раны и ожоговые поверхности плутоний может поступать в форме порошков и растворов. Перкутанный путь поступления имеет значение в профессиональных условиях, особенно «раневое» поступление из-за нарушения техники безопасности. Через кожу плутоний всасывается медленно. Особенно быстро нуклид всасывается в растворимой форме через глубокие повреждения.

Независимо от пути поступления плутония в организм органами основного депонирования являются скелет и печень. Депонируется нуклид и в других органах. Накопление печенью растворимых соединений нуклида достигает 80-90 %, а слаборастворимых — около 40 % от содержания в организме. В печени плутоний образует прочные соединения с гамма-глобулином. Выводится нуклид крайне медленно. Т_эфф (время, в течение которого выводится 50 % нуклида) достигает 40 лет.

Из крови плутоний поступает также в скелет. Сначала происходит коллоидная сорбция нуклида на поверхности структур костной ткани, а затем он проникает в глубину, задерживаясь в течение длительного времени. Эффект оценивают примерно в 100 лет. Накопление плутония в костях может привести к остеоалгическому синдрому, связанному с развитием склеротических процессов.

Плутоний — один из наиболее токсичных радионуклидов, характеризующихся высокой удельной активностью. Биологическое действие определяется α-излучением. При инкорпорации нуклида энергия α-частиц полностью реализуется.

При ингаляционном поступлении нуклида у животных в отдаленные сроки наблюдали развитие склеротических процессов, сопровождавшихся сердечно-сосудистой патологией, развитием дистрофических процессов в печени с нарушением функции органа. Развитие склеротических процессов отмечали и в других органах. В отдаленные сроки у животных регистрировали опухоли легких, остеосаркомы, опухоли печени, эндокринных органов, лейкозы. Минимальное недействующее количество плутония по выходу опухолей составляет 0,3 кБк/кг.

Практический интерес представляют клинические наблюдения за поступлением плутония персоналу в производственных условиях. При поступлении больших количеств (сотен кБк) регистрировали развитие острого интерстициального пневмонита с летальным исходом. Поступление десятков кБк приводило к развитию пневмосклероза. Распространенность процесса и его тяжесть возрастали с увеличением поглощенной дозы, а латентный период сокращался. Развитие склероза является основной неопухолевой формой отдаленной патологии. Склероз обычно носит очаговый характер. Развитие легочной недостаточности сопровождается соответствующими нарушениями сердечно-сосудистой системы.

Наиболее опасны канцерогенные эффекты. Опухоли в легких развивались у облученных в широком диапазоне доз — от 0,8 до 100 Зв. Минимальная канцерогенная доза для оксида плутония равна 0,8 Зв. Дозы, не вызывающие опухоль, меньше 0,4 Зв. Минимальная доза для индукции остеосарком равна 1,4 Зв.

У персонала плутониевого завода, работавшего с растворимыми и нерастворимыми соединениями плутония, увеличение частоты рака легкого зарегистрировано через 18 лет после начала работы.

Для принятия эффективных мер защитычи снижения дозы облучения необходимо уточнить:

• химическую форму соединения;

• результаты первичной радиометрии;

• время и пути поступления радионуклида в организм;

• состояние пострадавшего.

Основными мерами неотложной помощи являются снижение всасывания поступившего в организм плутония и ускорение его выведения. Для этого под радиометрическим контролем проводят обмывание водой тела пострадавшего с применением моющих средств («Защита-7», паста-11 или 115), очистку слизистых оболочек рта и носа водой или 2 % раствором двууглекислого натрия (пищевая сода), промывают желудок, дают рвотное (апоморфин 1 % — 0,5 мл), слабительные, мочегонные (фонурит — 0,25) средства, кишечник очищают с помощью обильных очистительных клизм, дают адсорбенты (активированный уголь, пектин). Эффективным средством является цинкацин. Подобно пентацину, он связывает плутоний в устойчивые нерастворимые комплексы. Цинкацин более эффективен, чем пентацин. Разовая доза цинкацина равна 0,25 г (5 мл 5 % раствора, при ингаляционном введении — 10+20 мл 5% раствора). Внутривенно препарат вводят капельно с изотоническим раствором натрия хлорида. Длительность курсов лечения определяется количеством поступившего в организм плутония и варьирует от 7—10 дней до 1—2 мес. При необходимости курс лечения повторяют через 1—2 мес. Лечение проводят чередованием ингаляционного и внутривенного введения препарата.

Дезактивацию глубоких ран выполняют путем обкалывания ран 5 % раствором цинкацина. При необходимости плутоний удаляют из раны хирургическим путем. Для дезактивации ран и ожогов используют растворы различных комплек-сообразователей (ЭДТА, ДЭЭТА, ДТПА и др.) с применением моющих средств («Защита-7», паста-11 или 115). Лечение проводят под контролем выведения плутония из организма с мочой и калом.