Типы распределения радиоактивных элементов в организме

Типы распределения	Элементы
Равномерный	Элементы первой группы периодической системы – водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, хлор, бром и др.
Скелетный	Щелочноземельные элементы – бериллий, кальций, стронций, барий, радий, цирконий, иттрий, фтор и др.
Печёночный	Лантан, торий, плутоний, марганец и др.
Почечный	Висмут, сурьма, мышьяк, уран, селен и др.
Тиреотропный	Иод, бром, астантин

В отличие от внешнего облучения опасность радионуклидов, попавших внутрь организма, обусловлена следующими причинами:

1. Способность некоторых нуклидов избирательно накапливаться в отдельных органах, называемых критическими (например, до 30% йода накапливается в щитовидной железе, которая составляет только 0,03% массы тела), и, таким образом, отдавать свою энергию относительно небольшому объему ткани, создавая высокие локальные дозы излучения.

2. Значительное время облучения до момента выведения нуклида из органа или уменьшения активности вследствие радиоактивного распада нуклида. В наиболее общем случае экспоненциальной зависимости выведения радионуклидов из организма пользуются понятием эффективного периода полувыведения нуклида из организма:

Т_эф. = (3.1)

где Т_в – период полувыведения, Т_1/2 – период полураспада.

3. Высокая опасность воздействия плотноионизирующих альфа- и бета-излучений, которые несущественны при внешнем облучении вследствие низкой проникающей способности. Радионуклиды попадают в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожу или повреждения в ней. Отложение в организме нуклидов, попадающих через органы дыхания, как правило, выше, чем при заглатывании. Усвоение через неповрежденную кожу в 200–300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт. Только оксид трития, а также нитрат уранила и изотопы йода легко проникают через кожу и всасываются в кровь.

Концентрация нуклида, попадающего в критический орган и остающегося в нем некоторое время, изменяется в широких пределах. Это обусловлено различием в природе нуклидов и зависимостью от химической формы (например, в растворимом или нерастворимом соединении находится нуклид), а для легочного пути – размером аэрозольных частиц. В общем случае согласно рекомендациям МКРЗ для расчетов принимается диаметр аэрозолей 1 мкм и следующее распределение вдыхаемого вещества: выдыхается 35%, осаждается в верхних дыхательных путях 30%, осаждается в альвеолах легких 25%, около 8% откладывается в трахеях.

Биологические периоды полувыведения нуклидов из критических органов и тканей составляют от десятков суток (тритий, углерод-14, натрий-24) до бесконечности (полное усвоение стронция-90, плутония-239).

При случайном попадании радионуклидов в организм в опасных количествах принимают защитные меры, препятствующие отложению нуклидов и ускоряющие их выведение. Во-первых, механическое удаление нуклида, т.е. рвотные средства, повторное промывание желудка и кишечника, выдача адсорбентов нуклидов, обильное питье; для натрия-24, цезия-137 и трития применяют метод изотопного разбавления. Во-вторых, применяют метод замещения или комплексообразования: для радия-226, стронция-89, стронция-90, бария-90, бария-140 используют сульфат бария, глюконат кальция, хлористый кальций, хлористый аммоний; для йода-131 – йода-135 используют стабильный аналог в виде йодной настойки или таблеток йодистого калия.

Радионуклиды, попавшие в организм человека, называют инкорпорированными. При инкорпорировании радионуклидов с периодом полураспада более 10 лет на первый план выступает их химическая токсичность, для радионуклидов с периодом полураспада, равным 10 годам, проявляется в равной мере радиационная и химическая токсичность, а для радионуклидов с периодом полураспада менее 10⁴ и 10³ лет – преимущественно радиационная, вклад химической токсичности будет минимальным или вообще не проявляется. Однако исследований о химической токсичности стабильных ядер, образующихся в результате распада радионуклидов, нет. Например, высоко биологически активный цезий превращается после распада в барий, который образует химически токсичные соли (за исключением сульфата бария).

В отличие от бета – и гамма-излучателей постоянное воздействие альфа-излучателей не только не снижает своей эффективности по сравнению с однократным воздействием, но в ряде случаев оказывается более эффективным. Это приводит к высокой эффективности лучевых повреждений при длительном воздействии альфа-излучателей. Однако эти выводы неполны, так как в опытах исследуемыми биологическими эффектами были: продолжительность жизни, масса тела, ЛД_50/240. Очевидно, что более тонкие биологические эффекты, такие, как различные патологии, раковые опухоли и другие, могут иметь иную зависимость от длительности и интенсивности попадания радионуклидов в организм.