Тема 6 – Радиоактивность и её влияние на пищевую безопасность

110 лет назад человечество впервые узнало о существовании ионизирующего излучения и радиоактивности. В 1895 г. Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл неизвестные ранее Х-лучи, которые впоследствии в его честь были названы рентгеновскими лучами. Анри Беккерель в 1896 г., работая с солями урана, первым в истории человечества установил факт его естественной радиоактивности. Уже через год английский физик Эрнст Резерфорд показал, что излучение урана состоит из альфа- и бета-частиц.

Следующим большим шагом вперёд были исследования физиков Пьера Кюри и Марии Складовской-Кюри. Они получили около 1 г нового химического элемента, радиоактивность которого оказалась в миллион раз выше, чем у урана. Новый элемент получил название “радий” (от лат. radium-лучистый). За последующие 20 лет учёные обнаружили большинство химических элементов, обладающих естественной радиоактивностью.

Позже О. Ганн и Ф. Штрассман обнаружили в 1938 г., что атом урана при бомбардировке его нейтронами распадается на более лёгкие ядра, а К.А.Петржак и Г.Н.Флеров установили, что процесс деления ядер урана может происходить и самопроизвольно, без внешних воздействий. В дальнейшем эти положения легли в основу создания ядерных реакторов – специальных установок для осуществления цепной реакции деления.

Изучать биологическое действие невидимых радиоактивных излучений стали много позже. Первыми это испытали на себе исследователи, работавшие с радиоактивными веществами, не зная об их разрушительном биологическом действии. Так, А.Беккерель не только установил факт естественной радиоактивности, но и первым ощутил повреждающее действие радиации. Он в течение 6 ч носил в кармане жилета стеклянную пробирку с солями радия, подготовленную для демонстрации его свойств на конференции, а спустя 2 недели у него на коже под карманом образовалась длительно не заживающая язва. Это было первым столкновением человека с действием ионизирующего излучения. Уже через год после открытия В.К.Рентгена, в 1896 г., русский учёный И.Р.Тарханов писал: “Х-лучами можно не только фотографировать, но и влиять на ход жизненных функций”.

На основе таких открытий возникла ещё одна новая наука – радиобиология. Одним из основоположников радиобиологии по праву считается русский учёный Е.С.Лондон, который уже в 1903 г. описал смертельное действие лучей радия на организм некоторых животных, а впоследствии продемонстрировал высокую чувствительность кроветворных органов и половых желез к этому излучению. В 1904 г. Г.Петерсом обнаружено повреждение хромосом при облучении делящихся клеток радием, а в 1908 г. А.Бенжамином и А.Слюком установлено угнетение под воздействием ионизирующих излучений защитных сил организма – иммунитета.

История познания человеком радиоактивных свойств материи окрашена в трагические тона. Человечество дорогой ценой заплатило за получение сведений – ценой здоровья и жизни первых исследователей и первых врачей-рентгенологов. За первые 40 лет развития рентгенологии погибло более 200 врачей и рентгенотехников от так называемого рентгеновского рака, вызванного рентгеновским облучением. В 1959 г. в Германии издана “Книга почёта”, куда занесены фамилии 360 врачей, физиков, лаборантов и медицинских сестёр разных наций, в том числе 13 наших соотечественников, умерших от отдалённых последствий профессионального облучения. Люди никогда не забудут трагедии Хиросимы, Нагасаки, Чернобыля, не только унёсших одновременно жизни сотен тысяч людей, но продолжающие и сегодня творить своё чёрное дело – вызывать у облучённых людей заболеваемость лейкозами и злокачественными опухолями.

Радиоактивное излучение и её воздействие на человека стали в последние десятилетия для многих регионов планеты одним из основных токсикантов окружающей среды.

Радиоактивные вещества обладают радиоактивностью только, пока в них происходят ядерные превращения. По истечении определённого времени они становятся нерадиоактивными, превращаясь в стабильные изотопы. Для оценки продолжительности жизни радионуклида введено понятие – период полураспада – время, в течение которого радиоактивность вещества (или число радиоактивных ядер) в среднем уменьшается вдвое. Период полураспада различных радионуклидов колеблется в широких пределах – от долей секунды до многих миллионов лет.

Периоды полураспада некоторых радионуклидов, внесших значительный вклад в облучение населения и загрязнение территории после чернобыльской приведены ниже: йод-133 – 20,8 ч; йод-131 – 8,05 сут; цезий-144 – 284 сут; рутений-106 – 1 год; цезий-134 – 2,1 год; цезий-137 – 30 лет; стронций-90 – 28 лет; плутоний-239 – 20 000 лет.

Принято считать, что вещество становится нерадиоактивным по истечении 10 периодов полураспада.

Для измерения радиации существуют старые единицы – бэр, рад, кюри – и новые – беккерель, грей, зиверт. Однако эти единицы используются с приставками - кило (одна тысяча), милли (одна тысячная), микро (одна миллионная) или нано (одна миллиардная), так как даже новые единицы слишком малы или велики для определения доз радиации, которые с их помощью приходится измерять.

Бэр – биологический эквивалент рентгена. Эта единица служит для измерения степени биологического повреждения, вызываемым ионизирующим излучением. Бэр учитывает относительную биологическую эффективность энергии, поглощенной живой тканью. Один бэр приблизительно равен одному рентгену (1р=0,88 бэра) и производит то же биологическое действие. Для бета-, гамма- и рентгеновского излучения один рад равен приблизительно одному бэру. Для альфа-излучения рад эквивалентен 10…20 бэрам.

Кюри (Ки) – единица непосредственного измерения радиактивности, т.е. активности заданного количества определенного вещества. Один кюри равен 37 миллиардам распадов в секунду. Измеряя активность разных веществ можно определить, какое из них является радиоактивным. Один грамм радия – 226 имеет активность, равную одному кюри, а грамм прометия-145 – активность, равную 940 кюри.

Беккерель (Бк) – единица радиоактивности, равная одному ядерному превращению (или распаду) в секунду.

Грей (Гр) – единица измерения поглащенной дозы излучения, т.е. величина энергии, поглощенной единицей массы облучаемого вещества. В соответствии с системой СИ 1 Гр=1 Дж/кг=100рад.

Зиверт (Зв) – единица измерения эквивалентной дозы ионизирующего излучения. 1 Зв=100бэр.

Радиоактивный фон и проблемы его снижения. Возможные пути загрязнения пищевой продукции.

Путём анализа радиоактивного фона оцениваются возможные пути нагрузки на человека, загрязнения пищевых продуктов радиоактивными веществами, определяются меры профилактики.

Считают, что радиационный фон Земли складывается из трёх компонентов:

— космическое излучение;

— естественные радионуклиды, содержащиеся в земле, воде, воздухе, других объектах окружающей среды;

— искусственные радионуклиды, образовавшиеся в результате человеческой деятельности (например, при ядерных испытаниях); радиоактивные отходы, отдельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском хозяйстве.

Таблица 14. Природные источники ионизирующего излучения

Источники	Средняя годовая доза		Вклад в дозу,%
	мбэр	мЗв
Космос (излучение на уровне моря)	30	0,30	15,1
Земля (грунт, вода, строит. материалы)	50…130	0,5…1,3	68,8
Радиоактивные элементы, содержащиеся в тканях тела человека(40К, 14С, и др.)	30	0,30	15,1
Другие источники	2	0,02…1,0
Средняя суммарная годовая доза	200,0	2,0

до 1982 г Средняя суммарная годовая доза была равна 100 мбэр

микро - 10

Космическое излучение. Характеризуется потоком различных частиц, приходящих к нам из космического пространства. Подразделяется на первичное и вторичное. Первичное излучение включает первичное галактическое излучение, первичное солнечное излучение и излучение заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли (радиационный пояс Земли). Первичное галактическое излучение состоит на 90% из протонов высоких энергий и на 10% - ионов гелия ( ). “Возраст”, т.е. время прихода этого излучения из Галактики, - 2,5 – 33 млн лет. Первичное солнечное излучение происходит в виде вспышек на Солнце, что сопровождается освобождением большого количества энергии в области видимого, ультрафиолетового и рентгеновского спектров излучения. Наиболее сильные вспышки сопровождаются выбросом большого количества заряженных частиц, главным образом протонов -частиц. Первичное солнечное излучение обладает относительно низкой энергией, поэтому не приводит к существенному увеличению дозы внешнего излучения на поверхности Земли. Радиационный пояс Земли состоит из протонов и электронов с небольшим содержанием -частиц, которые захватываются магнитным полем Земли и двигаются по спирали вокруг его силовых линий.

В целом первичное космическое излучение почти полностью исчезает на высоте 20 км, его высокоэнергетические частицы взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя нейтроны, протоны и мезоны.

Население Земли практически подвергается воздействию вторичного космического излучения в результате образования космогенных радионуклидов. Последние возникают при взаимодействии частиц вторичного космического излучения с ядрами различных атомов, присутствующих в атмосфере. При рассмотрении вторичного космического излучения значительная роль отводится протонам высоких энергий, нейтронам и ионам, которые взаимодействуют с ядрами атомов воздуха, образуя новые вторичные частицы – каскады. Развитие этого процесса приводит к образованию ливней из числа вторичных частиц.

В настоящее время естественный радиоактивный фон в результате деятельности человека качественно и количественно изменился. Повышение естественного радиоактивного фона (ЕРФ) под влиянием новых видов технологической деятельности человека получило название “техногенно усиленного фона”. Примерами такой деятельности является широкое применение минеральных удобрений, содержащих примеси урана (например, фосфатных); увеличение добычи урановых руд; массовое увеличение числа авиационных перевозок, при которых космическое облучение растёт (таблица 23).

Среднегодовая эквивалентная доза облучения всего тела естественными источниками ионизирующих излучений примерно равна 1мЗв (100 мбэр). Однако с учётом техногенно усиленного фона, по данным ООН, значение эффективной эквивалентной дозы увеличилось в 2 раза – до 2 мЗв (200 мбэр) в год.

Таблица 15. Искусственные источники излучения

Источники	Годовая доза		Доля от природного фона, % (до 200 мбэр)
	мбэр	мЗв
1	2	3	4
Медицинские приборы (флюорография 370 мбэр, рентгеногафия зуба 3 мбэра, рентгеноскопия легких 2…8 мбэр)	100…150	1,0…1,5		50…75
Полёты в самолёте (расстояние 2000 км, высота 12 км) - 5 раз в год	2…2,5	0,02…0,05		1,0…2,5
Телевизор (просмотр программ по 4 ч в день)	1,0	0,01		0,5
АЭС (при стабильной работе)	0,1	0,001		0,05
ТЭЦ (на угле) на расстоянии 20 км	0,6…6,0	0,006…0,06		0,3…3,0
1	2	3		4
Глобальные осадки от испытаний ядерного оружия в окружающей среде	2,5	0,02		1,0
Другие источники (добыча нефти, руды, строительных и дорожных материалов)	40	-		-
Итого	150…200

Естественные радионуклиды. К ним относятся космогенные радионуклиды, главным образом , , , и радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды с момента образования Земли (включая их дочерние продукты распада). Основным источником облучения человека и загрязнения пищевых продуктов являются , ²³⁸U, - радионуклиды земного происхождения.

В настоящее время накоплен большой материал о содержании естественных радионуклидов в объектах окружающей среды, включая организм человека, продовольственное сырьё и пищевые продукты. Естественный радиационный фон постоянно изменяется вследствие неугомонной деятельности человека, распространения технологий переработки природных продуктов, содержащих радионуклиды.

Источники излучения:

• системы сигнализации;

• радиоприёмники, портативные радиопередатчики и другие системы радиосвязи, используемые, например, в больших зданиях;

• телефоны;

• медицинские приборы;

• электронные игры;

• устройства дистанционного управления;

• микроволновые печи;

• множительные устройства;

• генераторы сигналов;

Профессии с повышенным риском облучения:

• работники предприятий связи;

• инженеры-электроники;

• электрики;

• медицинские сёстры;

• мастера по ремонту телефонов;

• работники коммунальных служб;

Нарушения здоровья:

• патология родов в т. ч. преждевременные роды;

• катаракта;

• нарушение мозгового кровообращения и кальциевого обмена;

• головокружения;

• нарушения работы эндокринных желез;

• утомление;

• генетические нарушения;

• головная боль;

• сердечно-сосудистые заболевания;

• нарушения психики;

• увеличение количества лимфоцитов;

• раздражительность;

• лейкемия;

• мышечная слабость;

Основным источником природных радиоактивных элементов, поступающих в организм человека, являются пищевые продукты, причём суммарная радиоактивность растений в 10 раз выше, чем тканей животных.

Таблица 16. Удельная радиоактивность отдельных пищевых продуктов и воды по калию-40 и радию-226[65]

Продукт	Удельная радиоактивность, Бк/кг
	по калию-40	по радию-226
Пшеница	148,0	0,074…0,096
Картофель	129,5	0,022…0,044
Горох	273,8	0,090…0,870
Говядина	85,1	0,029…0,074
Рыба	77,7	0,015…0,027
Молоко	44,4	0,001…0,0099
Свинина	33,3
Масло сливочное	3,7	0,037…0,011
Вода речная	0,037…0,592	0,009…0,080

беккерель – единица радиоактивности, равная 1 ядерному превращению в 1 сек.

Комиссия Codex Alimentarius ФАО/ВОЗ приняла, что допустимые уровни радиоактивных веществ в загрязнённых пищевых продуктах, реализуемых на международном рынке и предназначенных для всеобщего потребления, составляет: для цезия и йода – 1 000 Бк/кг, для стронция – 100 Бк/кг, для плутония и америция – 1 Бк/кг. Для молока и продуктов детского питания допустимые уровни активности составляют: для цезия – 1000 Бк/кг, для стронция и ийода – 100 Бк/кг, для плутония и америция – 1 Бк/кг. По мнению ВОЗ, предлагаемые уровни основаны на критериях, обеспечивающих охрану здоровья и безопасноть населения.

Таблица 17. ВДУ суммарной активности цезия-134, цезия-137, строния-90 в продуктах питания и питьевой воде.

Продукты, питьевая вода	Активность и , Бк/л (Бк/кг)	Активность , Бк/л, (Бк/кг)
Хлеб и хлебопродукты, крупы, мука и сахар	370	37
Молоко и кисломолочные продукты, сметана, творог, сыр	370	37
Молоко сгущенное и концентрированное	1 110	111
Молоко сухое	1 850	185
Мясо говяжье, свиное, баранье, птицы, рыба, яйца (меланж)	740
Картофель, корнеплоды, овощи, столовая зелень, фрукты, ягоды	592	37
Консервы овощные и плодовые, соки, варенье, джемы, повидло, мёд	-	-
Сухофрукты	2 960	-
Детское питание всех видов	185	37
Грибы свежие, 55дикорастущие ягоды, чай	1 480	-
Грибы сушеные	7 400	-
Лекарственные растения	7 400	-
Воды питьевая	18,5	3,7

Бк/л (Бк/кг) – 1 ядерный распад в секунду – единица радиоактивности

Следует подчеркнуть, что поскольку у человека в процессе эволюции не выработались специальные механизмы от ионизирующих излучений, с целью предотвращения неблагоприятных последствий для населения, по рекомендации Международной комиссии по радиационной защите ожидаемая эффективная эквивалентная доза не должна превышать 5 мЗв (500 мбэр) за любой год радиоактивного воздействия.

Пути поступления радионуклидов в организм человека с пищей достаточно сложны и разнообразны. Можно выделить следующие из них: растение – человек; растение – животное – молоко – человек; растение – животное – мясо – человек; атмосфера – осадки – водоёмы – рыба – человек; вода – человек; вода – гидробионты – рыба – человек. Различают поверхностное (воздушное) и структурное загрязнение пищевых продуктов радионуклидами.

При поверхностном загрязнении радиоактивные вещества, переносимые воздушной средой, оседает на поверхности продуктов, частично проникая внутрь растительной ткани. Более эффективно радиоактивные вещества удерживаются на растениях с ворсистым покровом и с разветвлённой наземной частью, в складках листьев и соцветиях. При этом задерживаются не только растворимые формы радиоактивных соединений, но и нерастворимые. Однако поверхностное загрязнение относительно легко удаляется даже через несколько недель.

Структурное загрязнение радионуклидами обусловлено физико-химическими свойствами радиоактивных веществ, составом почвы, физиологическими особенностями растений. Радионуклиды, выпавшие на поверхности почвы, на протяжении многих лет остаются в её верхнем слое, постоянно на несколько сантиметров в год мигрируя в более глубокие слои. Это в дальнейшем приводит к их накоплению в большинстве растений с хорошо развитой и глубокой корневой системой.

Большой интерес представляют данные о степени накопления радионуклидов в тканях растений, используемых человеком и животными в пищу. Растения по степени накопления радиоактивных веществ располагаются в следующем порядке: табак (листья) > свекла (корнеплоды) > картофель (клубнеплоды) > пшеница (зерно) > естественная травяная растительность (листья и стебли). Быстрее всего из почвы в растения поступает стронций-90, стронций-89, йод-131, барий-140 и цезий-137.

Кроме пищевого имеются многие другие пути поступления радионуклидов в организм. К основным путям относят воздушный и кожный. Однако наибольшее значение имеет пищевой (алиментарный) путь. Лишь в период рассеивания радионуклидов после аварии или выброса в атмосферу наиболее опасен воздушный путь из-за большого объёма легочной вентиляции и высокого коэффициента захвата и усвоения организмом изотопов из воздуха. В зависимости от природы радионуклида и его химических соединений процент всасывания его в пищеварительном канале колеблется от нескольких сотых (цирконий, ниобий, редкоземельные элементы, включая лантаниды) до нескольких единиц (висмут, барий, полоний), десятков (железо, кобальт, стронций, радий) и сотен (тритий, натрий, калий) процентов. Всасывание через неповреждённую кожу, как правило, незначительно. Только тритий легко всасывается в кровь через кожу. Затем радионуклиды распределяются в организме человека в соответствии с их химическими составами.

Искусственные радионуклиды. Испытание ядерного оружия – один из самых опасных источников радиоактивного загрязнения окружающей среды. Образующиеся при делении радионуклиды проникают в организм человека через вдыхание заражённого воздуха, употребление в пищу загрязнённых продуктов, в результате человек подвергается внутреннему облучению; через воздействие на кожу радиоактивных веществ, находящихся в воздухе и на поверхности Земли, - внешнему облучению.

Научный комитет ООН по действию атомной радиации определяет 21 наиболее распространённый радионуклид, 8 из которых составляют основную дозу внутреннего облучения населения: углерод-14 ( ) ; цезий-137 ( ); стронций-90 ( ); рутений-106 ( ); церий-144 ( ); водород-3 ( ); йод-131 ( ); цирконий-95 ( ). Доза внешнего облучения формируется в основном за счёт радионуклидов: , его дочернего радионуклида (ниобий), , , , .

Наряду с испытаниями ядерного оружия , источниками загрязнения окружающей среды могут быть:

- добыча и переработка урановых и ториевых руд;

- обогащение урана изотопом , т.е. получение уранового топлива;

- работа ядерных реакторов;

- переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства;

- хранение и захоронение радиоактивных отходов.

В последнее время становится актуальной проблема радона (Rn), который образуется при естественном радиоактивном распаде радия. Радиоактивность радона в наружном воздухе обычно составляет 1-20, достигая в горных районах до 60 Бк/м и более, в воздухе жилых помещений порядка 50, в отдельных случаях до нескольких тысяч беккерелей на 1 м .

Определённую радиоактивность имеют такие строительные материалы (мкЗв/год): дерево – 0; известняк, песчаник – 1 – 100; кирпич, бетон – 100 – 200; естественный камень, производственный гипс – 200 – 400; шлаковый камень, гранит – 400 – 2000. Высокое содержание радона может быть в подземных питьевых водах.

Результаты эпидемиологических исследований свидетельствуют, что вдыхание жилищного воздуха, содержащего радон, приводит к возрастанию заболеваемости раком на 4-12%. Этот процент соответствует общему увеличению числа случаев рака на 1000 – 3000 в год (Германия) и на 20 000 случаев в США.

Следует отметить, что в наиболее развитых странах уровень фоновой радиации достигает 3…4 мЗв (300-400 мбэр) в год. Кроме того, за 15 лет (с 1971 по 1986 г.) в 14 странах мира на предприятиях атомной промышленности произошло 152 аварии разной степени сложности , с разными последствиями для населения и окружающей среды. Крупные аварии произошли в Великобритании, США и СССР, где самой крупной по масштабам загрязнения окружающей среды явилась авария, которая произошла в 1986 г. на Чернобыльской АЭС. Выбросы в атмосферу при аварии на ЧАЭС имели специфический состав – в первые недели после взрыва основным был радиоактивный йод-131, затем – радиоизотопы цезия-137 и цезия-134.

Для случаев возникновения радиационных аварий были разработаны временно допустимые уровни (ВДУ) и допустимые уровни (ДУ) поступления радионуклидов внутрь организма с учётом интегральных поглощённых доз за ряд последующих лет. Величину ВДУ активности радиоактивных веществ в продуктах питания в этих условиях рассчитывают чтобы дозы облучения тела человека не привысили 0,1 Зв/год, а дозы облучения щитовидной железы – 0,3 Зв/год.

Таблица 18. ВДУ активности йода-131в пищевых продуктах и питьевой воде.

Продукт, питьевая вода	ВДУ активности Бк/кг	Масса среднемаксимального потреблнения продукта в день
Молоко	3700	1 л
Творог	3700	100 г
Сметана	18500	200 г
Сыр	74000	50 г
Масло сливочное	74000	50 г
Рыба	37000	100 г
Зелень столовая	37000	100 г
Вода питьевая	3700	1 л

Следует отметить, что допустимый уровень (ДУ) активности радиоактивного цезия в молочных продуктах, принятых в странах Европы, колеблется в пределах от 370 Бк/кг (Германия) до 4 000 Бк/кг (Великобритания, Франция, Испания). В Японии величина принятого ДУактивности радиоактивного цезия в молочных продуктах наименьшая – 37 Бк/кг.

Пути поступления радионуклидов в организм животных

В организм животных радионуклиды поступают через желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути и через поверхность кожи. Если проницаемость кожи для радионуклидов принять за единицу, то в таком случае через дыхательные пути проникает радионуклидов в 10 000 раз больше, а через пищеварительный тракт – в 10 000 000 раз больше, чем через кожные покровы. Поэтому наибольшее значение следует придавать поступлению радионуклидов в организм животных и человека через пищеварительный тракт.

По данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации, полученным при изучении миграции радионуклидов после испытаний ядерного оружия, молоко оказывалось главным источником радиоактивного йода-131. Молоко, мясо и продукты их переработки являются основным источником поступления в организм человека цезия-137 (60-80%), а также стронция-90 (40-60%) с пищей.

Превалирующее значение в накоплении радионуклидов в организме животных имеет фактор радиоактивного загрязнения кормов. Потребление же воды, даже из загрязнённых источников, не вносит столь значительного вклада в накопление радионуклидов в организме животных. Эти же данные многократно подтверждены наблюдениями в зоне, непосредственно прилегающей к территории Чернобыльской АЭС.

Всасывание минеральных веществ в пищеварительном тракте животных зависит от физико-химических свойств радионуклидов и их биологической значимости, способности включаться в метаболические циклы. При этом радионуклиды в желудочно-кишечном тракте одновременно и адсорбируются, и в какой-то мере всасываются и выделяются. Эти процессы динамически взаимосвязаны, неразделимы и непрерывны.

Начальный этап пищеварения сопряжён с интенсивным выделением различных пищеварительных соков и интенсивным же перемешиванием пищи с соками. Образуется так называемый химус. Перемешивание химуса и его длительное пребывание в желудке обеспечивает переход в жидкую фазу химуса радионуклидов, адсорбированных на поверхности растения либо находящихся непосредственно в самом растении. Во всех отделах желудочно-кишечного тракта животных радионуклиды способны абсорбироваться, хотя и специфически и неоднозначно для каждого отдела. Так, в полости рта и пищеводе из-за кратковременного пребывания пищи радионуклиды практически не «усваиваются». Только у жвачных в рубце происходит усвоение радионуклидов йода, натрия, молибдена.

Самое активное всасывание радионуклидов осуществляется в кишечнике, особенно в подвздошной кишке (более 50%), что обусловлено длительностью пребывания химуса и высокой скоростью всасывания нуклидов в данном отрезке кишечника.

Одновременно с абсорбцией происходят и процессы экскреции, как отмечалось выше, благодаря тому, что часть радионуклидов, поступивших в кровеносное русло, выделяется с пищеварительными соками или переносится путём диффузии через слизистую в просвет желудочно-кишечного тракта. Например, если принять общую экскрецию стронция-90 за 100%, то на долю тонкого кишечника приходится около 65%, на долю желудка – 18%, а толстого отдела кишечника – 17%.

Следует всё же отметить, что показатели абсорбции-экскреции строго зависимы также от возраста и вида животных, от характера их кормления, от физических нагрузок, которые испытывают животные.

Многочисленные опыты, а также изучение последствий аварий на ядерных объектах позволили детально конкретизировать закономерности накопления и распределения в организме животных основной группы радионуклидов.

Было показано, что загрязнение радиоизотопами щитовидной железы, мышц, крови животных происходит за счёт радиоактивного йода, а в печени и скелете «складируются» преимущественно стронций, лантан, молибден, барий.

Определение степени загруженности радиоизотопами органов и тканей имеет значение для использования их в питании человека и формировании так называемых пищевых цепочек. Самая высокая концентрация стронция обнаруживается в скелете (раз в 10 выше, чем в мышцах). Также в 2-5 раз выше, чем в мышцах, определяется концентрация стронция в почках, лёгких и печени (субпродукты).

В послечернобыльской ситуации производственники, получающие животноводческую продукцию, сталкиваются с ситуацией длительного, хронического поступления радионуклидов в организм животного. Накопление радионуклидов в организме животных варьируется в широких пределах. Особенно высокое накопление радионуклидов происходит в организме молодых животных, оно в 6-7 раз превышает темп накопления в организме взрослых животных.

Если проследить накопление стронция в скелете, то в первые месяцы жизни оно идёт очень интенсивно и так продолжается 3-4 месяца. Затем наступает период так называемого равновесного состояния, когда, несмотря на продолжающееся поступление радионуклидов в организм, содержание стронция в скелете уже не увеличивается. Считают, что каждая новая порция стронция-90 уравновешивается стронцием, который выводится из организма в результате обменных процессов. Подобное равновесие у молодых животных наблюдается только спустя год после начала поступления стронция.

Поступление и фиксация стронция-90 в скелете животных пропорциональна уровню насыщения пищи кальцием. Однако профилактическое значение весомо только тогда, когда в организме имеется дефицит кальция. При кальциевом равновесии минеральные кальциевые добавки существенно не влияют на динамику фиксации радионуклида стронция.

После прекращения поступления стронция в организм животного он более активно выводится из тканей и мышц, но гораздо медленнее (в 5-10 раз) из костного мозга.

Закономерности накопления изотопов цезия в организме животных принципиально такие же, однако накапливается цезий в мягких тканях и мышцах. Важно то, что равновесное состояние наступает после поступления цезия в организм животного спустя 1 месяц. Особенно высокие концентрации цезия накапливаются в организме тех животных, которые преимущественно питаются калийсодержащей (а значит, и цезийсодержащей) пищей.

Динамика выведения цезия из организма различных животных также неодинакова. Так, треть изотопа, поступившего в мышцы крупного рогатого скота, выводится из организма спустя 3 дня, а остальной – спустя 2 месяца. У кур 90% всего изотопа выводится около 4 дней, и только 10% - на протяжении 26 дней.

Экскреция радионуклидов из организма животных осуществляется преимущественно через желудочно-кишечный тракт, и лишь изотопы йода выводятся в основном почками.

Переход радионуклеидов в продукцию животноводства.

Ряд радионуклидов, попадая в организм животного, переходит в продукцию животноводства.

Из большого количества радиоактивных продуктов наиболее опасными загрязнителями биологических объектов, в том числе продуктов животноводства, являются (t_0,5 28 лет) и (t_0,5 30 лет) (период полураспада). Так, стронций накапливается преимущественно в костном скелете, и, следовательно, его практически можно исключить из обихода, употребляя бескостные изделия.

Поступление радионуклида цезия в равной степени может быть связано с загрязнением мяса животных, а также с накоплением цезия в растительной пище, благодаря эффекту замещения калия при слабом калиевом насыщении возделываемых процессов.

Молоко преимущественно загрязняется йодов-131 и молибденом-99, что связано с использованием загрязнённой этими элементами растительной пищи животных.

Концентрация радионуклидов в молоке может варьироваться в широких пределах, и обуславливается индивидуальными особенностями животного, типом кормления, уровнем минеральной насыщенности питания.

Стойловое содержание и кормление животных низкоконцентратной пищей (с содержанием сырой клетчатки 3,3 кг/сутки) ведёт к двукратному снижению уровня цезия в молоке. В таких условиях концентрация радиоактивного йода снижается в молоке ещё больше – в 20 раз.

Уровень стронция в молоке изменяется в зависимости от текущего поступления изотопа, а при прекращении поступления радиоактивных веществ с рационом во время лактации содержание радионуклида в молоке постепенно уменьшается, вплоть до полного исчезновения через полгода.

Значительному загрязнению подвергаются обитатели водоёмов. Установлено, что вид и тип питания значительно влияют на степень накопления радионуклидов в тканях рыб. По этой величине их распределяют следующим образом: карп – густера – лещ – плотва – окунь – щука – судак – чехонь. Больше всего радионуклидов обнаруживается в жабрах рыб, чешуе, во внутренних органах, а меньше всего – в мышечной ткани.

Следует обратить внимание, что по замерам экологов при сравнении активности обнаруженного цезия-37 и стронция-90 в тканях пресноводных рыб в Белорусско-Украинском Полесье в доаварийный период и после катастрофы в Чернобыле, обнаружено повышение уровня цезия в реке Припять в 94,7 раз, в Киевском водохранилище – в 11,3 раза, в Каневском водохранилище – в 6,6 раза, и лишь в водохранилище Каховского моря уровень цезия был неизменным.

Необходимо помнить, что наиболее выраженным концентратором радионуклидов, как правило, являются донные отложения. Активность последних в послеаварийный период, как определяют, увеличилась в 100 раз.

Необходимо подчеркнуть, что организм животных может накапливать значительные количества изотопов, что важно при организации пищевого использования продуктов животноводства и требует постоянного радиологического контроля за животными продуктами питания.

Использование в пищу продуктов животноводства, содержащих радиоактивные вещества в больших дозах, может вызвать у людей нарушение функций эндокринной, кроветворной, сердечно-сосудистой, иммунной, нервной, половой, дыхательной и других систем с развитием тяжёлых патологических процессов (лейкемии, злокачественных новообразований, дистрофии, ожирения и др.).

Пути защиты.

Как только человек осознал поражающее свойство радиации, начались поиски средств и методов защиты от этого невидимого врага. К настоящему времени сложились достаточно чёткие представления о веществах, которые могут служить защитными компонентами в лечении и профилактике радиационных поражений (химические радиопротекторы) либо повышать защитные возможности организма благодаря выбору целевой пищи (пищевая радиопротекция).

«В природе (в лекарственных и съедобных растениях) заложены фармакологически активные вещества первичного и вторичного синтеза, которые замедляют всасывание радионуклидов, связывают, выводят их из организма, защищают печень, поджелудочную железа, кровеносную, иммунную, сердечно-сосудистую, нервную систему от действия радиоактивных веществ. С другой стороны, в живом организме нет ни одной клетки или ткани, которая бы не подвергалась отрицательному воздействию повышенных доз радиации. И природа позаботилась о их инактивации своими комплексными средствами (пектины, инулин, сапонины, дубильные вещества, слизи, кумарины, эфирные масла, микроэлементы, витамины, энзимы, растительные гормоны и др.)», – подчёркивает известный фитотерапевт Е. С. Товстуха.

Наиболее значимые и ценные эффекты воздействия растительных защитных или радиопротекторных фитосредств основаны на:

• конкурентном пищевом эффекте;

• повышение адаптивных возможностей организма;

• воздействии антиоксидантов;

• повышении аппетита;

• стимуляции кроветворения;

• стимуляции иммунитета;

• активация выведения и связывания радионуклидов;

• сорбции радионуклидов инертными компонентами;

• нейтрализации стрессовых последствий.

Конкурентный пищевой эффект особенно используется для профилактики таких самых «вредоносных» радиоактивных изотопов, как йод, цезий, стронций. Включение этих трёх изотопов в обменные циклы возможно лишь при дефиците в организме соответственно йода, калия и кальция. Следовательно, построение конкурентной защиты от инкорпорации их организмом человека основано на включении в питание йодсодержащих, калий- и кальцийсодержащих продуктов, растений и препаратов.

В природе имеются очень сильные противорадиационные средства из группы так называемых антиоксидантов. Антиоксиданты уменьшают, нейтрализуют вредное действие радиации при эффекте ионизации среды, разрушающе действующей на клетки, среды организма. Такими естественными антиоксидантами являются витамины А, группы B, C, P, E, D, K. Потому все растения, в составе которых имеются высокие концентрации указанных витаминов, являются прекрасной защитой от радиации. Это радиопротекторы естественного типа. Следует отметить, что антиоксиданты натуральных продуктов питания на организм действуют более эффективно, чем искусственные препараты витаминов. Имеет значение ещё и тот факт, что не одни витамины составляют каждый естественный пищевой продукт, а витамино-комплексы, это во-первых, а во-вторых, в каждом естественном продукте, особенно во фруктах и овощах, ещё имеется комплекс других биологически активных веществ, также играющих свою, присущую только им, защитную и укрепляющую роль в организме.

Среди фитосредств немало таких, которые повышают аппетит, и им также принадлежит большое значение в формировании противорадиационных механизмов.

Активация аппетита, происходящая под влиянием группы так называемых «аппетитных фитосредств», – это и активация выделения пищеварительных соков, и более активное включение ферментных систем, интенсификация обменных реакций в целом, что благоприятно связывается на общем состоянии обмена человека, повышает его адаптационные возможности к неблагоприятным факторам, в том числе и к радиации. Как правило, такие растительные стимуляторы не имеют отрицательных последствий, не дают осложнений, и могут применяться неопределённо длительно.

Издавна в традиционной народной медицине накоплен большой опыт применения растительных стимулирующих средств для активации кроветворения (свекла, гранат, клубника). Растения, обладающие такими эффектами действия, многочисленны, и, кроме того, каждое из используемых в таком направлении растений имеет ещё другие стороны воздействия, что можно учитывать, делая выбор того или иного средства стимуляции кроветворения.

Что касается использования растительных стимуляторов иммунитета, то таких растений пока выделено не очень много (ихинация).

Поступающие с пищей радионуклиды всасываются с различной скоростью и в различном объёме от попавшего количества. Поэтому в первую очередь важно как можно более активно ослабить их всасывание, ускорить выведение остаточных пищевых масс из кишечника, связать в нём радионуклиды. С этой целью используются компоненты пищи, способные тормозить всасывание, усиливать перистальтику и активизировать эвакуацию отработанных шлаков из кишечника и мочевого пузыря, связывать радионуклиды. В таком случае опорожнение кишечника должно быть 2 – 3 раза в сутки, а это может быть достигнуто применением послабляющей растительной пищи, богатой клетчаткой. Среди таких особенно выделяется капуста, другие листовые овощи, ревень, тыквенные, яблоки, топинамбур и др.

Следует особо подчеркнуть, что многие из растительных продуктов богаты пектинами, которые являются активной сорбирующей составной пищевой массы. Не расщепляясь в кишечнике и транспортируясь в нём как инертная масса, пектиновые соединения могут нагружаться как сорбирующие компоненты различными токсическими веществами, солями тяжёлых металлов и радионуклидов, и таким образом выводить эти соединения из организма. Использование пектиносодержащих компонентов пищи (яблоки, абрикосы, свекла, топинамбур другие) – также важный элемент самоочищения и оздоровления в создавшейся радиоэкологической обстановке.

В качестве естественных радиопротекторов могут выступать и такие составные компоненты растений, как дубильные вещества, слизи, инулин, сера, ферменты, метионин, цистин, которыми особенно богаты некоторые растения, например, гречиха.

Перечень продуктов, особо необходимый человеку: гранаты, изюм, черноплодная рябина, свекла, морковь, редька, гречиха, орехи грецкие, овсянка, капуста, лук, чеснок, молочные продукты, растительное масло.

Только при условии чистоты растительного сырья будет возможным решить вопросы целевого пользования растениями-протекторами для уменьшения или нейтрализации действия радионуклидов.

Йод против йода.

Если организм человека достаточно насыщен стабильным йодом, он не испытывает потребности в усвоении йода (в том числе и радиоактивного), который может оказаться в пищевой массе, в воздухе либо в воде, молоке. Поступление пищевого йода из продуктов моря, растительных источников – надёжная гарантия противостояния йоду радиоактивному.

Среди растений есть феноменальные накопители атомов йода. Особо высоким содержанием йода отличаются морские водоросли, в частности, ламинария, или морская капуста, известный практически всем продукт моря. Впервые в ламинарии йод обнаружил французский исследователь Куртуа в начале XIX века. На протяжении многих десятилетий из морской капусты получают минеральный йод, используемый в медицинской практике.

Морская капуста содержит до 2,7 – 3% йода, 0,02 – 0,9% брома, а также калий, натрий, кальций марганец, медь, кобальт, бор и мышьяк. Кроме того, ламинария богата витаминами А, группы В, С, D. Существенно, что все эти элементы находятся в соединении с органическими веществами и поэтому лучше усваиваются организмом. Важной особенностью, которая также определяет противорадиационный эффект ламинарии на организм человека и животных является содержание в морской капусте альгинатов калия и натрия – веществ, обладающих большой вязкостью и высокими адсорбционными свойствами. Альгинаты сорбирают токсины, соли тяжёлых металлов и радионуклиды. Также морская капуста содержит углевод ламинарин, усваиваемый на 65%, богата клетчаткой (до 6%). Полезно будет указать, что, помимо противорадиационной активности, ламинария используется в профилактике атеросклероза, как потогонное средство, при атонических запорах как послабляющее, как лёгкое мочегонное, витаминное средство, а также для профилактики заболеваний щитовидной железы в местностях с пониженным содержанием йода в воде и почве, для лечения токсического зоба. Как видим, все эти свойства и эффекты ламинарии необходимы и при радиационных поражениях, почему ей принадлежит особая роль в профилактике радионуклидных поражений вообще и радиоактивным йодом в частности.

Кроме морской капусты, следует обратить внимание на то, что и другие морские продукты (рыба, кальмары, креветки, мидии, морской гребешок, морские трепанги, омары, крабы, устрицы) также богаты йодом и могут оказаться весьма полезными, положительно воздействовать с целью устранения последствий от попаданий радиоактивного йода.

Источником пищевого нерадиоактивного йода или, как говорят, стабильного йода, являются и некоторые растения: одуванчик лекарственный, салат посевной, орех грецкий, свекла столовая, капуста, лук репчатый, чеснок, картофель, огурцы, томаты, рябина черноплодная, клюква болотная и др.

Рассматривая меры профилактики радиоактивного загрязнения окружающей среды, в том числе пищевых продуктов, необходимо отметить следующие направления работы:

- охрана атмосферного слоя Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц;

- соблюдение глобальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности.

Важный фактор предотвращения накопления радионуклидов в организме людей, работающих или проживающих на территориях, загрязненных аварийными выбросами, - это употребление определённых пищевых продуктов и их отдельных компонентов. Особенно это касается защиты организма от долгоживущих радионуклидов (например стронций-90), которые способны мигрировать по пищевым цепям, накапливаться в органах и тканях, подвергать хроническому облучению костный мозг и костную ткань, повышая риск развития злокачественных новообразований. Установлено, что обогащение рациона рыбной массой, кальцием, костной мукой, фтором, ламинарией способствует уменьшению риска возникновения онкологических заболеваний. Большой интерес в рассматриваемом вопросе представляют неусвояемые углеводы (пектин, целлюлоза), которые применяются для обогащения пищевых продуктов лечебно-профилактического назначения. Немаловажное значение в профилактике радиоактивного воздействия имеет -каротин и пищевые продукты с высоким содержанием этого провитамина. Авария на Чернобыльской АЭС резко обострила воздействие ионизирующей радиации на огромные контингенты людей, проживающих на обширных территориях и отличающихся по возрасту, полу, исходному состоянию здоровья и условиями жизни. Характерной особенностью радиационной ситуации после аварии на Чернобыльской АЭС является заболеваемость в целом за счёт потребления загрязнённых радионуклидами продуктов питания; загрязнения почвы и воздуха; воздействия ионизирующей радиации на организм.

Сегодня – 200 т топлива в 4-х реакторах. В 100 раз возросла заболеваемость детей онкологическими заболеваемости. Ежегодно фон радиоактивности возрастает на уровни Чернобыльской аварии.