3.3. Особенности внутреннего облучения организма

Радионуклиды, попавшие внутрь организма, вызывают внутреннее облучение человека. Они могут попасть в организм следующими путями:

а) с продуктами питания (96%);

б) с водой (3%);

в) с воздухом через органы дыхания (1%);

г) через кожу и повреждения в ней.

Процент усвояемости организмом радионуклидов может составлять от долей процента (например, цирконий) до 100% от попавших внутрь (например, калий-40).

Хотя через органы дыхания попадает меньше радионуклидов, но этот путь наиболее опасен, так как их усвояемость организмом, как правило, выше, чем при попадании через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ).

Попадание радионуклидов через кожу примерно в 300 раз меньше, чем через ЖКТ (например, через кожу легко всасывается в кровь йод, в т.ч. и радиоактивный).

Особенная опасность радионуклидов, попавших внутрь организма, обусловлена несколькими причинами:

1. Способностью наносить радиационное поражение внутренним органам и тканям организма всеми видами излучений, в т.ч. альфа и бета-частицами, малоопасными при внешнем облучении.

2. Способностью некоторых радионуклидов избирательно накапливаться в некоторых органах и тканях тела, называемых критическими, например:

- до 30% йода депонируется в щитовидной железе, масса которой составляет примерно 0,03% от всего тела (около 20 г);

- в костных тканях отлаживаются барий, иттрий, кальций, плутоний, радий, стронций, цирконий;

- в печени остаются лантан, прометий, частично плутоний;

- в мышцах: калий, рубидий, цезий.

Остальные радионуклиды распределяются по всему телу примерно равномерно.

3. Значительной продолжительностью внутреннего облучения вследствие медленного выведения радионуклидов из организма и уменьшения их активности в результате естественного распада.

Скорость выведения радионуклида из организма характеризуется следующими величинами:

λ_б – постоянная биологического полувыведения радионуклида из организма;

T_б – биологический период полувыведения радионуклида из организма;

λ_эф – постоянная полураспада и биологического полувыведения радионуклида из орга

низма;

T_эф – эффективный период полураспада и биологического полувыведения радионукли-

да из организма, связанных между собой следующими зависимостями:

λ_б = ln2 / T_б = 0,693 / T_б

T_б = ln2 / λ_б = 0,693 / λ_б

λ_эф = λ_б + λ_р, где λ_р – постоянная распада радионуклида

T_эф = ln2 / λ_эф = 0,693 / λ_эф

λ_эф = ln2 / T_эф = 0,693 / T_эф

, где T – период полураспада радионуклида.

В настоящее время после Чернобыльской катастрофы 1986 года большинство выброшенных из реактора радионуклидов распались и остались только долгоживущие,

характеристику которых мы рассмотрим ниже.

Таблица 11

Радиобиологические свойства некоторых радионуклндов Чернобыльского выброса

Нуклид	Критический орган	Периоды полураспада и полувыведения		Эфф. энергия Eэф, МэВ/расп	Доля нуклида, попадающая в рассматриваемый орган
		T	Tб		через ЖКТ	через органы дыхания	от общего кол-ва в организме
Стронций-90	Скелет	29,1 года	49 лет	1,1	0,3	0,12	0,97
Иттрий-90	Скелет	3,19 часа		4,4	0,0001	0,19	0,25
Йод-131	Щитовидка Ост. тело	8,04 сут	120 сут 12 сут	0,20 0,41	1,0 1,0	0,23 0,7	0,3 0,7
Цезий-137	Все тело	30,0 лет	110 сут (90%) 2 сут (10%)	0,59	1,0	0,75	1,0
Барий-137	Все тело (кроме мышц)	0,174 года
Плутоний-239	Все тело Скелет Печень	2,41· 104 лет	180 лет 99 лет 38 лет	53 270 53	0,0001	0,25 0,20 0,04	0,1 0,45 0,45

Они образуются в ядерном реакторе и распадаются следующим образом:

(цирконий)

(лантан)

(альфа-частица)

Стронций – 90

Стронций – 90 находится во II группе химических элементов таблицы Менделеева, поэтому по своим свойствам схож с кальцием.

Так как стронций-90 избирательно накапливается в костной ткани и его период биологического полувыведения 49 лет, то длительному облучению (в течение всей жизни) подвергаются кости, зубы и красный костный мозг.

Количество отлагающегося в костной ткани стронция-90 зависит от возраста (у детей его доля в 5-7 раз выше, чем у взрослых из-за ускоренного обновления костной ткани) и от рациона питания: так оно уменьшается при употреблении в пищу продуктов, богатых кальцием (творог, цветная капуста, свекла, хрен), фосфором (рыба, черная смородина, цветная капуста, укроп) и фтором (фторированная соль).

Содержание стронция-90 в молоке может достигать:

- у коров до 0,19…1,94% от его содержания в кормах;

- у коз до 2,5…3,8 % от его содержания в кормах, т.е. в козьем молоке его содержание может быть в несколько раз выше, что связано частично с тем, что козы употребляют в пищу листву деревьев.

Добавление в корма вышеуказанных химических элементов позволяет значительно уменьшить содержание стронция-90 в молоке.

Предел годового поступления стронция-90 в организм (по НРБ-2000) составляет:

1) с воздухом - 2·10⁴ Бк/год

2) с пищей и водой – 1,3·10⁴ Бк/год,

что достигается при следующих допустимых активностях стронция-90:

1) A_возд ≤ 2,7 Бк/м³

2) A_пищи ≤ 5,0 Бк/кг

Особая опасность стронция-90 в том, что он постепенно накапливается в организме.

Цезий-137

Цезий - 137 находится в I группе химических элементов таблицы Менделеева, поэтому по своим свойствам схож с калием.

(для 90%), (для 10%)

Цезий-137, в отличие от стронция-90 разносится по всему телу примерно равномерно, особенно много его накапливается в мясе рыб – концентрация примерно в 1000 раз больше, чем в окружающей воде.

Так как период биологического полувыведения цезия-137 во много раз меньше, чем у стронция-90, то возможно его выведение из организма в связи с тем, что поступление новых радионуклидов находится в примерном равновесии с выведением находящихся в организме радионуклидов.

Т.е., если человека вывести из загрязненной зоны в чистую хотя бы на месяц, то

N = 0,9N₀ 2 ^-30/110 +0,1N₀ 2 ^-30/2 = N₀ (0,9 / 2^3/11+0,1 / 2¹⁵)≈ 0,75N₀ –очищение на 25%,

если на 2 месяца – на 38%, за 3 месяца – на 49% и т. д.

Очищения мяса домашних животных от цезия-137 можно добиться, откармливая их в течение последних 1,5 – 2 месяцев перед забоем чистыми кормами.

Плутоний-239

Плутоний-239 (плутоний-240, плутоний-241) является самым биологически опасным радионуклидом, оставшимся после Чернобыльского выброса, что обусловлено следующим:

1) распределяется как по всему телу, так и избирательно в костях и печени, давая альфа-излучение в десятки тысяч раз более мощное, чем бета-излучения от стронция-90 и цезия-137;

2) образует «горячие» частицы, т.е. тысячи ядер, спекшихся в реакторе в результате высоких температур в горящем реакторе, которые могут вызвать при попадании в организм значительные повреждения тканей и раковые заболевания;

3) практически не выводится из организма, имея значительные эффективные периоды полураспада и полувыведения:

(из костной ткани)

(из печени)

(из остальных частей тела),