5.2.4. Метаболизм и токсикология стронция - 90Sr

По химическим свойствам стронций относится к группе щелочноземельных металлов и представлен четырьмя стабильными нуклидами ( , , , ). Известно также 19 радиоактивных нуклидов стронция с массовыми числами 77-83, 85, 89-99, из них изомеры с массовыми числами 79, 83, 85 и 87.

Большинство из радионуклидов стронция ультракороткоживущие и короткоживущие (пять с - от 66 минут до 33 часов, четыре с - от 1 суток до 2 месяцев) и один долгоживущий - с = 28,6 года.

Из изотопов стронция наиболее опасным для живых организмов является .

Выпадая из стратосферы участвует в формировании радиационного фона в верхних слоях почвы Земли. Он также образуется при распаде , расположенного в коре Земли .

Являясь аналогом кальция, берёт активное участие в обмене веществ животных и растений. В растения он переходит непосредственно из загрязнённых листьев и из почвы через корневую систему. Более высокое поглощение наблюдается из водных растворов, примерно в 10-30 раз больше, чем из почвы, и его концентрация в надземных органах растений может превышать его концентрацию в растворе в 50-100 раз. 80-90% его накапливается преимущественно в зерне и соломе растений. Относительно большее количество накапливают плоды картофеля, корнеплоды и злаковые, особенно бобовые (в 3-7 раз больше, чем злаковые). Концентрация, т.е. удельная активность, у молодых растений в 2-3 раза выше, чем у зрелых.

В организмы животных поступает с пищей, водой и воздухом через органы пищеварения, дыхания и кожу. Из пищеварительного канала его поступает от 10 до 60% в виде растворимых соединений. Всасывание из пищеварительного канала у беременных и лактирующих животных увеличивается в 2 раза.

Около 1% поступает в организмы животных через неповреждённую кожу.

Биологическое действие обусловлено β-частицами, испускаемыми им самим и дочерним с периодом полураспада 64,3 часа. Их средняя энергия соответственно 0,21 и 0,87 Мэв. Средний пробег их в мягких тканях у до 0,5 мм и - до 0,4 мм. В костях он короче. Депонируясь в костях, в сравнении с другими органами и тканями, он в наибольшей мере поражает костный красный мозг, т.е. гемопоэз. удельной активностью в 74 кБк/кг, т.е. массой всего в 1∙10^-8 грамма приводит к ЛД_50/30, т.е. к гибели 50% животных в течение 30 суток.

В костях особенно молодых растущих животных страдают зоны роста, а у взрослых – выраженные изменения в спонгиозном веществе костей (тела позвонков, метаэпифизы трубчатых костей), развивается клеточно-волокнистая ткань и в последующем могут возникнуть злокачественные опухоли.

Инкорпорированный приводит к снижению защитных свойств организма, иммунной системы, торможению выработки антител, угнетается фагоцитарная активность клеток крови и тканей, часто развивается катаракта глаз и дистрофические изменения в органах и тканях.

При стронциевой интоксикации нарушаются все виды обменных процессов.

5.2.5. Метаболизм и токсикология плутония - 239Pu

Плутоний –трансурановый радиоактивный химический элемент из группы актиноидов с порядковым номером 94. Известно 15 радиоактивных изотопов от до , из которых имеет наибольшее практическое значение в связи с его применением в ядерной энергетике и при производстве ядерного оружия.

Почти все они являются α-излучателями. также излучает мягкие рентгеновские лучи и слабое γ-излучение.

образуется из урана под действием нейтронов, приходящих из космоса и возникающих при делении урана. Много его получается в атомных реакторах при делении урана.

В природе он существует в незначительном количестве и в окружающей среде находится в виде химических соединений. Менее 1% его находится в биологических элементах экосистем Земли. Его содержание в организмах животных и человека в 5-10000 раз меньше, чем в растениях.

В почве плутоний прочно фиксируется и примерно 10% его в почве находится в растворимой форме, доступной для усвоения растениями. Коэффициент усвоения его растениями в зависимости от типа почвы находится в пределах - , а при внешнем загрязнении среды - - , что приводит к незначительному накоплению плутония в сельскохозяйственных растениях и, следовательно, в очень небольших количествах переходит в организмы животных и человека.

Поступление плутония в организмы животных и человека происходит через кожу и с пищей (с кормами и продуктами питания), а основным источником является воздушный через органы дыхания. При поступлении в лёгкие распределение плутония определяется размерами вдыхаемых частичек и степенью растворимости его солей. Растворимые соли быстро поступают в кровь, а нерастворимые в основном оседают в регионарных лимфоузлах лёгких. В результате в лёгких развиваются лучевой пульмонит, фиброз и пневмосклероз, злокачественные образования (саркомы, карциномы, мезотелиомы).

При вдыхании воздуха, загрязнённого соединениями плутония, последний откладывается в ткани лёгких в виде частичек с диаметром 1 мкм и менее - около 25% и более крупные диаметром до 10 мкм - около 5% , а около 85 % - в носоглотке.

Из пищеварительной трубки его в кровь всасывается менее 1% и основное место депонирования – костные ткани. В желудочно-кишечном тракте изотопы плутония, поступающие с кормами, в 25 раз лучше всасываются, чем из неорганических солей.

В случаях потребления в пищу загрязнённых радионуклидами растений всасываемость плутония в пищевом канале составляет менее %. Дальнейшее уменьшение концентрации плутония происходит вследствие его перемещения из плазмы крови в молоко.

Из кожи растворимые фракции (соли) плутония быстро всасываются в кровь, а нерастворимые депонируются в эпидермисе и транспортируются в регионарные лимфоузлы.

В организме плутоний подавляет миэлоидное кроветворение, истощает лимфоидные фолликулы селезёнки, снижает продолжительность жизни эритроцитов, приводит к атрофии лимфоузлов, подавляет образование антителобразующих клеток в лимфоузлах и иммунитет.

Плутоний обладает выраженными гепатотропными свойствами – около 45% его из крови депонируется в печени с периодом полувыведения 20 лет, что приводит к быстрому развитию цирроза, а при высоких дозах и некроза, возможны гематомы.

Из организма он выводится преимущественно печенью с желчью.

Плутоний способен преодолевать плацентарный барьер, но в плод его поступает в 10 раз меньше от количества, которое концентрируется в плаценте.

Изотоп с периодом полураспада 87,7 года обладает высокой генетической эффективностью, индуцируя хромосомные аберрации, развитие злокачественных опухолей, локализация последних зависит от возраста животных: у молодых – в позвонках и костях головы, у взрослых – в основном в костях конечностей.