5.2.6. Метаболизм и токсикология трития - 3h

Тритий – изотоп водорода с массовым числом 3,017, его Т_физ = 12,34 года, является β-излучателем с Е_мах = 16,8 кэВ. Пробег β-частиц трития в биологических тканях – около 6 мкм.

Его соединения в виде тяжёлой воды, являющейся универсальным растворителем, в быстро и легко поступают в организм и все его структуры. Он выводится из организма с мочой, потом и в меньшей мере по другим путям. Т_эфф – 10 суток, но около 1% его плотно удерживается в организме и почти не выводится. Он избирательно накапливается в ядерных структурах клеток (включения тимидина) и в их цитоплазме (включение цитидина), а потому хронически и непрерывно их облучает.

Тритий угнетает кроветворение, поражает эндотелий и мышечные клетки стенок кровеносных сосудов и вызывает геморрагический синдром, поражает генетический аппарат, центральную и периферическую нервную систему, приводит к уменьшению массы головного мозга и содержания в нём ДНК и белка, стимулирует развитие лейкемии и злокачественных опухолей, особенно молочных желёз, свободно проникает через плацентарный барьер и поступает в плод, вызывая в последнем генетические и соматические изменения.

Таким образом, действие трития наблюдается при его поступлении внутрь организма, а как внешний излучатель он безопасен.

Следовательно, стимуляция водного обмена увеличивает выведение трития из организма и тем самым уменьшает его облучаемость.

5.2.7. Метаболизм и токсикология углерода - 14с

Известно два стабильных изотопа ¹²С и ¹³С, а также шесть радиоактивных и основной из них ¹⁴С. Его Т_физ – 5730 лет. Получается в атмосфере из атомов азота под воздействием нейтронов, прилетающих из космоса, а также при облучении нейтронами азота в реакторах.

¹⁴С является β-излучателем с Е_мах = 0,155 МэВ и по радиотоксичности относится к группе «Г».

В организм он поступает в виде соединений всеми известными путями, распределяется и включается во все структуры. Выводится в основном лёгкими в виде диоксида.

¹⁴С своим β-излучением оказывает прямое повреждающее действие на все структуры организма. А так как он интепнсивно используется в вентиляции лёгких, то преимущественно они и поражаются, а именно стенки альвеол. Во многом его действие подобно действию трития.

5.2.8. Метаболизм и токсикология радия - ²²⁶Ra

Изотопы ²²⁶Ra с Т_физ = 1622 года и ²²⁸Ra с Т_физ = 6,7 года относятся к семейству ²³⁸U. Другие изотопы радия относятся к актиниевому и ториевому семействам.

В сумме радиоизотопы радия и их производные при радиоактивном распаде являются α-, β- и γ-излучателями с широким спектром энергий от 0,18 до 7,68 МэВ.

В биологических системах животного и растительного миров они ведут себя во многом как кальций и стронций.

От 20 до 70% радиоизотопов радия, поступивших в пищеварительный тракт, всасываются в кровь и распределяются в основном в крови, мышцах, коже и более всего в костях.

В первые сутки после поступления из организма его выводится более половины с калом – 95 % и мочой – 5%.

Большие энергия и Т_эфф обусловливают высокую токсичность радия. В итоге развиваются анемия, лейкопения, лучевой пневмонит и дермит, декальцификация костей, а в отдалённом периоде – остосаркома, раки кожи и лёгких, пневмосклероз.

5.2.9. Метаболизм и токсикология рутения - ¹⁰⁶Ru

Рутений представлен 7 стабильными и 14 радиоактивными изотопами. Наиболее опасен ¹⁰⁶Ru с Т_физ = 1 году. Это Т_эфф β- излучатель с энергией 0,04 МэВ. Его дочерний продукт распада ¹⁰³Ru с Т_физ = 30 суток является β-излучателем с энергией 3,53 МэВ, максимальным пробегом в тканях – 0,02 мм, а также γ-излучателем с энергией 0,51 МэВ.

Рутений легко мигрирует в почве и растениях, но в последних концентрируется в основном в корнях. У животных и человека 1,7% его из пищевых масс поступает в кровь, а затем из этого количества накапливается в печени – 5-10%, мышцах, костях, яичках, селезёнке, лёгких. Выводится преимущественно почками – до 80%. У молочных животных с молоком рутения выводится около 0,1% от поступившего.

Производный ¹⁰⁰Ru, являющийся β-излучателем с пробегом в тканях до 1,7 см, тяжело поражает кишечник в виде язвенно-некротического колита. В организме приводит к развитию лейкемии, злокачественных опухолей молочных желёз и кишечника, печени, деструктивным изменением лимфоузлов и фолликулов селезёнки.

5.2.10. Метаболизм и токсикология циркония - ⁹⁰Zr

Известно 5 стабильных изотопов и 9 искусственных радионуклидов циркония. Из них ⁹⁰Zr является одним из основных компонентов продуктов ядерного деления урана на АЭС и при ядерных взрывах. Его Т_физ = 65 дней. Является β- и γ-излучателем с энергией излучений: β-частиц – 0,371-0,84 МэВ; γ – 0,721 МэВ. Относится к группе средней радиотоксичности.

Из почвы растениями усваивается слабо и в основном концентрируется в корнях. Его роль в растениях пока не выяснена.

В организмы животных и человека поступает с пищей и преимущественно ингаляционным путём с пылью. Большая его часть откладывается в костях – 30-40% и в печени – 5-10%. Из организма выводится в основном через желудочно-кишечный тракт и в меньшей мере через почки, которые в основном и поражает.

5.2.11. Метаболизм и токсикология цинка - ⁶⁵Zn

Известно 12 стабильных изотопов, а также получены искусственные радионуклиды цинка. Среди последних наиболее радиотоксичен ⁶⁵Zn с Т_физ = 246 суткам. Является β- и γ-излучателем с энергией излучений: β-частицы – 0,324 МэВ; γ-лучи – 1,19 МэВ.

Цинк относится к жизненно необходимым элементам растений и животных. Из желудочно-кишечного тракта и кожи легко поступает в кровь, интенсивнее у молодых, и концентрируется в печени, поджелудочной железе, гипофизе, половых железах и костях. Достаточно долго задерживается в костях и угнетает гемопоэз.

Относится к группе средней радиотоксичности - «Г».

5.2.12. Метаболизм и токсикология иттрия - ⁹⁰Y и ⁹¹Y

Иттрий образуется в ТВЭЛах из продуктов деления урана. Известно 1 стабильный и 20 радиоактивных изотопов иттрия. Практическое значение имеют ⁹⁰Y и ⁹¹Y с Т_физ = 64 часа и Т_физ = 58,8 суток. ⁹⁰Y – чистый β-излучатель с энергией излучений Е = 2,27 и 0,513 МэВ, а ⁹¹Y - β- и γ-излучатель с энергией излучений: β-частиц – 1,545 МэВ (99,78%) и 0,34 МэВ (0,22%), γ-лучей – 1,21 МэВ.

При поступлении в организм с продуктами питания только около 1% его всасывается в кровь, а 99% пробрасывается по пищеварительной трубке. Наиболее интенсивно откладывается в костях, печени и селезёнке, образуя стойкие соединения с белками и потому там длительно задерживается. Из организма выводится с калом и мочой. Относится к группе средней радиотоксичности.

5.2.13. Метаболизм и токсикология радона – ²²²Rn и ²²⁰Rn

Радон представ­ляет собой инертный благородный одноатомный газ, не имеющий вкуса и запаха (в 7,5 раза тяжелее воздуха). Он растворим в воде, но при кипяче­нии полностью из нее улетучивается.

В радиоактивных рядах ²³⁸U, ²³²Th образуются альфа-активные радиоизотопы инертного газа ра­дона: ²²²Rn (радон), ²²⁰Rn (торон).

Схема образования и распада ²²²Rn:

²²⁶Ra (1620 лет) – α → ²²²Rn (3,82 дня) – α → ²¹⁸Ро (3,05 дня) – α → ²¹⁴Рb (26,8 мин) – β → ^2l4Bi (19,7 мин) – β → ²¹⁴Ро (1,6 х 10^-4 с) – α → ²¹⁰РЬ (22 года) – β

Изотопы радона являются альфа-излучателями. Полагают, что радон-222 по вкладу в суммарную дозу облучения челове­ка и животных примерно в 20 раз превышает радон-220 (торон).

Характерная особенность изотопов родона – спо­собность создавать на соприкасающихся с ними те­лах радиоактивный осадок, состоящий из дочерних продуктов радиоактивного распада радона - короткоживущих и долгоживущих изотопов полония, свинца, висмута.

Изотопы радона и продукты их распада широ­ко распространены в природе. Они содержатся в гор­ных породах, воде, воздухе, природном газе, нефти и т.д., поэтому целесообразно выделить из этих объектов те источники радона, которые оказывают непосредственное или потенциальное воздействие на организм человека - это почва и горные породы, строительные материалы, воздух и вода.

Почва и горные породы являются как непос­редственным источником радона, так и природны­ми материалами, которые используются в строительстве (песок, глина, гранит, ил). Радионуклиды, воз­главляющие радиоактивные семейства, широко рас­пространены в породах и минералах природного происхождения, хотя и в малых концентрациях (сред­ние значения для ²³⁸U - 33 Бк/кг, для ²³²Th - 34 Бк/кг). Образующийся при их распаде радон через трещины и поры в породах земной поверхности и строи­тельных изделиях непрерывно поступает в атмосфер­ный воздух, в жилые и рабочие помещения.

Высокие концентрации радона в почвенном воздухе образуются:

• при неглубоком залегании гранитных пород и хорошо проницаемых осадочных отложений, пе­рекрывающих их;

• в зонах тектонических нарушений, проника­ющих в осадочный чехол и являющихся путями миг­рации радона;

• в зонах палеоврезов, заполненных хорошо проницаемыми песчано-гравийными отложениями, при неглубоко залегающих гранитных породах фун­дамента;

• в зонах развития моренных радоногенериру-ющих отложений.

По­ступая внутрь помещения тем или иным путем, ра­дон накапливается и в результате в помещении мо­гут возникнуть довольно высокие уровни его концент­рации радона, особенно если дом стоит на грунте с относительно высоким содержанием естественных радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной естественной радиоактивностью.

Концентрацию радона в воздухе определяют по его активности в кубическом метре - Бк/м³.

Человек большую часть своей жизни (около 80 % времени) проводит в помещениях (жилье, ра­бочие места). Полагают, что среднегодовая концен­трация радона в них в 20 Бк/м³ формирует индиви­дуальную дозовую нагрузку 1 мЗв/год.

В воздухе помещений большинства зданий среднегодовые концентрации радона и его дочерних продуктов не превышают 40 Бк/м³ и только в 1-1,5 % домов эти концентрации могут быть более 100 Бк/м³. Встречаются, однако, случаи исключительно высо­кого содержания радона в жилых помещениях - до 1000 Бк/м³ и даже больше.

Скорость проникновения исходящего из земли радона в помещение фактически определяется тол­щиной и целостностью (т.е. количеством трещин и микротрещин) межэтажных перекрытий.

Достаточно важным источ­ником поступления радона в жилые помещения пред­ставляют собой вода и природный газ. Концентра­ция радона в обычно используемой воде чрезвычай­но мала, но в некоторых источниках, особенно глубоких колодцах или артезианских скважинах она содержит много радона. Наибольшая зарегистри­рованная удельная радиоактивность воды в систе­мах водоснабжения составляет 100 млн. Бк/м³, наи­меньшая равна нулю.

Гораздо большую опасность представляет по­падание паров воды с высоким содержанием радо­на в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате. В сред­нем концентрация радона в ванной комнате пример­но в три раза выше, чем в кухне, и приблизительно в 40 раз выше, чем в жилых комнатах.

Радон проникает также в природный газ под землей. Поэтому концентрация радона в по­мещении может заметно возрасти, если кухонные плиты, отопительные и другие нагревательные ус­тройства, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой.

В 80-е годы в ряде стран были приняты норма­тивы, регламентирующие содержание радона в жи­лых помещениях. В большинстве стран установле­ны следующие контрольные уровни для среднегодо­вой эквивалентной равновесной концентрации ра­дона в жилищах: во вновь строящихся домах - не более 50-100 Бк/м³, для существующих жилищ - не более 100-400 Бк/м³.

Если не удается снизить концентрацию ниже, как правило, 400 Бк/м³, решается вопрос о переселе­нии жильцов, так как есть опасность после 25-30 лет жизни в таком доме накопить дозу, при которой риск пострадать составит 2,5 %.

Из соотношения риск-экспо­зиция следует, что, например, прожив в квартире с концентрацией радона 200 Бк/м³ всю жизнь, средне­статистический житель получит суммарную дозу около 80 бэр (800 мЗв).

Сле­дует постоянно иметь в виду, что концентрация ра­дона в помещениях также возрастает при недоста­точном их проветривании.

Специалисты по эпидемиологии и гиги­ене окружающей среды считают, что концентрация радона может быть причиной рака легких у людей, проживающих в районах повышенного естественно­го радиационного фона, даже в том случае, если они не подвергались другим вредным воздействиям.

Образующиеся в результате распада радона в воздухе его ДПР (дочерние продукты распада) фиксируются микродисперсной пылью, которые и вдыхаются. Ра­диоактивные аэрозоли осаждаются в лёгких, а ДПР радона альфа- и бета- частицами облучают их структуры и обус­ловливают свыше 97 % дозы, связанной с радоном. Таким образом, большая часть облучения исходит от дочерних продуктов распада радона. Основной медико-биологический эффект облучения от радо­на и его ДПР - рак легких.