4.3. Факторы, влияющие на всасывание радионуклидов в организме животных.
На всасывание радионуклидов в организме животных оказывают влияние следующие факторы:
1) форма и физическое-химические свойства радионуклидов. В ЖКТ радионуклиды поступают в следующих формах: 1. ионы в составе корма, воды; 2. аэрозоли и частицы, адсорбированные на поверхности растительности; 3. структурные соединения радионуклиды в составе кормов; 4. химические соединения радионуклидов; 5. селективные и карбонатные частицы.
В ЖКТ радионуклиды, переносимые в жидкую фазу из которого начинаются процессы: связанные, хорошо всасываются элементы первой группы и 7 группы.
Водорастворимая форма и 1 валентные ионы всасываются активно. По скорости всасывания радионуклиды образуют убывающий ряд: I131 – Cs137 – Ca145 – Sr90 – Zn65 – Fe59 – Mn54 – Ba 40 – Ru106 – Ce144 – Yr90 – Pu239
Чем больше массовое число и ионный радиус, тем меньше всасывание, в 1й группе максимальный ионный ряд Сs-137, минимальный у Na, Ca.
У животных 98% всасывание I, Na, K, Ru.
Тяжелые металлы и редкоземельные элементы всасываются слабо, в ЖКТ образуют плохо растворимые соединения с фосфатами и жирными кислотами.
F вс= 0.001 – 0.01
Трансурановые элементы подвергаются гидролизу с образованием нерастворимых комплексов.
Концентрация и видовое разнообразие радионуклидов
Чем больше концентрация радионуклидов, тем больше всасывание.
Чем больше разнообразие радионуклидов в корме, тем меньше всасывается отбельных радионуклидов.
Первоначально
Sr
может накапливаться в зонах интенсивного
роста костей. У старых животных Sr
равномерно распределяется по кости,
при этом большая концентрация в верхних
слоях.1/5 часть Са и Sr может вступать в
ионно-обменные реакции на поверхности
костной ткани, а по химическому составу
кость – это в основном
и
примесь Na,
Mg,
Ca.
Чем шире водный слой, тем интенсивнее
объём обмена и больше будет поступать
в костную ткань Са и Sr.
С возрастом толщина слоя уменьшается и снижается поступление Са и Sr в кости.
Максимальная концентрация стронция до 60% от общего количества поступления находится в костной ткани, при этом максимальная концентрация в пластинчатых костях и компактных костях, минимальная в трубчатых костях. В пластинчатых костях стронция в 1,5-2 раза больше, чем в трубчатых.
В организме при распаде стронция образуется иттрий, который в отличие от стронция не связывается с глобулинами и меньше поступает. Стронций находится в организме в виде свободных катионов, белков, органических кислот, а также в виде солей и фосфатов. Щелочные растворы натрия, калия и кальция не связываются в крови с белками, 93-99% находится в свободном состоянии.
В организме цезий накапливается в мышечной ткани. Цезий может накапливаться на поверхности кристаллов костной ткани, но внутрь кости не поступает. Цезия в костной ткани в сотни раз меньше, чем в мышечной.
Йод – короткоживущий радионуклид (8 суток). Более 70% йода связывается с белками крови и стероидными гормонами щитовидной железы. Йод входит в состав эритроцитов (65%).
Полоний образует соли хорошо растворимые в воде в тонком кишечнике. Полоний адсорбируется слизью и плохо всасывается в кровь.
Плутоний связывается с белками и с различными структурами клеток, особенно с лизосомами. Плутоний и америций находятся в печени, надпочечниках и семенниках.
Свинец до 90 % связывается с эритроцитами, при этом до 80 % может связываться с гемоглобином.
По типу распределения в организме радионуклиды разделяются на 4 основные группы: 1-я группа – равномерный – элементы 1 группы периодической системы: водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, рутений; 2-я группа – скелетный (остеотропный) – щелочноземельные элементы: бериллий, кальций, стронций, барий, радий цирконий, иттрий; 3-я группа – печеночный: лантан, церий, плутоний, марганец, торий; 4-я группа – почечный: висмут, сурьма, мышьяк, уран. В особую группу с тиреотропным типом распределения выделяют йод, астат, бром. При длительном (хроническом) поступлении радионуклидов в организм животных с кормом сначала происходит интенсивное накопление, а затем, по мере насыщения радионуклидами тканей, постепенно замедляется до наступления равновесия между поступающими в организм радионуклидами и радионуклидами, выводимыми из организма, при этом содержание радионуклидов стабилизируется. Равновесие может нарушаться при изменении содержания радионуклидов в корме.
Например, увеличение содержания радионуклидов в корме приводит к возрастанию накопления радионуклидов до установления нового равновесия, но на более высоком уровне. Снижение содержания радионуклидов в корме способствует выведению их из организма и уменьшению накопления. Время установления равновесия зависит от свойств радионуклида, интенсивности обмена веществ, вида, возраста и физиологического состояния животных. В мышечной ткани и внутренних органах равновесия для цезия-137 устанавливается у крупного рогатого скота в интервале времени между 60-ми и 150-ми сутками.
Установлено, что радионуклиды из организма стельных самок переходят через плаценту к развивающимся эмбриону и плоду. Плацента свободно пропускает калий и цезий, однако кальций проникает в 3-12 раз активнее, чем стронций. Распределение радионуклидов по организму плода в утробе самки подобно распределению по организму взрослого животного.
Неотъемлемым процессом поведения радионуклидов в организме является процесс выведения через желудочно-кишечный тракт и почки с калом и мочой, а также в меньшем количестве через легкие и кожу. У стельных и лактирующих животных часть радионуклидов выводится с плодом и молоком.
Время, в течение которого исходное количество радионуклида уменьшится в два раза, называется эффективным периодом полувыведения (Тэфф.).
Уменьшение концентрации радионуклидов происходит за счет 2-х основных факторов – это радиоактивный распад и обмен веществ.
Эффективный период полувыведения определяют по формуле:
где Тфиз – физические процессы, обусловленные радиоактивным распадом, т.е. период полураспада радионуклида – время, за которое количество радионуклида за счет распада ядер уменьшится в два раза; Тбиол. – физиологические процессы, обусловленные обменом веществ, т.е. биологический период полувыведения – время, за которое выводится половина поступившего количества радионуклида.
Эффективный период полувыведения короткоживущих радионуклидов определяется периодом полураспада, долгоживущих – биологическим периодом полувыведения.
Радионуклиды быстро выводятся из тканей с высокой скоростью обмена веществ, т.е. из мышечной ткани. Водорастворимые и свободные радионуклиды, которые хорошо всасываются в кровь (натрий, цезий, калий, йод), выводятся через почки.
Радионуклиды, которые плохо всасываются кальций, стронций, барий, церий, кобальт, выводятся через желудочно-кишечный тракт. Эффективный период полувыведения цезия-137 из мышечной ткани КРС составляет 20-30 суток, причем 35% цезия-137 выводится через 3 суток.
Остеотропные радионуклиды выводятся очень медленно. Для выведения радионуклидов используют различные методы, ускоряющие выведение из первичных мест поступления, а также методы, способствующие выведению радионуклидов из органов и тканей организма.
Выведение радионуклидов из организма возможно при использовании различных методов и средств. По выведению радионуклидов методы можно разделить на 2 группы:
Это методы, ускоряющие выведение радионуклидов из первичных мест поступления.
Методы выведения поглощенных радионуклидов. Они основаны на стимуляции мочеотделения, на стимуляции обмена веществ.
Радионуклиды могут переходить из рациона в молоко и мясо. Количественный показатель, который характеризует переход радионуклидов называется коэффициент перехода, который можно рассчитать по формуле:
