Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология продуктов питания. Учебное пособие
.pdf
По степени накопления радиоактивных веществ растения располагают в следующем порядке: табак (листья) > свекла (корнеплоды) >
> картофель (клубнеплоды) > пшеница (зерно) > естественная травяная
растительность. Больше всего из почвы в растения поступают стронций-90, стронций-89, йод-131, барий-140 и цезий-137.
Существуют также кожный и воздушный пути поступления радионуклидов в организм. Однако наибольшее значение
имеет пищевой
(алиментарный) путь. Воздушный путь опасен лишь в период рассеивания радионуклидов после аварии или выброса в атмосферу из-за
большой легочной вентиляции, высокого коэффициента захвата и
усвоения организмом изотопов из воздуха.
В зависимости от природы радионуклида процент его всасывания в
пищеварительном тракте колеблется от нескольких сотых (цирконий,
ниобий,
редкоземельные элементы) до нескольких единиц (висмут,
барий, полоний), десятков (железо, кобальт, стронций, радий) и для
некоторых изотопов (тритий, натрий, калий) достигает ста процентов.
Всасывание через неповрежденную кожу, как правило, незначительно.
Только тритий легко всасывается в кровь через кожу. Затем радионуклиды распределяются в организме человека в соответствии с их
химическими свойствами
.
3.3. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ
ИЗЛУЧЕНИЙ НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ
В зависимости от распределения в тканях организма различают
следующие радионуклиды:
остеотропные, накапливающиеся преимущественно в костях
(радиоизотопы стронция, кальция, бария, радия, иттрия, циркония,
плутония);
концентрирующиеся в печени (до 60 %) и частично в костях
(до 25 %) – церий, лантан, прометий;
равномерно распределяющиеся в
тканях организма – тритий, уг-
лерод, железо, полоний;
накапливающиеся в мышцах – калий, рубидий, цезий;
накапливающиеся в селезенке и лимфатических узлах – ниобий,
рутений;
накапливающиеся в щитовидной железе радиоизотопы йода
(их концентрация может быть в 100…200 раз выше, чем в других органах и тканях).
41
Механизм воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты подразделяют на несколько этапов.
Первый этап (физико-химический) продолжается тысячные и миллионные доли секунды. В результате поглощения большого количества
энергии излучения образуются ионизированные, активные в химическом отношении атомы и молекулы. Возникает множество радиационно-химических реакций, приводящих к разрыву химических связей
.
Вследствие первичной ионизации в воде образуются свободные радикалы и нестабильные молекулы. Обладая высокой химической активностью, они реагируют с ферментами и тканевыми белками, окисляя
или восстанавливая их, что приводит к разрушению молекул белка,
изменению ферментных систем, расстройству тканевого дыхания –
глубокому нарушению биохимических и обменных процессов в органах и
тканях и накоплению токсичных для организма соединений.
Второй этап связан с воздействием ионизирующего излучения на
клетки организма, продолжается от нескольких секунд до нескольких
часов. Поражаются различные структурные элементы ядер клеток, в
первую очередь дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Повреждаются хромосомы, ответственные за передачу наследственной информации. При этом возникают хромосомные аберрации – поломки
хромосом, их перестройка и фрагментация, обусловливающие отдаленные
онкогенные и генетические последствия.
Третий этап характеризуется воздействием излучения на организм
в целом, может проявляться уже через несколько минут (в зависимости
от полученной дозы), усиливаться в течение нескольких месяцев и реализовываться через многие годы.
Чувствительность различных органов и тканей человека к
ионизирующему излучению неодинакова. Она варьируется в широких пределах, достигая десятикратных различий между наибольшими и наименьшими значениями. Для одних тканей и клеток характерна большая
радиочувствительность, для других – наоборот, большая радиоустойчивость. Наиболее чувствительны к облучению кроветворная ткань,
незрелые форменные элементы крови, лимфоциты, железистый аппарат
кишок, половые железы, эпителий кожи
и хрусталик глаза; менее чувствительны хрящевая и фиброзная ткань, паренхима внутренних органов, мышцы и нервные клетки.
Поражающее действие ионизирующего излучения зависит от ряда
факторов. Во-первых, оно носит строго количественный характер, т. е.
зависит от дозы. Во-вторых, зависит от мощности дозы радиационного
42
воздействия. Так, одно и то же количество энергии излучения, поглощенное клеткой, вызывает тем большее повреждение биологических
структур, чем короче срок облучения.
Таким образом, эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы и временного распределения ее в организме. Облучение может вызвать повреждения от незначительных, не дающих клинической
картины, до смертельных
. Однократное острое, а также пролонгированное, дробное или хроническое облучения увеличивают риск отдаленных эффектов – рака и генетических нарушений. Риск и ожидаемое
число смертей от поражения ионизирующим излучением приведены в
табл. 7.
Таблица 7
Риск и ожидаемое число смертей от поражения
ионизирующим излучением
Критический орган Заболевание
Все тело, красный
костный мозг
Щитовидная железа Рак щитовидной железы 0,05 5
Молочная железа Рак молочной железы 0,25 25
Скелет Опухоли костной ткани 0,05 5
Легкие Опухоли легких 0,20 20
Все остальные орга-
ны и ткани
Все органы и ткани Злокачественные опухоли 1,25 125
Половые железы Наследственные дефекты 0,40 40
Лейкемия 0,20 20
Опухоли других органов 0,50 50
Риск,
–2
10
Зв–1
Число случаев,
104 чел.-Зв
Острое облучение в дозе 0,25 Гр еще не приводит к изменениям в
организме.
При дозе 0,25…0,50 Гр наблюдаются изменения показателей крови
и другие незначительные нарушения.
Доза 0,5…1 Гр вызывает более значительные изменения показателей крови – снижение числа лейкоцитов и тромбоцитов, изменение
показателей обмена, иммунитета, вегетативные нарушения.
Пороговой дозой, вызывающей острую лучевую болезнь, принято
считать
1 Гр.
Длительность внутреннего и внешнего облучения тканей зависит
от периода полураспада радионуклида
43
и периода его полувыведе-
Т
ф
ния из организма
Т
б
эффективный период
да уменьшается вдвое:
. С учетом этих двух показателей вычисляется
, в течение которого активность радионукли-
Т
эф
/( ).ТТТТТ
эф ф б ф б
(2)
Биологическое действие радиоактивных веществ различных химических классов избирательно.
Йод. Природный изотоп
127
I. Известны радиоактивные изотопы с
массовыми числами от 115 до 126 и от 128 до 141.
Радиоактивные изотопы йода могут поступать в организм человека
через органы пищеварения, дыхания, кожу, раневые и ожоговые поверхности. Основные цепочки миграции: растение – человек; растение – животное – молоко – человек; растение – животное – мясо – человек; растение – птица – яйцо – человек; вода – гидробионт –
человек.
Поступающий в организм радиоактивный йод быстро всасывается
в кровь и лимфу. В течение первого часа в верхнем отделе тонкого
кишечника всасывается от 80 до 90 % йода. Органы и ткани по накоплению йода образуют убывающий ряд: щитовидная железа > почки >
печень > мышцы > кости.
Накопление йода-131 в щитовидной железе протекает быстро: через 2 и
6 ч после поступления в организм содержание радионуклида
составляет 5…10 и 15…20 % соответственно, через сутки – 25…30 %
введенного количества. Снижение уровня гормонов в организме под
воздействием радиоактивного йода, их неполноценность, а также возрастающая при этом потребность в них приводят к нарушению нейроэндокринных коррелятивных связей в звене гипофиз – щитовидная
железа.
Йод выводится из организма
в основном через почки. Из организма
в целом, щитовидной железы, печени, почек, селезенки, скелета йод
выводится с Т
, равным 138, 138, 7, 7, 7 и 12 суток соответственно.
б
Меры профилактики и помощи при поступлении йода в организм
заключаются в ежесуточном потреблении солей нерадиоактивного йода.
Цезий. Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа
133
Cs и 23 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 123 до 132
и от 134 до 144.
Наибольшее значение имеет радиоактивный изотоп
137
Cs. Он по-
ступает в организм человека преимущественно с пищевыми продуктами и практически полностью всасывается в пищеварительном тракте.
Примерно 80 % его откладывается в мышечной ткани, 8 % – в костях.
44
По степени концентрирования
ляются следующим образом: мышцы > почки > печень > кости >
мозг > эритроциты > плазма крови. Около 10 %
руется из организма, 90 % его выводится более медленными темпами.
Биологический период полувыведения
137
Cs все ткани и органы распреде-
137
Cs быстро экскрети-
137
Cs у взрослых колеблется
от 10 до 200 суток, поэтому содержание в организме человека практически полностью определяется его поступлением с пищевыми продуктами в течение года.
При увеличении содержания в пищевом рационе солей калия,
натрия, а также воды и пищевых волокон ускоряется выведение цезия-137 и замедляется его всасывание.
Стронций. Природный стронций состоит из смеси стабильных и
нестабильных изотопов. Стронций активно участвует в обмене веществ у растений.
Радионуклид
90
Sr поступает в организм через желудочно-кишечный
тракт, легкие и кожу. Стронций быстро всасывается в кровь и лимфу
из легких. Именно стронций-90 в первую очередь вызывает лейкемию.
В организм человека стронций-90 попадает преимущественно с растительной пищей, молочными продуктами и яйцами. Радиационное поражение организма стронцием-90 увеличивается за счет его дочернего
продукта иттрия-90. Наличие в организме пары 90Sr/90Y может вызвать
поражение половых желез, гипофиза и поджелудочной железы.
Независимо от путей поступления в организм растворимые соединения радиоактивного стронция избирательно накапливаются в скелете. В мягких тканях задерживается менее 1 %, остальное количество
откладывается в костной ткани. Со временем в костях концентрируется большое количество стронция, располагающегося в различных слоях
костной ткани, а также в зонах ее роста, что приводит к формированию в организме участков с высокой радиоактивностью. Биологический период полувыведения
90
Sr из организма составляет от 90 до
154 суток.
Большое значение при выведении стронция из желудочно-кишечного тракта имеет диета. Величина его всасывания уменьшается при
повышении содержания солей кальция и фосфора в питании, а также
при введении высоких доз тироксина.
45
3.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ
В ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ
Современная концепция радиозащитного питания базируется на
трех основных положениях:
1) максимально возможном снижении поступления радионуклидов
с пищей;
2) торможении процессов сорбции и накопления радионуклидов в
организме;
3) соблюдении принципов рационального питания.
Уменьшить поступление радионуклидов в организм с пищей мож-
но, снижая их
содержание в продуктах при помощи различных технологических или агрозоотехнических приемов, а также используя рационы, содержащие минимальное количество радионуклидов.
Можно удалить от 20 до 60 % радионуклидов за счет обработки
пищевого сырья: тщательного мытья, чистки продуктов, отделения
малоценных частей. Так, перед мытьем некоторых овощей целесообразно удалять верхние, наиболее загрязненные листья (капуста,
лук
репчатый и др.). Картофель и корнеплоды необходимо мыть дважды в
проточной воде: перед очисткой кожуры и после.
Предпочтительный способ кулинарной обработки пищевого сырья
в условиях повышенного загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами – варка. При отваривании значительная часть радионуклидов переходит в отвар (табл. 8).
Таблица 8
Влияние способа кулинарной обработки
на содержание радионуклидов в продуктах
Исходный
продукт
Картофель
Свекла
Капуста Отваривание 60…80 –
Горох Отваривание 45…80 –
Способ кулинарной обработки
Очистка от кожуры – 30…40
Отваривание в пресной воде 30…45 –
Отваривание в подсоленной воде 50 –
Отваривание 60 –
Очистка от кожуры – 30…40
46
Уменьшение
содержания, %
137
Cs
90
Sr
Окончание табл. 8
Исходный
продукт
Способ кулинарной обработки
Уменьшение
содержания, %
137
Cs
90
Sr
Щавель Отваривание 45…80 –
Мясо Отваривание 70 50
Мясо говяжье
Вымачивание в пресной воде
и последующее отваривание
80…90 –
Вымачивание в пресной воде, вы-
Мясо свиное
держка в 25 % рассоле в течение
90 –
3 месяцев и отваривание
Мясо куриное Отваривание 45 –
Рыба
Удаление чешуи, внутренностей,
жабр
Отваривание 70…90 –
16 –
Приготовление ухи 15…28 –
Приготовление творога 65 83
Приготовление сметаны 98 –
Молоко
Приготовление сыра 60…90 55
Приготовление сливок 92…95 95
Приготовление масла сливочного 52…99 –
Приготовление масла топленого 100 100
Грибы
Промывка проточной водой
18…32 минут
Отваривание однократное в течении 10 минут
18–32 –
81 –
Отваривание 2 раза по 10 минут 98 –
Грибы сухие Вымачивание в течение 2 часов 81 –
Грибы белые Вымачивание в течение 2 часов 97 –
Кости животных Отваривание –
Десятые
доли
Кости рыбные Отваривание 70 1
Зерно Получение муки с выходом 70 % 60 90
Нужно варить продукт в воде 10 минут, а затем слить воду и продолжить варку в новой порции воды. Такой отвар уже можно использовать в пищу, например, для приготовлении первых блюд.
47
Мясо перед приготовлением следует замочить в холодной воде на
два часа (заранее порезав его небольшими кусочками), затем снова залить холодной водой и варить при слабом кипении в течение 10 минут,
слить воду и в новой порции воды варить до готовности.
При жарении мяса и рыбы происходит их обезвоживание и на по
верхности образуется корочка, препятствующая выведению радионуклидов и других вредных веществ. Поэтому из-за вероятности загрязнения пищевых продуктов радионуклидами следует отдавать
предпочтение отварным мясным и рыбным блюдам, а также блюдам,
приготовленным на пару.
На выведение радионуклидов из продукта в бульон влияют солевой
состав и реакция воды. Так, выход
90
Sr в бульон из кости составляет
(в процентах от активности сырого продукта): при варке в дистиллиро-
ванной воде – 0,02; в водопроводной – 0,06; в водопроводной с лактатом кальция – 0,18.
Питьевая вода из централизованного водопровода обычно не требует какой-либо дополнительной обработки. Необходимость дополнительной обработки питьевой воды из шахтных колодцев состоит в ее
кипячении в течение 15…20 мин. Затем ее следует охладить, отстоять
и осторожно, не взмучивая осадка, перелить прозрачный слой в другую посуду.
Существенно снизить содержание радионуклидов в молочных продуктах можно путем приготовления из молока жировых и белковых
концентратов. При переработке молока в сливках остается не более
9 % цезия и 5 % стронция, в
твороге – 21 % цезия и около 27 % строн-
ция, в сырах – 10 % цезия и до 45 % стронция. В сливочном масле содержится всего около 2 % цезия от его содержания в цельном молоке.
Одно из направлений радиозащитного питания – увеличение потребления витаминов-антиокислителей (А, Е), обладающих радиопротекторными свойствами. Поэтому желательно употреблять в пищу
больше растительных масел –
оливкового, кукурузного, подсолнечного
(по две-три столовые ложки в день). Ускорить выведение из организма
радионуклидов способны аскорбиновая кислота (витамин С), щавелевая и лимонные кислоты.
Чтобы затормозить процесс всасывания и накопления радионуклидов в организме, необходимо создать условия для активной перистальтики кишечника. Это позволит уменьшить время облучения организма
радионуклидами,
проникшими в желудочно-кишечный тракт. Этому
способствует потребление продуктов, содержащих пищевые волокна:
хлеба из муки грубого помола, перловой и гречневой каш, холодных
-
48
фруктовых и овощных супов, блюд из вареных и сырых овощей, а
также кефира, простокваши, кумыса.
Для выведения уже попавших в организм радионуклидов необходима высокобелковая диета. Употребление белка должно быть увеличено не менее чем на 10 % от суточной нормы для восполнения носителей SH-групп, окисляемых активными радикалами, образуемыми
радионуклидами. Источниками белковых
веществ, кроме мяса и молочных продуктов, могут быть продукты из семян бобовых растений,
морская рыба, а также крабы, креветки и кальмары.
Пищевой рацион способен оказывать решающее воздействие на реакции организма не только при большой степени облучения, но и при
длительном внутреннем облучении малыми дозами. Регулирование
поступления радионуклидов во
внутреннюю среду организма посредством включения в рацион продуктов и веществ, обладающих радиозащитным действием, их кулинарная и технологическая обработка –
реальный путь уменьшения последствий внутреннего облучения организма человека.
3.5. НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ БАЗА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ
Принятие в 1996 году федерального закона «О радиационной без-
опасности населения
» стало важным шагом в формировании законодательной базы РФ в области обеспечения радиационной безопасности.
Дальнейшее развитие закон получил в «Нормах радиационной безопасности – НРБ-99»[9], «Основных санитарных правилах обеспечения радиационной безопасности – ОСПОРБ-99» и других нормативных
документах.
По безопасности и пищевой ценности изготовляемые, ввозимые и
находящиеся в обороте на территории РФ
пищевые продукты должны
соответствовать СанПиН 2.3.2.1078-01 [3], на территории Таможенного союза – ТР ТС 021/2011 [10], в которых нормируется удельная активность цезия-137 и стронция-90. Радиационная безопасность пищевых продуктов, загрязненных другими радионуклидами, определяется
санитарными правилами по нормам радиационной безопасности [9].
Регистрация радиоактивного излучения производится по эффектам
его воздействия на вещество.
Основные методы регистрации радиоактивного излучения
.
Ионизационный метод основан на измерении степени ионизации
газов, либо на образовании электронно-дырочных пар в твердых телах.
49
Люминесцентный метод обусловлен возникновением свечения в
результате накопления энергии при взаимодействии излучения с веществом.
Оптический метод реализуется на эффекте изменения оптиче-
ских свойств материалов под воздействием радиоактивного излучения.
Фотографический метод основан на воздействии радиоактивного
излучения на фоточувствительные материалы.
Калориметрический метод основан на измерении тепла, выделя-
емого
при радиоактивном распаде или при взаимодействии излучения
с веществом.
Химические методы основаны на изменении химического соста-
ва жидкостей или газов при взаимодействии с радиоактивным излучением.
Количественные и качественные характеристики радиоактивного
излучения, основанные на тех или иных методах регистрации, измеряются специальными приборами: радиометрами, дозиметрами, дозиметрами-радиометрами, спектрометрами
и спектрометрическими комплексами. Радиометрические, дозиметрические и спектрометрические
устройства характеризуются определенными метрологическими параметрами, которые необходимо учитывать. Аппаратура для измерения
радиоактивного излучения и измерения радиоактивных веществ должна
проходить постоянные периодические поверки, при которых она эталонируется по государственным стандартам и образцам-источникам.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Что понимается под радиоактивностью
? В каких единицах она
измеряется?
2. Из каких компонентов складывается радиационный фон Земли?
3. Какие наиболее опасные радионуклиды нормируются в пищевых
продуктах?
4. Какое биологическое действие оказывает радиация?
5. В каких органах человека и животных накапливаются наиболее
опасные радионуклиды?
6. Перечислите основные принципы радиозащитного питания.
7. Какие технологические способы снижают
содержание радио-
нуклидов в пищевых продуктах?
8. Охарактеризуйте нормативно-правовую базу обеспечения радиа-
ционной безопасности.
9. Назовите основные методы регистрации радиоактивного излуче-
ния.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]