Ренгенология

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ

Кафедрарадиобиологии сельскохозяйственных животных
Контрольнаяработа
Выполнил:
Студент заочного факультета
5-го курса, I группы,шифр-94111
Алтухов М.А.
Проверил_________________
Омск 2000 г.

Строение атома ихарактеристика основных элементарных частиц входящих в его состав
Всетела, включая нас самих, состоят из мельчайших “кирпичиков”, называемыхатомами. Существует столько типов таких “кирпичиков”, сколько имеется в природехимических элементов. Химический элемент—это совокуп­ность атомов одного и того же типа.
Мысль о том, что вещество построено из мельчайших“частичек”, высказывалась еще древнегреческими учены­ми. Они-то и назвали этичастички атомами (от греческого слова, означающего “неделимый”). Древние грекипредполагали, что атомы имеют форму правильныхмногогранни­ков: куба (“атомы земли”), тетраэдра (“атомы огня”), окта­эдра(“атомы воздуха”), икосаэдра (“атомы воды”). Прошло более двадцати столетий,прежде чем были получены экс­периментальные подтверждения идеи атомистическогостроения вещества. Окончательно эта идея утвердилась в науке во второй половинеXIX века благодаря успехам химии и молекулярно-кинетической теории. К началуXX века физики уже знали, что атомы имеют размеры порядка 10’10м и массу 10’27 кг. К этому времени стало ясно, что атомы вовсе не“неделимы”, что они обладают определен­ной внутренней структурой, разгадкакоторой позволит объяснить периодичность свойств химических элементов,выявленную Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834-1907).
В 1903 году, вскоре послеоткрытия электрона, англий­ский физик ДжозефДжон Томсон (1856-1940) предложилмодель атома в виде положительно заряженной по объему сферы диаметром около10″10 м, внутрь которой вкраплены электроны (см- Элементарныечастицы). Суммарный отри­цательный заряд электронов компенсируетсяположитель­ным зарядом сферы. Когда электроны колеблются относи­тельно центрасферы, атом излучает свет. Томсон считал, что электроны группируются в слоивокруг центра.
В модели, предложенной Томсоном,масса атома рав­номерно распределена по его объему. Ошибочность такогопредположения вскоре доказал английский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937). В1908-1911 годах под его руковод­ством были выполнены опыты по рассеяниюа-частиц (ядер гелия) металлической фольгой, а -частица свободнопроходила сквозь тонкую фольгу, испытывая лишь незна­чительные отклонения;однако в отдельных редких случаях (примерно в одном на10000)наблюдалось рассеяние а-частицна угол больше 90°.
“Это было почти так женевероятно,—вспоминал впоследствии Резерфорд, — как если бы вы выстрелили 15-дюймовымснарядом в лист папиросной бумаги, а снаряд вернулся бы назад и попал в вас”.
Опыты по рассеянию а-частицубедительно показали, что почти вся масса атома сосредоточена в очень маломобъеме — атомном ядре, диаметр которого примерно в
10000 раз меньше диаметра атома.Большинство а-частиц пролетает мимо массивного ядра, не задевая его, лишьизредка сталкиваясь с ним и “отскакивая” назад.
Эксперименты Резерфорда послужили основой длясоздания протонно-нейтронной модели атома. Эта модель к определяетсовременные представления об устройстве атома.
Итак, в центре атома находится атомноеядро (его размеры порядка 10’14 м); весь остальной объем атома —это электроны. Внутри ядра электронов нет (это стало ясно в начале 30-х годов);ядро состоит из положительно заря­женных протонов и не имеющих заряда нейтронов.Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре; это есть атомный номерданного химического элемента (его поряд­ковый номер в периодической системе).Масса электрона примерно в 2000 раз меньше массы протона или нейтрона, поэтомупочти- вся масса атома сосредоточена в ядре. Разные электроны в разной степенисвязаны с ядром;
некоторые из них “теряются”относительно легко, при этом атом превращается в положительный ион. Приобретаядо­полнительные электроны, атом становится отрицательным ионом.
Создавая свою модель атома,Резерфорд предположил, что между отрицательно заряженными электронами и по­ложительнозаряженным ядром действуют кулоновские силы. Ясно, что покоиться внутри атомаэлектроны не могут, так как они упали бы тогда на ядро, поэтому, попредположению Резерфорда, электроны движутся вокруг ядра, -подобно тому какпланеты обращаются вокруг Со­лнца. Поэтому резерфордовская модель атома быланазвана планетарной.
Простая и наглядная планетарнаямодель атома имеет прямое экспериментальное обоснование. Она совершеннонеобходима для объяснения опыта по рассеянию а-час­тиц. Но такая модельпротиворечит законам механики и электродинамики. Она не позволяетобъяснить факт суще­ствования атома, его устойчивость. Ведь движение электро­новпо орбитам происходит с ускорением, причем очень большим. Ускоренно движущийсязаряд по законам электродинамики Максвелла должен излучать электромаг­нитныеволны с частотой, равной числу его оборотов вокруг ядра в секунду.Излучение сопровождается потерей энер­гии. Теряя энергию, электроны должныприближаться к ядру, подобно тому как спутник приближается к Земле приторможении в верхних слоях атмосферы. Как показывают совершенно строгиерасчеты, основанные на механике Ньютона и электродинамике Максвелла, электронза ни­чтожно малое время (порядка 10-8 с) должен упасть на ядро, иатом должен прекратить свое существование.
В действительности ничего подобного непроисходит. Атомы устойчивы и в невозбужденном состоянии могут существоватьнеограниченно долго, совершенно не излучая электромагнитных волн. Отсюдаследует важнейший вывод: к явлениям атомных масштабов законы классичес­койфизики неприменимы.
Выход из крайне затруднительного положения былнайден в 1913 году великим датским физиком Нильсом Бором (1885-1962), которыйввел свои знаменитые кванто­вые постулаты, определяющие строение атома иусловия испускания и поглощения им электромагнитного излуче­ния. Вот они:
Первый постулат:атомная система можетнаходиться только в особых стационарных, или квантовых, состо-яниях, каждому изкоторых соответствует определенная энергия Еп. В стационарном состоянииатом не излуча­ет.
Этот постулат находится в явномпротиворечии с клас­сической механикой, согласно которой энергия движущих­сяэлектронов может быть любой. Противоречит он и электродинамике Максвелла, таккак допускает возмож­ность ускоренного движения без излучения электромаг­нитныхволн.
Второй постулат:при переходе атома из одногостаци­онарного состояния в другое испускается или поглоща­ется квантэлектромагнитной энергии.
Второй постулат тожепротиворечит электродинамике Максвелла, согласно которой частота излученногосвета равна частоте обращения электрона по орбите. По теории Бора частотасвязана только с изменением энергии атома.
АТОМНОЕ ЯДРО
Согласно протонно-нейтронной моделиатомные ядра состоят из элементарных частиц двух видов: протонов и нейтронов(см. также Атом).
Известно, что заряд протона положительный и равензаряду электрона.
Нейтрон не имеет электрического заряда, его массаравна 1.00867 а.е.м. 1 атомная единица массы (а.е.м.) равна 1/12 массы атомауглерода и связана с килограммом соот­ношением 1 а.е.м. =1.6605 • 10-27кг; 1 а.е.м. соответствует энергии 931.5 МэВ).
Число протонов в ядре называется зарядом ядраи равняется числу электронов в атомной оболочке, так как атом’в целомнейтрален. Следовательно, число протонов в ядре равно атомному номеру элементаzbтаблице Менде­леева.
Массовым числом ядра Аназывают сумму числа прото­новZи числа нейтронов N в ядре:A=Z+N.
Так как массы протона и нейтрона близки друг кдругу, то массовое число А очень близко к относительной атомной массеэлемента. Массовые числа могут быть определены путем грубого измерения массядер приборами, не облада­ющими особо большой точностью.
Однако указанные в таблице Менделеева относитель­ныеатомные массы некоторых элементов сильно отлича­ются от целого числа. Так, длябора она равна 10.81, для хлора — 35.45. Почему? Оказывается, ядра одного итого же химического элемента могут отличаться числом нейтронов приодинаковом числе протонов в ядре и электронов в электронной оболочке,                               
Такие ядра имеют одинаковые химические свойства и  располагаютсяв одной клетке таблицы Менделеева. Это изотопы. Химически простые природные вещества являются смесьюизотопов. Так, бор состоит из смеси двух изото- пов: 20% его составляет изотоп с массовым числом 10 (5  протонов,5 нейтронов), а 80% — с массовым числом 11 (5 протонов и 6 нейтронов).
Характеристика наиболее опастных для некоторых продуктовядерного деления
Стронций-щелочноземельный элемент второй аналитической группы периодической системыэлементов Д. И. Менделеева, поэтому по химическим свойствам сходен с другимипредставителями этой группы — кальцием, барием. Он имеет более 10 радиоактивныхизо-топов — от стронция-81 до стронция-97, наиболее важными из которых являютсястронций-89 (период полураспада 51 сут, максимальная энергия бета-излучения1,46 МэВ) и стронций-90 (период полураспада 28 лет, максимальная энергиябета-излучения 0,54 МэВ). Образуются они при делении урана в реакторах, а такжепри взрывах атомных бомб как продукты ядерного деления.
Стронций-90 претерпеваетбета-распад и превращается в дочерний радиоактивный элемент иттрий-90, которыйнаходится с ним в равно­весном состоянии по радиоактивности. Период полураспадаиттрия-90 составляет 64,2 ч, максимальная энергия бета-частиц 2,18 МэВ.
Как и другие радионуклиды,стронций-90 выпадает на поверхность земли в виде твердых частиц или с дождем врастворенном или нераст­воренном коллоидном состоянии и попадает нарастительный покров или непосредственно на поверхность почвы. Около 70 % егозадержи­вается в верхнем (до 5 см) слое почвы с очень большой сорбционнойспособностью в связи с богатым содержанием гумусовых веществ, имеющих высокуюионообменную емкость поглощения. В растения стронций попадает при оседаниирадиоактивных осадков из атмосфе­ры на поверхность листьев, стеблей ирепродуктивных органов (аэральный путь) и при извлечении его из почвенногораствора корня­ми растений (почвенный путь). Почвенный путь поступления в рас­тениячерез корни менее интенсивный по сравнению с воздушным. Так, коэффициентнакопления стронция-90 для клевера при аэральном пути поступления в 27 развыше, чем при почвенном, для кукурузы он различается в 130 раз. В экспериментепри разбрызгивании раствора стронция-90 и цезия-137 на надземные части растенийзадерживалось пшеницей 20-60 %, капустой 8-20, картофелем 25-65, листьямисахарной свеклы 15-20, травами в плотном травостое 50-60 % нане­сенногоколичества радионуклидов. Особенности усвоения радионук­лидов растениями изпочвы зависят от ее физико-химических свойств, вида растений, физико-химическихпараметров радионуклидов и технологии возделывания культур. Например, рядэкспериментов показал, что накопление стронция-90 растениями из темно-серойлесной почвы превышало таковое из дерново-подзолистой супесчаной идерново-подзолистой песчаной соответственно в 1,1 и 5,2 раза.
Основной источник поступлениярадионуклида в организм сель­скохозяйственных животных — корм, в меньшейстепени — вода (около 2 %) и воздух.
Поступление в организм через органыдыхания с воздухом может иметь практическое значение при нахождении животных наместности в период формирования радиоактивного следа, когда содержаниерадиоактивных частиц и аэрозолей в воздухе сравнительно велико.
Поступивший в организм с кормоми водой стронций-90 (как и его аналог кальций) хорошо всасывается вжелудочно-кишечном тракте, уровень всасывания зависит от многих факторов(состава рациона, физико-химических свойств соединения, возраста животных, функ­циональногосостояния организма) и колеблется от 5 до 100 %. Значи­тельно больше стронциявсасывается из кишечника у молодых живот­ных. Это связано с более высокойпотребностью их организма в щелоч­ноземельных элементах, необходимых дляпостроения скелета. Добавка кальция к рациону с целью уменьшить усвоениестронция-90 эффективна только для молодых животных, а для взрослых и старыхсущественного влияния не имеет.
У изотопов стронция скелетныйтип распределения. При любом пути поступления в организм они более чем на 90 %избирательно откладываются в костях. Депонирование стронция-90 в мягких тканяхпри хроническом поступлении невелико. Содержание его в мышцах обычно непревышает 10 % суточного поступления. Отмечена исключи­тельно высокая скоростьобмена радиоизотопа в звене кровь ^ орга­ны и ткани. Быстрое снижениеконцентрации его в крови после поступ­ления в нее объясняется интенсивнымвключением радиоизотопа в органы и ткани и выведением через экскреторные органыи молочную железу (у лактирующих животных). Стронций-90 накапливается вучастках костей, обладающих наибольшей зоной роста (в диафизе больше, чем вэпифизе). В компактном веществе кости всегда отмеча­ют большую концентрациюего, чем в губчатом. С возрастом животных эта разнчца сглаживается. Накоплениестронция-90 в костях приводит к радиационному облучению не только костей икостного мозга, но и окружающих тканей.
При пероральном поступлениистронция-90 в организм главным каналом выведения является желудочно-кишечныйтракт, а при инга­ляционном — мочевыделительная система. Стронций-90 выделяетсяи с молоком, но в значительно меньшем количестве. После однократногоперорального введения дойным коровам максимальное содержание его в расчете на 1л молока отмечено через 12-24 ч после поступления, а затем концентрацияпостепенно снижается и через 120-144 ч состав­ляет всего 0,01 % на 1 л. Втечение 8 сут с молоком выделяется сум­марно 2,8 % введенной дозы. В условияххронического поступления стронция-90 с кормом с суточным удоем выделяется от0,2 до 4,7 % радионуклида, скармливаемого коровам в течение дня, или 0,06-0,38% на 1 л удоя. При увеличении содержания кальция в рационе переход стронция вмолоко снижается. После прекращения поступле­ния в организм концентрация его вмолоке также быстро снижается.
Период полувыведения стронция-90из мягких тканей составляет 2,5-8,5 сут, а из костей — 90-154 сут.
Реальные возможности сниженияперехода радиоизотопов в животноводческую продукцию проявляются в организациирационально­го кормления и содержания животных. Например, содержание живот­ныхна естественных пастбищах способствует повышенному переходу радиоизотопов впродукты животноводства, а при переводе их на культурные гастбища или настойловое содержание в 10-15 раз сни­жается поступление радионуклидов ворганизм животных, следова­тельно, и в продукты животноводства.
Поступивший в организмстронций-90 действует неблагоприятно. Наиболее выраженные патологическиеизменения возникают в костях и костном мозге в связи с преимущественнойконцентрацией его в костной ткани. В разные сроки после поражения как приоднократном, так и при длительном поступлении стронция-90 у животных развива­ютсялейкозы, остеосаркомы, новообразования желез внутренней секреции и молочных,гипофиза, яичников и др. Существенно изменя­ются спермо- и овогенез, функциипечени и почек, иммунологическая реактивность организма.
Цезий — элемент первой аналитическойгруппы в периодической системе элементов. Многие химические соединения его(нитраты, хлориды, карбонаты) растворимы в воде, поэтому хорошо всасывают­ся вжелудочно-кишечном тракте, разносятся по организму и быстро выводятся из него.
Из радиоактивных изотопов цезиянаиболее биологически опасны цезий-134 и цезий-137. При распаде ядер атомацезия-137 излучаются бета-частицы с максимальной энергией 1,46 МэВ игамма-кванты. Период полураспада равен 30 годам (долгоживуший радиоизотоп).Период полураспада дочернего радиоактивного изотопа бария-137 равен 2,57 мин.Радиоактивный цезий — продукт деления ядер тяже­лых элементов (урана,плутония), по степени радиотоксичности отно­сится к группе В (среднейрадиотоксичности). Оценка по глобальным выпадениям составляет 5,6 %.
Продукты ядерного деления, в томчисле и цезий-137, от места образования распространяются в виде радиоактивногооблака, состоя­щего из летучих веществ и частиц разного размера (от несколькихмикрон до видимых глазом), выпадающих вместе с осадками (дождь, снег, сухиеосадки) в течение многих лет после ядерного взрыва и загрязняющих воздух, почвуи растительность.
Один из основных источниковпопадания цезия-137 в растения -почва. Она задерживает радионуклиды двумяспособами. Во-первых, нерастворяющиеся в дождевой воде радиоактивные веществазадер­живаются механически в дерновом и самом верхнем слое почвы. Во-вторых,растворенные в воде радионуклиды сорбируются в верх­нем слое почвы по законамдинамики сорбции. Верхний слой почвы (0-5 см) обладает очень большойсорбционной способностью, так как он обогащен гумусовыми веществами, имеющимивысокую ионооб­менную емкость поглощения и высокую способностькомплексообра-зующего связывания радионуклидов в катионной и анионной формах.Цезий в сравнении со стронцием прочно фиксируется в почве, и лишь 1 % его можетперейти в водную вытяжку. Поэтому выносится цезия из нее растениями во многораз меньше, чем стронция. Степень загряз­ненности почвы зависит нетолько от количества годовых атмосфер­ных осадков, но и от локальных условий — типа почв” вида и густоты растительности и агротехнической обработки почвы.
Поступление цезия-137 в растенияпроисходит в основном двумя путями: первый — оседание из атмосферы наповерхность листьев, стеблей и репродуктивных органов; второй — через корневуюсистему вовлечением из почвенного раствора. В первые годы после радиоак­тивногозагрязнения поступление происходит в основном через наземные части растений, ав последующем преобладает «корневое» поступление радионуклида.Обладая большой «подвижностью», цезий-137 по сравнению состронцием-90 более или менее равномерно распределяется по всему растению.Переработка и подготовка кормов к скармливанию могут значительно изменить в нихконцентрацию радионуклидов.
В естественных условияхцезий-137, как и другие радионуклиды, в организм животных, в том числе птиц,поступает через желудочно-ки-шечный тракт, органы дыхания, поврежденные инеповрежденные кожные покровы. Оральный путь — основной. Поступление радионук­лидачерез органы дыхания имеет намного меньшее значение, посколь­ку не всерадиоактивные частицы задерживаются в дыхательных путях, часть ихудаляется при выдохе, часть — со слизью при кашле, которая животным заглатывается.
Усвоение цезия-137осуществляется в основном в тонком кишеч­нике. Степень всасывания его вжелудочно-кишечном тракте достига­ет 100 %, так как он образует хорошорастворимые соединения. У моло­дых животных цезий усваивается больше, чем устарых. У животных с однокамерным желудком он всасывается быстрее, чем уживотных с многокамерным желудком. Это, очевидно, обусловлено более быстройэвакуацией химуса из однокамерного желудка в кишечник. Отмеченаисключительно высокая скорость обмена радиоизотопа в звене кровь — органы — ткани. У животных с многокамерным желудком после разового орального поступлениямаксимальная концентрация радионуклида в крови отмечалась через 12 ч исохранялась на этом уровне в течение следующих 12 ч. У животных с однокамернымже­лудком максимум концентрации его в крови наступает быстрее. Быстрое снижениеконцентрации в крови объясняется тем, что, с одной стороны, происходитинтенсивное включение в органы и ткани, а с другой — выведение черезэкскреторные органы или молочную железу.
Характер метаболизма цезия-137своеобразен, сходен с обменом калия и определяется физико-химическимисвойствами. Накаплива­ется цезий-137 в основном в мышцах и паренхиматозныхорганах, меньше — в крови, жировой ткани и коже. В условиях длительного непрерывногопоступления с кормами и водой накопление его в ор­ганизме происходитпостепенно, а затем наступает состояние оавно-27
весия, когда ежедневноепоступление уравновешивается выведением. Так, равновесная концентрациярадиоцезия в мягких тканях у коз устанавливается примерно за 10 дней, а у коров- за 30 дней. В мыш­цах овец накопление цезия-137 продолжается более 105 дней,а во внутренних органах — 8-18 дней. Величина перехода его в мясо у травоядныхживотных выше, чем у всеядных. При хроническом пос­туплении радиоцезия у курравновесное состояние между содержани­ем его в рационе и яйце наступает через6-7 сут, концентрация в эти сроки максимальная и равна 2,3-3,3 % суточногопоступления. Причем концентрация цезия-137 в белке яйца в 2-3 раза выше, чем вжелтке, а в скорлупе — лишь 1-2 % общего содержания в яйце.
Цезий-137, как и другиерадиоизотопы, выводится из организма с калом, мочой, а у продуктивных животных- с молоком, яйцами и другими путями. При однократном пероральном поступлении ворга­низм лактирующих коров концентрация его в молоке постепенно нарастает впервые 24 ч, достигая максимума через 24-48 ч, а затем до б- 7-го дня медленноснижается. Суммарно за 8 сут с молоком выде­ляется около 18 % введенногоколичества. В условиях хронического перорального поступления цезия-137выделение с 1 л молока варьи­рует у отдельных коров от 0,25 до 0,72 % суточногопоступления радио­нуклида. Скорость выведения зависит от уровня продуктивностиживотных. У высокопродуктивных изотоп выводится быстрее. Так, при суточном удое20 л выводится до 13 % суточного поступления радиоцезия, а при удое 14 л — только 8,8 %. Чем больше в рационе грубых кормов, тем меньше выводится с 1 лмолока цезия-137. У коров с молоком обычно выводится 5-10 % цезия-137,поступившего с кор­мом. Эффективный период полувыведения (Ту^) поцезию-137 у лак­тирующих коров составляет от 20 до 50 дней, и величина егозависит от уровня продуктивности коровы и состава рациона.
Важный объект исследования при радиохимическом анализе насодержание цезия-137 — мясо разных животных, в том числе птиц. При исследованиитрех видов мяса (говядины, баранины и свинины) наибольшая концентрация этогорадиоизотопа установлена в барани­не; в говядине в 2 раза, а в свинине в 3 разаего меньше, в оленине в 10 раз выше, чем в мясе животных других видов. Зависитэто от пое­даемой животными растительности, с которой поступает цезий-137.Высокое содержание его в оленине обусловлено тем, что олени в зимний периодпитаются мхами и лишайниками, в которых большая концентрация радиоцезия. Влетний период концентрация цезия-137 в оленине снижается, так как животные едятв основном траву, актив­ность которой по данному радиоизотопу меньше, чем улишайников. Уровень цезия-137 в организме животных зависит также от условийсодержания. Животных кормят преимущественно сеяными травами при стойловомсодержании, травостоем естественных лугов, содержа­щим больше радиоизотопов, — при пастбищном. Поэтому и концентра­ция их в мясе животных зимой выше, чемлетом. Кроме того, при пастбищном содержании увеличивается содержание цезия-137и в мо­локе.
Радиационно-гигиеническиенормативы, которыми руководству­ются радиологи, исходят из предельно допустимыхсуточных доз (ПДС) поступлений радионуклидов в пищевом рационе людей. Отсюдаможно определить допустимое суточное попадание радионуклидов с кормамисельскохозяйственным животным. Такие нормы окончатель­но не установлены, ноприблизительно в суточном рационе молочного скота цезия-137 не должно бытьболее 1,3 мкКи, для мясного скота -0,33, а для овец — 0,175 мкКи. Какисключение, можно допустить трехкратное превышение этих норм. Разумеется, чтолюбые изменения норм ПДС для человека должны повлечь за собой изменение ПДС дляживотных.
Йод — элемент седьмой группыпериодической системы элементов, относится к подгруппе галогенов. В химическихсоединениях прояв­ляет переменную валентность: -1 (йодиды), +5 (йодаты), +7(перйода-ты). В объектах внешней среды йод находится в виде этих анионов и вэлементарном состоянии. Для выделения йода используют труднораст-воримый йодидсеребра.
Известны 24 радиоактивныхизотопа йода с массовыми числами в интервалах 117-126 и 128-139. Все ониискусственные и являются продуктами ядерных реакций. Образуются при делениитяжелых ядер (урана, плутония). Наиболее важные: йод-125 (период полураспада 60сут, максимальная энергия бета-излучения 0,61 МэВ), йод-129 (1,7-Ю7лет, 0,12 МэВ), йод-131 (8,06 сут, 0,25-0,81 МэВ), йод-133 (21 ч, 0,4-1,2 МэВ).
В «свежих» выпаденияхрадиоактивных осадков после проведен­ных атомных испытаний или в результатеаварий на атомных пред­приятиях вначале биологически опасны йод-131, -132, -133и -135, через неделю — йод-131 и -132, через две недели — только йод-131.
Йод-131 является смешанным бета-и гамма-излучателем, высоко-токсичным радиоизотопом (группа Б), среднегодоваядопустимая концентрация его в воде равна Ю-7 — Ю-9 Ки/кг.
Источники загрязнения внешнейсреды, кормов и продуктов жи­вотноводства — испытательные ядерные взрывы ватмосфере и воде, радиоактивные отходы промышленных предприятий, лабораторий инаучно-исследовательских институтов, работающих с радиоактивными веществамивысокой активности при нарушении ими правил захоро­нения отходов и приавариях на этих предприятиях. Нормальная работа реакторов на атомнойэлектростанции не приводит к облуче­нию населения, превышающему принятыепредельно допустимые уровни. При аварийном радиоактивном выбросе из ядерногореактора в атмосферу радионуклиды йода (особенно йод-131) являются крити­ческимкомпонентом загрязнения внешней среды и по сравнению с другими радионуклидамипредставляют наибольшую опасность инкор­порированного облучения населения впервые месяцы после аварии.
Изотопы йода в смесикороткоживущих продуктов ядерного деления составляют около 20 %.
Радиоактивный йод-131 обладаетвысокой летучестью, химически активный элемент, имеет большую способностьмиграции по звеньям биологической цепи и высокий коэффициент концентрации. Онвклю­чается в компоненты биосферы почва — вода — флора — фауна и участ­вует вбиологическом цикле обмена веществ. Хорошо растворимые в воде соединения йодаусваиваются растениями и животными. В расте­ниях йод-131 прочно задерживается ипрактически не удаляется с их поверхности при промывании водой. Корневоеусвоение йода-131 при произрастании растений на гумусной почве превосходитусвоение стронция-90 в 14 раз, а на песчаной почве — в 2 раза.
Радиоактивные изотопы йода ворганизм животных поступают преимущественно через пищеварительный тракт скормом и водой, но могут попадать и через органы дыхания, кожу, конъюнктиву,раны и другими путями. Йод — активный биогенный элемент и, попадая в организм,в результате хорошей растворимости на 100 % всасывается в кровь. Через 13-14 чконцентрация его в крови уменьшается в 2 раза, так как он быстроперераспределяется по органам и тканям. От 20 до 60 % изотопов йодаоткладывается в щитовидной железе, которая является критическим органом дляйода. Через сутки после однократ­ного перорального поступления в организмйода-131 в щитовидной железе обнаруживается всего’около 10 % введенной дозы, вто время как в остальных тканях и органах — примерно 50 %. На 14-й день врезультате перераспределения в щитовидной железе оказывается примерно 18 %введенного йода-131 (с учетом физического распада), а в остальных органах итканях — около 14 %. Концентрация йода-131 в тканях животных по отношению кконцентрации его в крови (условно взята за 1) распределяется в следующемпорядке: кровь — 1, почки, печень, яичники — 2-3, слюнная железа, моча — 3-5,кал, молоко -5-15, щитовидная железа — 10 000.
Радиотоксикологическое действиерадиоактивного йода проявля­ется прежде всего в поражении щитовидной железы.Малые дозы не вызывают заметных нарушений в тиреоидной ткани. Большие дозыйода-131 у всех животных приводят к разрушению щитовидной желе­зы и замещениюпаренхимы соединительной тканью. Существенные изменения возникают в нервной иэндокринной системах. Атрофия щитовидной железы сопровождается слизистымперерождением мышцы сердца, подкожной клетчатки, ожирением печени. Отмечаютсяглубокие изменения в кроветворных органах, которые приводят к анемии,лимфопении, нейтропении и тромбоцитопении.
Из организма животных и птицрадиоактивный йод, как и стабиль­ный, выводится преимущественно почками смочой, через желудочно-кишечный тракт с калом, а у продуктивных животных — смолоком, у птиц — с яйцами. При длительном поступлении йода-131 курам-несуш­камс кормом в желток яйца переходит до 16 %, а в белок — около 1 % поступившейсуточной дозы. У лактирующих коров с 1 л молока
выделяется около 1 %поступившего в организм за день йода-131. При выпасе коров на территории,однократно загрязненной йодом-131, пик выведения ею с молоком приходится на 3-исутки, затем наступает медленный спад, и через 3 нед выведение сокращается в 4раза.
В местностях с недостаточнымсодержанием йода у коров, потреб­ляющих загрязненные корма и воду, выделениейода-131 с молоком больше, чем в местностях с нормальным содержанием йода.Выведе­ние йода-131 с молоком в определенной мере уменьшает накопление его вщитовидной железе, так как установлено, что у лактирующих коров концентрацияйода-131 в щитовидной железе ниже, чем у сухо­стойных.
На уровень усвоения животнымйода-131 влияет содержание в кормах изотопных (стабильный йод) и неизотопных(хлор) носителей. Например, введение в организм стабильного йодистого калия на50 % снижает включение радиоактивного йода в щитовидную железу овец и телят.Дача йодистого калия курам (80 мг на курицу) снижает включе­ние йода-131 в яйцона 70 %, а неизотопного носителя йода в виде хло­ристого калия — даже на 90 %.Таким образом, эти препараты могут использоваться в качестве профилактикинакопления радионуклидов йода в организме.
Для снижения поступлениярадиоактивных элементов животных в период йодной опасности переводят настойловое содержание. Для кормления используют запасы кормов, не загрязненныхрадионукли­дами, а при их отсутствии скармливают скошенную зеленую массу. Есливыпас животных нельзя прекратить полностью, то используют пастбища рационально.
При выпасе коров на удобренныхпастбищах с хорошим травосто­ем содержание йода-131 в молоке снижается до 50 %.Это связано с понижением концентрации радионуклидов в растениях на единицумассы вследствие увеличения урожайности на удобренных почвах. Чем интенсивнееприрастает биомасса растений, тем сильнее идет разбавление радиоактивныхвеществ.
Патологоанатомическиеизменения при острой лучевой болезни
Изучениевоздействия ионизирующих излучений на биологиче­ские объекты началось сразупосле открытия лучей рентгена, а затем естественной радиоактивности радия и полонияв конце XIX в.
Эту проблему глубоко изучаетспециальная наука — радиобиоло­гия.
В настоящее время накоплензначительный материал по воздей­ствию радиоизлучений различной природы наорганизм человека, лабораторных и в последние годы сельскохозяйственныхживотных. Эти работы активизировались в связи с трагедией в Хиросиме иНагасаки, испытанием ядерного оружия в атмосфере, авариях на атомных станциях,особенно Чернобыльской, когда в поле действия комбинированного воздействиярадионуклидов оказались большие территории, люди и животные. Значительноеколичество работ по­священо радиационной патологии.
Характер и тяжестьпатологических процессов в организме живо­тного зависят от вида радиации:наружной (внешней) или внутрен­ней (за счет попадания радионуклидов с кормом,водой или воздухом в организм животного). Животные подвергаются воздействию ивы­падающих радиоактивных осадков. При внешнем облучении альфа-частицы глубоконе проникают и задерживаются в эпидермисе кожи, бета-частицы проникают в кожу,а гамма-лучи проходят через все тело животного.
Установлено, что воздействиюрадиации подвержены все виды сельскохозяйственных животных, хотя некоторые изних отличаются большей устойчивостью, например куры (В. А. Киршин, А. Д. Белов,В. А. Бударков, 1986).
Особенно тяжелые поражения,соответственно и более выражен­ные патоморфологические изменения бывают прикомбинирован­ном воздействии радионуклидов (йод, цезий, стронций и др.), атакже при их сочетании с патогенами нерадиоактивной природы (солитяжелых металлов, пестициды, возбудители инфекционных болез­ней и т. д.).
Отмечено, чторадиочувствительность отдельных органов и тка­ней у различных животныхварьирует, хотя имеются и общие зако­номерности.
Считают, что наиболее сильно прилучевой болезни (а с ее острым или хроническим течением имеет дело специалист —патологоана­том) поражаются лимфоциты, незрелые кроветворные клетки, основ­нымдепо которых являются костный мозг, кишечный эпителий, герминативные клетки. Квысокорадиочувствительным относят эпи­телий мочевого пузыря, эпителийпищеварительного тракта, в том числе ротовой полости, глотки пищевода, эпителийкожи. Средней степенью чувствительности обладают эндотелий сосудов, клетки со­единительнойткани, хрящевой, клетки почек, печени, поджелудоч­ной и щитовидной желез,легочный эпителий. Низкую степень чув­ствительности к радиации имеют скелетныемышцы, зрелые клетки костного мозга, зрелая соединительная ткань, нейроны.Очевидно, это надо учитывать при оценке патологического воздействия прони­кающейрадиации.
Но необходимо иметь в видуизбирательное накопление некото­рых радионуклидов в различных органах и тканях.Так, радиоактив­
ный йод избирательнонакапливается в щитовидной железе, отсюда понятно ее быстрое разрушение, а придлительном воздействии или как следствие его — развитие рака щитовидной железы.Радиоактив­ный цезий в большей степени накапливается в мышечной ткани, астронций — в костной, где могут развиваться различные процессы — от аплазиикостного мозга до остеосарком при длительном действии этого радионуклида.
Сильная степень радиоактивногопоражения приводит к разви­тию острой лучевой болезни, являющейся причинойсмерти.
Для острой лучевой болезнихарактерно развитие практически в большинстве органов и тканей выраженных вразличной степени кровоизлияний — картина геморрагического диатеза (геморрагиче­скийсиндром). Если на ранних стадиях болезни на