Файл: Лекции по РБ.doc

6.6. Действие излучений на животных

С травой и другими растениями радионуклиды попадают в организм животных, т.е. основным источником радиации является корм. Поступление через органы дыхания и через кожу играет незначительную роль. Попавшие в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) радионуклиды вступают в процессы метаболизма, включающие всасывание, перемещение по отдельным органам и тканям, депонирование и выведение. От интенсивности этих процессов зависит, в конечном счете, накопление радионуклидов в продукции животноводства.

Интенсивность и величина всасывания радионуклидов в ЖКТ зависят от химической формы соединения, в которое включен радионуклид и его физико-химических свойств. Коэффициент всасывания различных радионуклидов различен у разных животных. Такие радионуклиды как йод-131, цезий-137, тритий всасываются в ЖКТ полностью, стронций-90 – всасывается 6-16%. Всасывание зависит от возраста животных (у молодых особей всасывание в несколько раз больше).

Радионуклиды, всосавшиеся в ЖКТ, поступают в кровь, распределяются в компонентах ее сыворотки и форменных элементов. Распределение радионуклидов в органах и тканях животных определяется их видом, возрастом, длительностью поступления радиоактивных веществ в организм и другими факторами. Существует несколько основных типов распределения радионуклидов в организме: равномерный (³Н,⁷Li,²²Na,⁴⁰K,⁸⁵Rb,¹³⁷Cs); скелетный (⁴⁵Са,⁹⁰Sr,¹⁴⁰Ba,²²⁶Ra); печеночный (²³⁸U,¹²⁵Sb,⁷⁶As,⁷⁵Se); тиреотропный (¹³¹J,²¹¹At).

Выводятся радионуклиды из организма животных с характерным для каждого изотопа периодом полувыведения. Наиболее быстро выделяются радионуклиды из мягких тканей. Период полувыведения цезия-137 составляет от 3 до 46 суток, а период полувыведения стронция-90 из скелета животных составляет более 3000 суток.

Биологические эффекты действия радиации на животный мир изучены недостаточно. Известно, что очень высокие дозы приводят к гибели млекопитающих, меньшие – к заболеваниям, генетическим изменениям, половым расстройствам, неспособности к воспроизведению, выкидышам. Биологические эффекты, происходящие в клетках подразделяются на 2 группы: стохастические и нестохастические.

Стохастические эффекты признаются беспороговыми и могут наблюдаться в клетках животных после минимальных доз облучения. К ним относятся: 1) репродуктивная гибель клетки;2) возникновение генных мутаций; 3) появление хромосомных аберраций; 4) злокачественная трансформация клетки.

Нестохастические эффекты имеют пороговую дозу, ниже которой изменения отсутствуют. К нестохастическим реакциям относятся: 1) радиационная задержка и стимуляция деления клеток; 2) угнетение синтеза ряда веществ; 3) пострадиационное разрушение ДНК; 4) изменение проникаемости биологических мембран; 5) нарушение обмена кальция и функционирования ферментативных систем.

При действии радиационных излучений наблюдаются радиационные эффекты в тканях и органах животных. Прежде всего, наблюдается патология кровотворения и связанная с ней депрессия клеточных элементов крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов). Эти изменения характерны для клинического синдрома острой лучевой болезни. Под действием излучений меняется весь комплекс защитных механизмов и реакций организма (клеточных и гуморальных факторов иммунитета). При радиационных поражениях меняется естественная устойчивость к эндогенным (внутреннего происхождения) инфекциям. Негативное влияние гамма- излучений на воспроизводительную функцию сельскохозяйственных животных и качество потомства определяется в основном поражением эмбриона в период дифференцировки органов, а также семяродного эпителия яичек и яичников родителей.

По клиническому проявлению, характеру течения и исходу заболевания при общем облучении различают острую и хроническую лучевую болезнь. При облучении в больших дозах развивается ОЛБ. Различают три основные формы ОЛБ: церебральную, кишечную и костномозговую. В развитии и течении ОЛБ выделяют 4 периода: 1) начальный, или период первичных реакций; 2) латентный, или скрытый (период кажущегося благополучия); 3) период выраженных клинических признаков, или период разгара болезни; 4) период восстановления с полным или частичным выздоровлением.

В течение ХЛБ выделяют 3 степени тяжести: легкую, среднюю и тяжелую. Легкая степень характеризуется функциональными нарушениями органов и систем (функция может быть повышена или понижена). При средней степени отмечаются признаки морфологического повреждения наиболее радиочувствительных тканей – гипоплазия костного мозга с признаками лейко- и тромбоцитопении. При тяжелой степени наблюдаются выраженная гипоплазия костного мозга, резкая лейко- и тромбоцитопения, анемия, дистрофические изменения в органах и инфекционные осложнения.

ХБЛ развивается у крупного рогатого скота после однократного введения йода-131 в концентрации (0,9-2) х 10⁹Бк/кг массы животного, перорального введения в течение 8 лет стронция-90 в концентрации 7,4 х 10⁶Бк/кг массы животного.

Из местных поражений возможно радиоактивное загрязнение кожного покрова с развитием бета-ожогов кожи, по тяжести поражения различают четыре степени: легкую, среднюю, тяжелую и крайне тяжелую.

Лекция № 7

Биологическое действие ионизирующих излучений

7.1. Пищевые цепочки

Радионуклиды в организм человека поступают через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт (с водой и пищей) и через кожу. Большинство радионуклидов поступает с продуктами растениеводства и животноводства. Пути миграции радионуклидов в организм человека различны и осуществляются в основном по следующим пищевым цепочкам.

1. Атмосфера – почва – растения – человек (так поступают в организм человека радионуклиды с овощами, ягодами, злаками, грибами и т.д.).

2. Атмосфера – почва – растения – травоядные животные – молоко и мясные продукты – человек (из почвы радионуклиды поступают в корневую систему растений, а затем в вегетативные органы). Имеет место и поступление радионуклидов в организм животных с пищей, так корова слизывает за год до 600 кг земли, в т.ч. и загрязненной.

3. Атмосфера – растения – животные – молоко и мясные продукты – человек (в этом случае радионуклиды в растения поступают аэральным путем, а затем уже в организм животных).

4. Атмосфера – вода открытых водоемов – фито- и зоопланктон и другие обитатели водоемов – рыбы – человек. (Ракообразные, моллюски, водоросли и вообще придонные животные загрязняются более сильно из-за сорбции радиоактивных веществ. В организм рыб поступают радионуклиды с пищей и через жабры).

5. Атмосфера – вода – человек (с водой поступает до 5% активности). Питьевая вода очищается довольно быстро, так как радиоактивные частицы оседают на дно водоемов.

Мясомолочные продукты – основные поставщики радиоактивности в организм человека. Если до аварии на ЧАЭС активность цезия-137 в молоке не превышала 0,3 Бк/л, то в мае 1986 г. на юге Гомельской области она составляла 330000 Бк/л. Загрязнение молока осенью 1986 г. в Гомельской области составило 3577 Бк/кг (по РДУ-96 уровень содержания цезия-137 в молоке не должен превышать 114 Бк/л, в мясе – 600 Бк/кг). Из-за глобальных выпадений при испытаниях ядерного оружия на Новой Земле оленеводы приполярной тундры получили дозы в 100-1000 раз большие, чем остальное население (ягель, которым питаются олени, является концентратом радиоактивных веществ).

7.2. Пути поступления радионуклидов в организм человека

Радиоактивные вещества могут попадать в организм человека тремя путями: через органы дыхания (при вдыхании загрязненного радиоактивными аэрозолями воздуха), через желудочно-кишечный тракт (с продуктами питания и водой), через кожу (резорбция через кожу). С воздухом в организм человека поступает несколько более 1% радиоактивности. Примерно 5% попадает с питьевой водой. Основной опасностью является поступление радионуклидов с пищей.

Наиболее важным и потенционально опасным является ингаляционное поступлениерадионуклидов. Этому содействует большая дыхательная поверхность альвеол, площадь которой достигает 100м²и более (более чем в 50 раз превышает площадь кожи). Кроме того, этот путь опасен и из-за более высокого коэффициента захвата и усвоения изотопов из воздуха.

Радиоактивность воздуха может быть обусловлена содержанием в нем радиоактивных газов или аэрозолей в виде пыли, тумана, дыма. Доля радионуклидов, которые задерживаются в дыхательной системе, зависит от размера частиц, минутного объема легких и частоты дыхания.

Обмен радиоактивных элементов при поступлении их в легкие с выдыхаемым воздухом определяют три параметра:

1. Размер или диспертность вдыхаемых частиц (аэрозолей);

2. Склонность радионуклидов к гидролизу и комплексообразованию, от которых зависит путь и скорость их выведения из легких;

3. Период полураспада радионуклида.

При вдыхании воздуха радиоактивные вещества, содержащиеся в нем (частицы радиоактивной пыли), задерживаются на всем протяжении дыхательного тракта от преддверия носа, носоглотки, полости рта до глубоких альвеолярных отделов легких. При этом между размером частицы и глубиной ее проникновения имеется зависимость. Радиоактивные частицы с аэродинамическим диаметром 50 мкм могут достигать только носоглотки (откуда могут потом поступать в желудок), и в основном отхаркиваются. Частицы с диаметром 7,5-10 мкм задерживаются в верхних дыхательных путях на 70-90% (не проникают в альвеолы). Более мелкие частицы (0,05 мкм) задерживаются в альвеолярном отделе легких на 35-65%.

Чем меньший диаметр частиц, тем относительно меньше их задерживается в верхних дыхательных путях, бронхах и тем больше их проникает в альвеолярные отделы легких, т.е. в те области, где отсутствуют механизмы, которые способны выводить попавшие частицы в бронхи и трахею (т.е. наружу).

Дальнейшая судьба радионуклидов, отложившихся в дыхательных путях, также связана с размерами радиоактивных частиц, их физико-химическими свойствами и транспортабельностью в организме. Вещества, хорошо растворяющиеся, в основном быстро (за несколько десятков минут) всасываются в кровеносное русло, - этому содействует широкое развитие сети капилляров, через которые и происходит обмен газов в легких. Затем эти вещества в процессе обмена веществ откладываются в определенных органах и системах или выводятся из организма.