5+. ТОКСИКОЛОГИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Привет, Вы узнаете о том , что такое токсикология радиоактивных веществ, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое токсикология радиоактивных веществ , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Токсикология.

Организм человека в повседневной жизни постоянно подвергается воздействию ионизирующего излучения различных источников. Ионизирующие излучения представляют собой потоки частиц и

квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению его атомов и молекул.

Ядра некоторых химических элементов и их изотопов обладают свойством радиоактивности – способностью самопроизвольно, без внешнего воздействия распадаться (претерпевать радиоактивный распад) с испусканием ионизирующих излучений. Такие ядра называются радионуклидами.

Источники ионизирующего излучения подразделяются на естественные и искусственные. К естественным источникам относятся космические лучи, радионуклиды, содержащиеся в горных породах, почве, воде и воздухе (прежде всего радон - 222Ra и продукты его распада). К искусственным источникам относятся производство, перевозка и переработка ядерного топлива, контрольноизмерительные и медицинские приборы, в которых используются радионуклиды и применяется ионизирующее излучение, радиоактивные осадки, выпадающие после испытания атомного оружия, радионуклиды, выбрасываемые в атмосферу атомными электростанциями и другими ядерными установками, а также радиационное облучение при авариях на ядерных объектах. На железнодорожном транспорте источником ионизирующего излучения является перевозка радиоактивных грузов и строительных материалов с повышенным уровнем радиации, например, гранита.

Различают -, - и - излучения. -излучение представляет собой поток ядер атомов гелия. Его проникающая способность составляет в воздухе от 7 – 10 см, в воде – до 0,1см и в биологической

ткани 0,02 – 0,04 мм. -излучение представляет собой поток электронов, проникающая способность которых в воздухе может достигать 14 м, в алюминии и пластмассе – 7 мм, а в биологической ткани –

2,5 см. -излучение является потоком электромагнитного излучения с очень короткой длиной волны. Гамма-лучи глубоко проникают в организм человека и представляют собой большую радиационную опасность.

Радиоактивный распад происходит со строго определенной скоростью, характерной для каждого данного радионуклида. Время, за которое исходное число радиоактивных ядер уменьшается вдвое, называется периодом полураспада (Т½). Оно может изменяться в широких пределах, Так, например, период полураспада урана 238U составляет 4,5 млрд. лет, радия 236Ra – 1620 лет, радона 222Rn – 3,8 суток.

Скорость распада радионуклида называется активностью. За единицу активности в Международной системе единиц (СИ) принят Беккерель (Бк). Один Беккерель соответствует одному

распаду в секунду для любого радионуклида. Активность также изменяется внесистемной единицей – Кюри (Ки). 1 Ки = 3,7 · 1010Бк.

Количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы вещества, называется дозой. Эта величина используется для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества и живые организмы. Различают экспозиционную, поглощенную, эквивалентную, эффективную эквивалентную, ожидаемую и коллективную дозы.

Экспозиционная доза – мера ионизации воздуха в результате действия на него фотонов, равная отношению суммарного электрического заряда dQ ионов одного знака, образованного ионизирующим излучением, поглощенным в некоторой массе воздуха к массе dM. DЭКСП=dQ/dM. В СИ единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг); внесистемная единица экспозиционной дозы – Рентген. Экспозиционная доза характеризует радиационную обстановку независимо от свойств облучаемого объекта.

Поглощенная доза – отношение суммарной энергии ионизирующего излучения dE, поглощенной веществом, к массе этого вещества dM.

DПОГЛ = dE/dM. Единицей поглощенной дозы излучения в системе СИ является Грей (Гр). Внесистемной единицей – Рад. Между единицами существует соотношение: 1 Гр = Дж/кг = 100 Рад.

Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является Зиверт (Зв). Внесистемной единицей эквивалентной дозы излучения является бэр. 1 Зв = 100 бэр. Кроме этого используются кратные единицы – микрозиверты, микробэры и др.

Вводятся дополнительно разнообразные коэффициенты, учитывающие различную чувствительность тканей и органов живого существа к действию излучения. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение раковой опухоли в легких более вероятно, чем в щитовидной железе. Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав полученные значения, по всем органам и тканям получают эффективную эквивалентную дозу. Она оценивает суммарный эффект облучения в Зивертах.

Сумма индивидуальных эквивалентных доз, полученных группой людей, называется эффективной коллективной дозой, которая измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв). Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получают многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника, называют ожидаемой полной коллективной эффективной эквивалентной дозой.

Оперативный контроль радиационной обстановки и оценку ее эффективности осуществляют по величине мощности эквивалентной дозы. Мощность дозы определяется величиной эквивалентной дозы ко времени ее накопления. Единица измерения Зв/с или бэр/с.

Наиболее распространенные методы регистрации радиоактивных излучений и частиц основаны на их ионизирующем, тепловом и химическом действии. В первую очередь это химические, колориметрические и фотографические методы. Для регистрации ионизирующих излучений используются ионизационные камеры, счетчики Гейгера-Мюллера и сцинтилляционные счетчики.

Мощность дозы внешнего гамма-излучения измеряют дозиметрами типа ДРГ-01Т. Для ориентировочной оценки, мощности дозы используют индикаторные приборы типа СРП-68. Измерение мощности дозы в помещениях проводится на высоте 1 м в центре комнаты, а на открытой местности – не менее чем в 30 м от ближайшего здания на высоте 1 м.

Если мощность эквивалентной дозы внешнего излучения внутри жилых зданий не превышает мощности дозы на открытой местности более чем на 0,3 мкЗв/ч (примерно 33 мкР/ч) то какого-либо вмешательства не требуется.

Если мощность экспозиционной дозы внешнего излучения в жилых зданиях превышает мощность дозы на открытой местности более чем на 0,3 мкЗв/ч, то рекомендуются мероприятия по ее снижению. При невозможности снизить мощность дозы внешнего излучения до уровня менее 0,6 мкЗв/ч (или примерно 65 мкР/ч) над гамма-фоном открытой местности решается вопрос о переселении жильцов (с их согласия) и перепрофилирование зданий.

Радиоактивные вещества могут поступать в организм через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу. При аварийных ситуациях и в чрезвычайной обстановке радионуклиды проникают через царапины, раны и ожоговую поверхность.

Наиболее вероятным источником поступления радиоактивных веществ в организм человека является воздух, загрязненный радиоактивными газами и аэрозолями, а также продукты питания. При ингаляционном пути поступления радиоактивные аэрозоли всасываются в легких и в желудочнокишечном тракте. Дальнейшая судьба аэрозолей в легких зависит от физико-химических свойств веществ: хорошо растворимые соединения радиоактивных веществ быстро всасываются в кровяное русло, нерастворимые частицы в значительном количестве осаждаются на стенках органов дыхания, затем удаляются из легких при помощи ресничек мерцательного эпителия бронхов. Всасывание труднорастворимых радионуклидов в легких происходит в значительно меньшей степени, чем в ЖКТ. Значительное количество аэрозолей поступает из носоглотки и трахеобронхиального отдела легких в желудочно-кишечный тракт.

Распределение поступивших в организм радиоактивных веществ может быть различным. Одни радионуклиды распределяются в организме равномерно по всем органам, другие же откладываются в определенных органах и тканях. Все радионуклиды по характеру своего распределения делятся на четыре группы:

1.остеотропные (32Р, 45Са, 90Sr, 95Zn, 140Ba, 226Ra, 238U);

2.радионуклиды, накапливающиеся в органах с ретикулоэндотелиальной тканью (140La, 144Ce,

227Ac);

3.радионуклиды, участвующие в специфическом обмене веществ и накапливающиеся в органах и тканях (131I – в щитовидной железе, 59Fe – в эритроцитах, 65Zn – в поджелудочной железе, 99Mo – в радужной оболочке глаза);

4.радионуклиды равномерно распределяющиеся по всем органам (3Н, 40К, 86Rb, 95Nb, 106Ru,

137Cs).

Радионуклиды обладают различной биологической эффективностью. По своему биологическому действию радиоактивные вещества различаются между собой в зависимости от вида, энергии излучения, периода полураспада, величины всасывания, накопления и скорости выделения из организма. Наибольший биологический эффект при попадании внутрь организма происходит при

воздействии - излучателей. Оно оказывается в 10 раз больше чем эффективность -излучателей. Несколько меньшую опасность для организма представляют -излучатели.

Основной особенностью действия ионизирующего излучения является ионизация атомов и молекул живой материи. Этот процесс является начальным этапом биологического действия излучения и в дальнейшем вызывает функциональные и органические поражение тканей, органов и систем. В основе возникновения лучевой болезни лежат сложные механизмы прямого и непрямого воздействия на организм ионизирующего излучения.

Прямое действие радиации (больших доз) на молекулы белка приводит к их денатурации. В результате молекула белка коагулируется и выпадает из коллоидного раствора, в дальнейшем подвергаясь распаду под действием ферментов. При этом в клетке происходит нарушение физикохимических процессов, сопровождающееся изменением структуры ее поверхности и проницаемости мембран. В каждой клетке имеется чувствительный участок ( мишень ), который воспринимает действие ионизирующего излучения. Установлено, что особо чувствительно к действию радиации хромосомы ядер и цитоплазма.

Непрямое действие ионизирующего излучения происходит за счет радиолиза воды. Как известно, вода составляет около 80% массы всех органов и тканей человеческого организма. При ионизации воды образуются радикалы, обладающие как окислительными, так и восстановительными свойствами. Наибольшее значение из них имеют атомарный водород (Н), гидроксид (НО2), перекись водорода (Н2О2). Свободные окисляющие радикалы вступают в реакцию с ферментами, содержащие сульфгидрильные группы (SH), которые превращаются в неактивные дисульфидные соединения (S=S). В результате этих реакций и превращений нарушается каталитическая активность тиоловых ферментных систем, принимающих активное участие в синтезе нуклеопротеидов и нуклеиновых кислот, имеющих огромное значение для жизнедеятельности организма. Содержание ДНК и РНК в ядрах клеток резко снижается, нарушается процесс их обновления. Это приводит к различным нарушениям хромосом, а, следовательно, и всей генетической системы.

На течение биохимических процессов в ядрах пораженных радиоактивным излучением тканей также оказывают влияние образующиеся радиотоксины и изменения гормональной регуляции тканей и клеток. Нарушаются обменные процессы, приводящие к накоплению чуждых для организма веществ, например токсичных аминокислот. Все это усиливает биологическое действие ионизирующего излучения и способствует интоксикации организма.

Радиоактивные вещества при попадании в организм могут вызывать острое, подострое и хроническое лучевое поражение. При остром поражении отмечается изменение в крови (лейкопения, ретикулопения), кровоизлияния в различные органы, угнетение иммунологической реактивности, снижение массы тела. Гибель животных наступает в течение первых двух недель. Подострое поражение характеризуется изменением лимфы, снижается количество эритроцитов, гемоглобина и ретикулоцитов. Животные гибнут через 1 – 3 месяца после введения радионуклидов. Хроническое течение процесса связано с воздействием малых доз радионуклидов. Происходят качественные изменения в крови, снижение иммунологической реактивности, сосудистые расстройства, угнетение половой функции, раннее старение.

Процессы выведения радионуклидов из организма зависят от функционального состояния выделительных систем и протекают с различными скоростями. Наибольшее количество радиоактивных веществ выделяется через ЖКТ. К таким веществам относятся трансурановые элементы и лантаноиды. Растворимые соединения радионуклидов хорошо выделяются через почки. Газообразные радиоактивные вещества, такие как 3H, 222Rn, 133Xe, 85Kr, выделяются в основном через легкие и кожу. Ряд радионуклидов (131I, 137Cs), выводятся через потовые, слюнные железы и с молоком.

Для удаления радионуклидов в рацион питания включают следующие продукты. Прежде всего, необходимо употреблять как можно больше овощей, фруктов и ягод. Наиболее полезны морковь, редька, гранаты, изюм, черноплодная рябина, клюква, орехи, хрен, чеснок, лук, свекла, картофель, урюк, курага. Наибольшей способностью к поглощению радиоактивных элементов обладают чеснок, лук, творог. Овощи перед употреблением необходимо очищать, а с капусты снимать верхние листы, так как большая часть вредных веществ скапливается в верхнем слое плодов. В овощах эти вещества накапливаются и в сердцевине.

В рацион питания обязательно нужно включать молочные продукты, творог, сливки, сметану. Кальций, содержащийся в них, уменьшает накопление радиоактивного стронция. Из мясных продуктов лучше употреблять птицу. Для выведения из организма радионуклидов полезна рыба и морские продукты (морская капуста, кальмары, черная икра).

Антирадиационным действием обладает растительное масло, в очень небольшом количестве спирт (или водка), таблетки кальция. Из круп предпочтение следует отдавать овсяной и гречневой каше. Рекомендуется пить отвары чернослива, крапивы, слабительных трав, соки (виноградный, гранатовый, свекольный, томатный), хлебный квас. Предпочтение следует отдавать сокам с мякотью. Такие напитки хорошо сорбируют вредные вещества и способствуют ускоренному выведению радионуклидов. Перед едой целесообразно принимать одну или две таблетки активированного угля.

К продуктам опасным для здоровья человека, в условиях повышенной радиации, относятся кофе, холодец, костный жир, говядина, вареные яйца (стронций, содержащийся в скорлупе, переходит при варке в белок).

Исследование, описанное в статье про токсикология радиоактивных веществ, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое токсикология радиоактивных веществ и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Токсикология