8 Вопрос. Действие радионуклидов на живые организмы.

Радиоактивные вещества естественного и искусственного происхожде­ния, попадая в воздух, почву и воду, включаются в биосферный круговорот и представляют опасность как источники внешнего и особенно внутреннего облучения.

Радионуклиды, тем или иным путем попавшие внутрь живого организ­ма, называются инкорпорированными радионуклидами. Будучи инкорпорированными в течение некоторого времени в органах и тканях, радионуклиды создают внутреннее облучение живого организма. Поглощен­ная доза при внутреннем облучении может быть сопоставима с биологиче­скими последствиями, и в этом смысле она выступает в качестве меры радиационной опасности тех радиоактивных веществ, которые, находясь во внешней среде, могут попасть внутрь организма. Вполне понятно, что на ве­личину дозы влияют вид и энергия ионизирующего излучения, испускаемого радионуклидами.

Для представителей животного мира существуют три главных пути по­падания радионуклидов из внешней среды: пероральный путь (через органы пищеварения), ингаляционный путь (через органы дыхания) и резорбция че­рез кожу. Загрязнение растений радионуклидами происходит в основном че­рез корневую систему.

Органы пищеварения, дыхания и кожа выступают не просто в качестве "ворот" и "путепровода" для радионуклидов. В течение некоторого времени они содержат в себе поступившие радионуклиды, и в этом смысле их можно назвать входными депо. Из входных депо часть радионуклидов попадает в кровь, лимфу и затем разносится по внутренним органам и тканям, не связанным непосредственно с внешней средой. В результате часть радионуклидов оказывается осажденной во внутренних органах и тканях. Их дальнейшая судьба определяется как свойствами самих радионуклидов, так и организменными процессами. В конечном итоге инкорпорированные радионуклиды частично распадаются, частично выводятся из организма в результате биоло­гических обменных процессов, частично надолго фиксируются в нем.

В каждом из перечисленных первичных (входных) депо механизм по­падания радионуклидов в кровь имеет свои особенности; важными фактора­ми при этом являются химическая форма радионуклида, его растворимость в жидкой среде входного депо, время нахождения в депо, состояния организ­ма, в частности избыток или недостаток жизненноважного элемента, анало­гом которого может служить рассматриваемое радиоактивное вещество, а также функциональное назначение данного депо.

Наиболее интенсивно в биологический круговорот включаются такие ра­дионуклиды, как тритий, С-14, Р-32, S-35, К-40, Са.-45, Fe-55, Sr-90, Cs-137, радиоизотопы иода. Активно внедряются в живые организмы и радионукли­ды семейств урана и тория. Накапливаясь в растениях, они по пищевым це­пям поступают в ткани и органы животных и человека, вызывая внутреннее облучение. Особенно опасны инкорпорированные радионуклиды для расту­щих и молодых организмов.

В живых организмах представлены все известные химические элементы, при этом соотношения одних химических элементов такие же, как и в земной коре, других - как и в морской воде; целый ряд химических элементов в ор­ганизме находится в соотношениях, характерных для состава вдыхаемого воздуха. Особенностью поведения в организме химических веществ является достаточно постоянное и строгое распределение по системам, органам и тканям. Поэтому неудивительно, что многие радионуклиды обладают свойством избирательного накопления в различных органах и тканях в силу совпадения или близости их химических свойств свойствам тех элементов, которые ес­тественным образом входят в живые организмы. Например, Sr-90, который сходен по своим химическими свойствам с кальцием, переходит из растений в организм коровы, затем с молоком или молочными продуктами поступает в организм человека и накапливается в костной ткани и костном мозге, вызы­вая опухоли костей и лейкозы; перенос стронция из почвы в костную систе­му человека осуществляется с коэффициентом "полезного" действия, равным 7,6%. Скелетными радионуклидами являются также уран, радий, свинец. Вместе с растительной пищей в организм человека поступает близ­кий по химическим свойствам к калию Cs-137, который с "КПД", равным примерно 3%, накапливается в печени и в половых железах, что приводит к возникновению наследственных изменений в потомстве. В щитовидной железе (особенно при дефиците в ней иода) интенсивно накапливаются радиоизотопы иода, вызывая ее разрушение или рак; щитовидным радионуклидом является и технеций. Тритий, радиоуглерод, калий и многие другие радио­нуклиды равномерно распределяются в организме (распределение считается равномерным, если более половины обнаруженного в организме радионукли­да распределено в нем равномерно).

Большое количество радионуклидов поступает в организм человека и животных вместе с пищей не только из наземных, но и водных экосистем, ко­торые загрязняются как глобальными выпадениями радиоактивных изотопов, так и сбросными водами предприятий ЯТЦ. Кроме того, некоторые радио­нуклиды, в их числе Sr-90 и Cs-137, сравнительно легко выщелачиваются из почв, загрязняя при этом подземные воды, которые могут использоваться для питьевого водоснабжения. В водных системах преимущественную роль иг­рает не простой перенос радиоактивных веществ по пищевым цепям, а про­цесс биоаккумуляции, который может быть весьма интенсивным. Так, исследование рыбы реки Колумбия показало, что концентрация радиоактив­ного фосфора-32 (Т1/2 - 14,3 суток) в тканях рыб в 5000 раз выше, чем в са­мой реке. Установлено также, что морской фитопланктон аккумулирует радиоактивные вещества с коэффициентом накопления, равным 10⁴.

Таким образом, результаты прохождения радиоактивных веществ по пищевым цепям водных экосистем говорят о том, что необходимо вводить коэффициент безопасности равный примерно 10⁴ по отношению к допусти­мым нормам, установленным на основе представления о пассивном разбавле­нии сбросов. Необходимо также помнить, что радиация губительно воздействует не только на наземных обитателей, но и на гидробионтов в неменьшей степени.

Литература:

1. Смирнов Г.В., Карташев А.Г., Зиновьев Г.Г., Воскресенский В.В. Экология. Учебно-методическое пособие. Томский межвузовский центр дистанционного образования. – Томск, 2000.

2. Смирнов Г.В., Карташев А.Г., Зиновьев Г.Г., Воскресенский В.В. Экология. Учебное пособие. Томский межвузовский центр дистанционного образования. – Томск, 2000.