Кальций

Кальций

Характеристика изотопов. Природный К. состоит из шести устойчивых изотопов: 40Са (96,94 %), 42Са (0,647 %),43Са (0,135 %), 44Са (2,09 %), Са (0,003 %), 48Са (0,187 %). Известны искусствен­ные радиоактивные изотопы К. с массовыми числами 37, 38, 39, 41, 45, 47, 49 и 50. Основной изотоп—Са; максимальный пробег его р-частиц в воде или живой ткани 0,65 мм. Ядерно­
физические свойства радиоактивных изотопов приведены в при­ложении.

Получение. 45Са получают облучением металлического К. или его соединений нейтронами в урановом реакторе. Его можно также получить при помощи ядерных реакций: 44Са (и, у) 45Са; 44Са (d, р) 45Са; 45 Sc (и, р) 45Са; 45Sc (d, 2р) 45Са; 48Т1 (и, а) 45Са.

Применение. Промышленность выпускает следующие препа­раты с изотопом 45Са: кальций металлический, кальций углекис­лый (СаС03), оксид кальция (СаО), хлорид кальция (СаС12), нитрат кальция [Са (N03)2], сульфат кальция (CaS04-nH20), окса- лат кальция (СаС204). Меченые соединения 45Са применяют в био­логии и медицине в качестве изотопного индикатора при изучении процессов минерального обмена в живом организме. Большую роль играет 45Са при изучении обменных процессов, происходя­щих в почве, при исследовании процессов усвоения К. растени­ями. С помощью 45Са исследуются движение газов, металла, скрепа и легирующих элементов в доменных и мартеновских печах.

Поступление, распределение и выведение из организма. Основ­ные пути поступления К. в организм — пероральный и ингаля­ционный. Фракция К., всосавшаяся из ЖКТ человека, обычно составляет около 0,3, хотя наблюдаются колебания от 0,7 до 0,12. Фракция хлорида К., всосавшаяся после перорального введения, составляет 0,4—0,8 для лиц, находящихся на диете с низким содержанием К. По данным [451, величина всасывания для всех соединений К. принята равной 0,3. На величину всасывания К. влияют различные факторы: увеличивают — витамин Д, фос­фаты, лактоза, белки, желчные кислоты, беременность и др.; уменьшают — жиры, тироксин, пониженная кислотность в же­лудке. Усвояемость К. с возрастом снижается. Например, у де­сятидневных телят резорбция составляет 99 %, у шестимесячных— 41 %, у взрослых — 22 %. Патологические состояния — острые и хронические заболевания почек, гломерулонефрит, нефротиче­ский синдром, частичная гастротомия — снижают всасывание радионуклида. Наоборот, увеличение абсорбции наблюдается при гипервитаминозе, гиперфункции щитовидных желез, остеопорозе, идиопатической гиперкальциурии и гиперкальциемии в раннем детстве. Местом наибольшей резорбции К. является двенадцати­перстная кишка и начальный отдел толстой кишки (Бауман). Коэффициент резорбции из легких равен 55%.

Основной орган депонирования радиоактивного К. — скелет. При в/в введении максимальное содержание радионуклида в ске­лете составляет 90%, при пероральном введении — 40—70 %, при ингаляционном — 50 % введенного; в мышцах — 70, 70 и 50 %, в печени — 2,2 и 1,5 % соответственно [16].

Максимальное количество радионуклида депонируется в ор­ганах и тканях через 3 ч; через сутки весь К. определяется в ске­лете. При длительном введении характер распределения Са остается таким же, что и при однократном. При ежедневном вве­дении равновесный уровень накопления в крови и мягких тка­нях крыс наступает к 15 сут, в скелете равновесие достигается к 90 сут (Тернов). Для 41Са и 45Са принято равномерное распреде­ление по минеральной кости, для 47Са — на поверхности кости в любой момент времени после отложения изотопов в скелете [45].

При пероральном поступлении радионуклид выводится преи­мущественно с калом. Суммарно за 9 сут с калом и мочой выво­дится 47,4 % при однократном поступлении. При этом основное количество выводится через сутки (Тернов). Соотношение экскре­ции с мочой к экскреции с калом составляет 1/5—1/10 при в/б поступлении. Секреция желчи — важный путь эндогенного выде­ления К. в ЖКТ. В почках млекопитающих в норме из профильтро­вавшегося в клубочках К. реабсорбируется 97—98 % и экскрети- руется с мочой 1—3 % радионуклида.

Тб для всего организма и скелета соответственно составляет 2100 и 7000 сут [361; Тэфф = 152 сут. Для мышц и печени Тб = = 58 сут, Гэфф = 0,52 сут [16].

К. выводится также с потом и молоком. С молоком коров ежедневно выделяется 1,1 г К. на 1 л; 10 % составляет скелетный К. (Булдаков, Москалев).

Токсическое действие. Животные. При ежедневном введении 45Са в желудок крыс-самцов в течение 9—10,5 мес. в количествах 0,033; 0,33; 3,3 кБк/кг отмечено, что радионуклид является до­статочно биологически активным. Максимально введенное коли­чество 45Са (доза на скелет за 9 мес.составила 2,01 Гр) вызывает уже через 3 мес. после введения изотопа явно выраженные при­знаки хронического поражения кроветворной системы и иммуни­тета. Обнаружено уменьшение количества нейтрофилов костного мозга и периферической крови, а также задержка процессов соз­ревания их на стадии ранних форм. Выявлены качественные изменения лейкоцитов, четкая тенденция к снижению количества ретикулоцитов. Чувствительной к воздействию 45Са оказалась поглотительная способность нейтрофилов (по отношению к ки­шечной палочке и микрококку); комплементарная активность сы­воротки крови снижена. Морфологические изменения органов и тканей незначительны и выражены в расстройстве кровообраще­ния, дистрофических изменениях в паренхиматозных органах и гипертрофии ретикулоэндотелиальных элементов в них. Мень­шие количества Са (0,33 кБк/кг), создающие дозу на скелет 0,24 Гр, также способствовали развитию признаков хронического лучевого поражения. 45Са, вводимый ежедневно в количестве 0,033 кБк/кг (десятикратное превышение ПДК, поглощенная доза в скелете 0,02 Гр), существенных изменений кроветворной системы и иммунитета не вызывал на протяжении 9 мес. (Тернов).

Ежедневное введение 45Са в количестве 333 кБк/кг снижает уровень РНК и ДНК, их обмениваемость и удельную активность белков (по32Р) печени, селезенки, костного мозга; при 3330 кБк/кг через 15 суг заметно увеличивается количество РНК и соотноше­ние РНК/ДНК в печени, селезенке, костном мозге (доза на скелет 0,6 Гр). Изучена функция воспроизводства через 3, 6, 12 мес. от момента однократного и длительного введения радионуклида. Через 6 мес. (доза на скелет 22 Гр) рождаемость снижается на 12%, число мертворожденных крысят выше на 7,3 % по сравне­нию с контролем. Отмечено снижение величины воспроизводства к месячному возрасту на 22 %. При сравнении с другими радио­нуклидами, создающими близкие поглощенные дозы на критиче­ские органы, более эффективны по влиянию на функцию вос­производства 137Cs и 90Sr, менее эффективны 144Се и 147Рт. Через год (доза на скелет 17,4 Гр) снижение величины воспроизводства для 45Са составляет 35 %, процент мертворожденных крысят на 15 % выше контроля, погибших крысят к 30 сут— 29,2 % (Федорова, Запольская).

Рентгенологические и морфологические исследования показали постепенное нарастание изменений в скелете у крыс, получавших ежедневно 0,74 и 3,7 кБк/г радионуклида. В этой группе у 35 из 36 выживших крыс на 6—7 мес. наблюдения (через 3—4 мес. после окончания введения радионуклида) обнаружены множест­венные остеосаркомы, имевшие остеолитический, остеопластиче- ский и смешанный характер. Число опухолей не зависило от возраста и было максимальным при мощности поглощенной дозы в скелете, равной 0,6 Гр/сут и средней кумулятивной дозе в ске­лете 300 Гр. Доза 0,74 кБк/г на протяжении 1,5 лет наблюдения опухолей не вызывала.

Остеосаркомы, индуцированные р-излучателями, как пра­вило, локализуются в трубчатых костях (91,6 %). Наиболее часто поражаются кости тазового и плечевого поясов скелета,значительно реже кости черепа и позвоночника. Остеосаркомы возникают в местах с наибольшей физиологической нагрузкой. Они исходят из эпифизов и метафизов трубчатых костей. Лучевые остеосар­комы характеризуются быстрым ростом и частым метастазирова- иием в легкие и другие органы [381.

Инъекция паратгормона увеличивает (с 16 до 38 %), а удаление паращитовидных желез снижает (с 16 до 4,8 %) скорость развития индуцированных 45Са остеосарком у крыс (Доброскок и др.).

Исследовано мутагенное действие 45Са при раздельном и соче­танном его действии с1311. Сочетанное действие радионуклидов при в/ж их введении усиливает мутагенный эффект лишь в течение первого месяца [381.

Гигиенические нормативы [411. Для 45Са и 47Са группа ра­диационной опасности В, МЗА = 3,7 • 105 Бк.

 

Для категории А:

Радионуклид

Состояние радионукли­да в соеди­нении

Критический

орган

ДСд» Бк

ПДП, Б к/год

ДКд, Бк/л

45Са

Р

Кость

9,6- 10б

2,9-106

1,2

 

HP

Легкие

3,6-105

1,1-10’

 

«Са

р

Кость

1,5*105

1,6-107

 

HP

Легкие

3,7-104

1,7-107

   

ЖКТ (НТК)

1,5-107

6,3

 

Для категории Б:

Радио­

нуклид

Состояние радионукли­да в соедине­нии

Критический

орган

ПГП, Бк/год

ДКБ,

Бк/л

через органы дыхания

через

ЖКТ

в атмо­сферном воздухе

в воде

45Са

Р

Кость

2,9-105

2,7 -105

4,1 • 10”?

3,4-102

 

HP

ЖКТ (НТК)

3,7-10°

«Са

р

Кость

1,6-10°

1,5-10°

2,Ь КГ1

 

HP

Легкие

1,7-10°

   

ЖКТ (НТК)

1,5-10°

9,6-10°

1,2-103

 

МКРЗ для изотопов К» в условиях 40-часовой рабочей недели (ft = 3-10”1) рекомендует следующие нормативы 145]:

Радионуклид

ПГП, Бк

ПКВ, Б к/м3 (класс Н)

через органы дыхания (класс Н)

через ЖКТ

41Са

1 -10» (1-108) *

1-108 (1-108) *

6-104

45Са

З-Ю7

6-107

ЫО4

47Са

3-107

3-107

1-104

«■ Костная

поверхность.

   

 

Методы определения. В организме заражение радио­активными изотопами К. диагностируется по измерению р-излу- чения от биосубстратов.

Меры профилактики. При работе с радиоактивными изотопами К. необходимо соблюдать санитарные правила и нормы радиа­ционной безопасности [41] с применением специальных мер за­щиты в соответствии с классом работ.

Неотложная помощь. Дезактивация кожных покровов водой с мылом или 2 % раствором соляной кислотой, при сильном за­ражении 5 % раствором №2-ЭДТА или 2—3 % раствором по­рошка «Эра», «Астра». Внутрь в качестве адсорбента катионо­обменные смолы в водородной форме КУ—25,0 : 200,0. Рвотные средства (апоморфин 1 % — 0,5 мл подкожно) или промывание желудка. После очистки желудка повторное назначение катионо­обменных смол с солевыми слабительными. В/в хлористый каль­ций (10 % — Ю г), внутрь димедрол 0,05 г.,Очистительные клиз­мы. Мочегонные (фонурит 0,25 г, гипотиазид 0,2) [41.

Бауман В. /(.//Физиология всасывания. Л., 1977. С. 152—222.

Булдаков Л. А.у Москалев Ю. И. Проблемы распределения и эксперимен­тальной оценки допустимых уровней J3*Cs, 90Sr, J06Ru. М., 1968. 294 с.

Доброскок А. И. и др./кСовременные вопросы радиационной медицины и радиобиологии/Тез, Всесоюз. науч. конф. Москва, 24—25 ноября 1975 г. М., 1975. С. 160—161.

Монахов А. С., Ветух В. А.//Экспериментальные исследования гигиениче­ских аспектов комбинированного и сочетанного действия физических и химиче­ских факторов/Под ред. Л. А. Булдакова, В. А. Книжникова. М., 1987. С. 55—60.

Тернов В. И.(1 Распределение и биологическое действие радиоактивных изотопов/Под ред. Ю. И. Москалева. М., 1966. С. 266—270.

Федорова А. В., Запольская Н. А.//Отдаленные последствия и оценка риска воздействия радиации/Тез, Всесоюз. конф. Москва, 3—5 октября 1978 г. М.,

  1. 1977.    С, 165—167.