Краткая характеристика групп Радиоактивных изотопов

Краткая характеристика групп Радиоактивных изотопов

Все радиоактивные изотопы (радионуклиды) при соблюдении мер безопасности не могут оказать неблагоприятного влияния ни на человека, ни на окружающую среду. При грубом нарушении норм радиационной безопасности возможно внешнее или внутрен­нее облучение в повышенной дозе.

Под внешним облучением понимают облучение человека от источника, находящегося вне организма. Опасность внешнего облучения могут представлять источники у- или нейтронного излучения.

Внутреннее облучение вызывается попаданием радионукли­дов на наружные покровы и внутрь организма (в основном через рот, органы дыхания и поврежденную кожу).

Клиническое течение (особенности течения, тяжесть) лучевой болезни, обусловленной внутренним радиоактивным заражением (инкорпорацией), определяется дозой облучения, растворимостью и всасываемостью поступивших внутрь радионуклидов, характе­ром их распределения в органах и тканях, путями поступления в организм и скоростью распада и выведения из организма.

Как всасываемость, так и распределение и выведение радио­нуклидов зависят от их физико-химической природы.

Все радионуклиды, относящиеся к элементам I группы, вклю­чая водород в виде протия, дейтерия или трития в виде воды, газо­образных и органических соединений, равномерно распределяются в организме и вызывают повреждения, напоминающие действие равномерного внешнего у-облучения. Вместе с тем, вследствие разных скоростей обмена в организме, разных энергий |3- и у-излу- чений, а также некоторой неравномерности распределения и раз­ных путей выведения из организма, радионуклиды 1 группы отли­чаются токсичностью и повреждающим действием. Различия ка­саются количественных отношений, скорости развития патологи­ческих реакций и темпов восстановления повреждений. Следует подчеркнуть, что специальных средств борьбы при инкорпорации радионуклидов I группы чрезвычайно мало. Это обусловлено, с одной стороны, относительно короткими периодами полувыведе- ния радионуклидов из организма, а, с другой стороны, трудностью подбора химических средств ускорения выведения из организма этих элементов, среди которых и незаменимый микроэлемент медь. Заместительная терапия в данном случае оказывается по­лезной, но быстро заменить в организме даже половину имеюще­гося стабильного металла без резкого усиления минерального

обмена сложно. Поэтому в токсикологии радиоактивных веществ

I                  группы особое место уделяется профилактическим мероприя­тиям.

Широкое распространение получили многие радионуклиды

II                группы периодической системы, в частности Са, Sr, Ва и Ru. Радионуклиды этой группы, кроме бериллия, хорошо всасываются в Ж КТ и все избирательно накапливаются в костной ткани, откуда выделяются очень медленно. Поэтому основная поглощенная доза излучения возникает в костной ткани независимо от пути по­ступления радионуклидов в организм. Исключение составляет радиоактивный бериллий: вследствие малой его резорбции основ­ная доза реализуется в первичном депо. Излучение радионукли­дов, депонируемых в скелете, всегда сопровождается облучением костного мозга. В начальный период после поступления радио­нуклидов в скелет облучению подвергаются камбиальные элементы костного мозга, эндост и периост. Радионуклиды концентри­руются в зонах роста и вблизи гаверсовых каналов, образуя так называемые «горячие пятна», где поглощенная доза излучения в 5—10 раз выше, чем средняя доза в скелете.

Для ускорения выведения из организма радионуклидов II группы создано и испытано большое количество соединений с хелатными свойствами. Однако трудность декорпорации со­стоит в том, что все эти вещества имеют высокую константу стой­кости с кальцием, которого в организме достаточно много, и он всегда успешно вступает в конкурентные отношения с другими элементами II группы. Поэтому наиболее успешна профилактика накопления радионуклидов в организме как при пероральном, так и при ингаляционном поступлении. Предотвращение всасывания в кишечнике таких опасных радионуклидов, как 89Sr, 90Sr и 226Ra достигается, например, при введении альгинатов.

Развитие атомной промышленности и атомной энергетики сопровождается накоплением в природе большого количества ра­дионуклидов III группы периодической системы. Это все редкозе­мельные элементы — лантаноиды, а также актиноиды. Ac, Th, Ра, V, Np, Pu, встречающиеся в природе, радиоактивны.

Для лантаноидов и актиноидов характерен эффект сжатия. Чем выше порядковый номер элемента, тем больше сжатие. С уве­личением сжатия уменьшаются металлические свойства элемента и ионный радиус, что сопровождается большей задержкой металла в скелете.

Важным для токсикологии свойством лантаноидов и актинои­дов является способность в условиях pH организма образовы­вать радиоколлоиды и даже гидроксиды. Переход радионуклида из растворенного, ионогенного состояния в состояние радиокол­лоида приводит к изменению величины всасывания и проникнове­ния через биологические барьеры, к уменьшению выделения из организма и к особо прочной связи с внутренними «поверхностями» органов и тканей вследствие коллоидальной адсорбции. Склон­ность лантаноидов и актиноидов к гидролизу и адсорбции на бел­ковых поверхностях создает особые условия для их распределения в организме. Величина всасывания этих радионуклидов в ЖКТ невелика — составляет, как правило, сотые доли процента. Вса­сывание в легких чрезвычайно растянуто во времени, а удаление из легких путем фагоцитарного захвата макрофагами и благо­даря деятельности мерцательного эпителия происходит с обычной скоростью. Поэтому период полувыведения большинства ланта­ноидов и актиноидов одинаковы, если виды соединения радионук­лидов близки. Максимален период полувыведения из легких че­ловека у плутония — 4 года, в большинстве же случаев он состав­ляет 400 сут.

Большое значение для распределения в организме элементов III группы имеет скорость поступления их в кровь. Так, при мед­ленном всасывании из кишечника и легких тип распределения почти сразу становится скелетным — в этом органе задерживается до 80 % поступившего количества радионуклида, тогда как при внутривенном введении радионуклида, находящегося в коллои­дальном состоянии, до 95 % излучателя задерживается в пе­чени с последующим медленным перемещением в скелет. Среди органных повреждений, помимо костной ткани и костного мозга, выявляются повреждения легких, печени, кожи и подкожной клет­чатки при депонировании в них а-излучателей, а также органов выделительной системы, из которых радионуклиды III группы удаляются медленно.

Склонность элементов III группы к комплексообразованию с кислотами позволила разработать специальные методы ускорен­ного выведения этих радионуклидов из организма. При этом раннее применение комплексонов приводит к уменьшению лучевой на­грузки в несколько раз, а в результате повторного (даже отсрочен­ного) их применения удается снизить в отдаленном периоде выход злокачественных опухолей, обычно развивающихся при длитель­ном лучевом воздействии на орган.

Радиоактивные изотопы IV группы периодической системы по поведению в организме и биологическому действию существенно различаются между собой. Если радионуклиды подгруппы угле­рода быстро всасываются из ЖКТ и легких и распределяются в организме, то выделение их из организма различно. Углерод выделяется в основном через легкие с выдыхаемым воздухом, а олово, свинец и цирконий — через ЖКТ.