Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Посетите Сервер по Физике Обратите внимание!
 
  Наука >> Физика >> Общая физика >> Физика микромира >> Ядерная физика | Популярные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

КнигиЯдерное электричество: 6.5 Безопасность реакторов

Обзорные статьиДети в чрезвычайных ситуациях: (1)

НовостиКак вырастить ядовитый гриб

Радиоактивный цезий-137

И.Я.Василенко.
Опубликовано в журнале "Природа", N 3, 1999 г.
Содержание

Биологическое действие

В организм животных и человека 137Cs проникает в основном через органы дыхания и пищеварения. Растворимый 137Cs в кишечнике и легких всасывается практически полностью, однако у жвачных животных этому препятствуют содержащиеся в корме клетчатка и калий. Хорошей защитой для человека и животных служит кожа: через неповрежденную поверхность проникает всего 0.007% нанесенного количества нуклида, а через обожженную - 20%; через рану в течение первых 10 мин всасывается 50%, а через три часа - более 90% нанесенного количества. Независимо от пути поступления около 80% 137Cs накапливается в мышцах, 8% - в скелете и остальная часть относительно равномерно распределяется в других тканях.

Из организма матери 137Cs проникает через плаценту в плод, причем, чем старше эмбрион, тем в больших количествах нуклид накапливается в его органах и тканях.

В условиях постоянного поступления цезий накапливается в органах и тканях до определенного предела. Вначале процесс протекает интенсивно, затем постепенно затухает, и наступает равновесное состояние, когда, несмотря на присутствие нуклида в окружающей среде, его содержание в организме остается постоянным. Время достижения такой стабилизации зависит от вида животных и их возраста. При этом, чем старше животное, тем в меньших количествах радиоцезий накапливается в органах и тканях. Равновесное состояние у коров наступает примерно к концу месяца, у овец и коз - через 10љдней10. У человека радиоактивный цезий накапливается в организме и в мышечной ткани, в частности, в пропорции 94:68, а равновесное состояние устанавливается через 431 сут11.

Выводится 137Cs в основном через почки и кишечник. В течение первого месяца после прекращения поступления организм избавляется примерно от 80% введенного количества, причем процесс выведения сопровождается повторным всасыванием значительных количеств цезия в кровь в нижних отделах кишечника.

По данным Международной комиссии по радиологической защите, биологический период выведения половины накопленного 137Cs для человека принято считать равным 70 сут. Выведение нуклида зависит от многих факторов (физиологического состояния, питания и др.): у пяти случайно облученных человек биологический период выведения существенно различался и составлял 124, 61, 54, 36 и 36 сут.

При равномерном распределении 137Cs в организме человека с удельной активностью 1 Бк/кг мощность поглощенной дозы, по данным различных авторов, варьирует от 2.14 до 3.16љмкГр/год. Для новорожденных при одинаковой удельной концентрации нуклида значение дозы в 2.3 раза ниже, чем у взрослого человека.

137Cs высоко токсичен независимо от пути поступления его в организм. Биологическая эффективность радионуклида при внешнем и внутреннем облучении в сопоставимых поглощенных дозах практически одинакова. Относительно равномерное распределение инкорпорированного нуклида в организме приводит, как и при внешнем облучении, к равномерному облучению органов и тканей. Этому способствует также большая проникающая способность $\gamma$-квантов его дочернего нуклида 137mBa ($E \gamma = 0.662$ МэВ): длина пробега их в мягких тканях человека достигает примерно 12 см.

В опытах у крыс острые, подострые и хронические поражения развивались при введении 137Cs в количестве 0.8; 0.65 и 0.37 МБк/г соответственно. При острых поражениях животные погибали через две-три недели, когда организм получал дозу около 30 Гр. Наоборот, в количестве 0.08-0.13 МБк/г цезий уже не оказывал влияния на продолжительность жизни крыс. Однако на длительные сроки у животных изменялась формула крови: уменьшалось количество лейкоцитов и тромбоцитов; а в дальнейшем развивались доброкачественные и злокачественные опухоли. Интересно, что при ежедневном поступлении радионуклида в малых количествах - $3.7 \cdot 10^3$ и $3.7 \cdot 10^4$ Бк/сут, когда поглощенные дозы варьировали от 0.37 до 3.7 Гр, состояние животных существенно не менялось, за исключением кратковременных нарушений иммунитета. Еще меньшие поступления цезия - 370 и 37 Бк/сут - нарушений не вызывали12.

У собак уже пятикратное, по сравнению с крысами, уменьшение удельного поступления 137Cs вызывало острые радиационные поражения с симптомами, во многом схожими с острой лучевой болезнью при внешнем $\gamma$-облучении: угнетенное состояние и слабость, снижение массы тела, диарея, внутренние кровоизлияния. Изменения показателей крови также типичны для острой лучевой болезни.

У человека можно ожидать развитие радиационных поражений при поступлении цезия в еще меньших удельных количествах (в два-три раза по сравнению с собаками), когда поглощенная доза превысит примерно 2 Гр. Уровням поступления в 148, 370 и 740љМБк соответствуют легкая, средняя и тяжелая степени поражения, хотя лучевая реакция отмечается уже при единицах МБк. Эти выводы сделаны в результате клинических наблюдений за людьми, пострадавшими в различных ситуациях. Приведем несколько примеров.

У человека, случайно выпившего раствор 137Cs с активностью 148 МБк, симптомы поражения нарастали постепенно13, по мере роста дозы внутреннего облучения, которая до полного выведения нуклида составила около 2.4љГр. Болезнь протекала с умеренными функциональными нарушениями, лечение ускорило выведение радионуклида из организма и смягчило течение болезни.

В другом случае14 человек пострадал от смеси 134Cs и 137Cs с активностью около 185 МБк. Доза облучения за первые три месяца оценена в 1.3 Гр, а за три года - 3 Гр. В результате изменились показатели крови, нарушились функции печени и сердечно-сосудистой системы. Лечение смягчило эти симптомы, однако и в отдаленные сроки регистрировали нестойкую лейко- и тромбоцитопению, а также развитие дистрофических процессов в сердечной мышце, нарушение функции печени и вегетативно-сосудистую дистонию.

В 1963 г. описан случай15, когда пять человек были облучены вследствие вдыхания воздуха с радиоактивным цезием. В результате в их легкие поступило 2-5 МБк радионуклида.

В 1987 г. в г.Гояни (Бразилия) в результате небрежного хранения источника цезия облучились 244 человека16. Острые комбинированные радиационные поражения получили 17 человек. Максимальная доза внешнего пролонгированного $\gamma$-облучения достигла 6 Гр. Тяжесть болезни усугублялась внутренним облучением инкорпорированного цезия (максимальный вклад внутреннего облучения достигал 15-50% интегральной дозы) и кожными поражениями. Развитие тяжелой стадии сопровождалось тошнотой, рвотой, частым стулом, развитием костно-мозгового синдрома, стоматитом, эзофагитом, фарингитом. Интенсивное комбинированное лечение помогло смягчить течение болезни у пациентов, однако четверо пострадавших все же скончались в результате аплазии костного мозга и инфекционных осложнений.

В настоящее время вклад испытаний ядерного оружия в загрязнение окружающей среды невелик. К 2000 г. ожидаемое превышение дозы облучения населения радиоактивным цезием над естественным фоном ($\sim 0.1$ сГр/год) составит (на человека): в Северном полушарии 190, Южном - 47; в среднем на земном шаре - 170 мкГр/год.

Сложная ситуация сложилась в регионах радиоактивного загрязнения в результате взрыва на Чернобыльской АЭС. После распада радиоактивного йода, который был критическим нуклидом в начальный период, основным источником внешнего и внутреннего облучения населения стал радиоактивный цезий. Дозы облучения зависят от плотности загрязнения территорий и эффективности мер защиты. У основной части населения содержание 137Cs в организме, по данным дозиметрических измерений, находится в пределах тысяч Бк, что вызывает облучение с мощностью дозы в пределах долей единиц сГр/год. Облучение в таких малых дозах не вызывает ни острых, ни хронических поражений, однако в отдаленные сроки могут проявиться онкогенные и наследственные эффекты. При увеличении дозы облучения до 1 сГр, по оценкам Международной комиссии по радиологической защите17, количество онкологических заболеваний может составить 730 случаев на 1 млн человек. Это - незначительная величина по сравнению со спонтанным уровнем онкологической заболеваемости (смертность от рака достигает 125 тыс. на 1љмлн человек) и наследственной патологии (каждый десятый родившийся ребенок), однако в последние годы число онкозаболеваний увеличилось на 2-3%.

Профилактика, экстренная помощь и лечение радиационных поражений 137Cs, как и другими радионуклидами, должны проводиться в соответствии со специально разработанными нормативными документами18. Однако необходимо учитывать, что радиоцезий интенсивно всасывается из кишечника и легких, и эффективность первой помощи зависит от сроков ее проведения. Максимальный эффект достигается, если неотложная помощь оказывается в первые часы после поступления радиоцезия в организм человека.

Неотложная помощь должна быть направлена на выведение поступившего в организм 137Cs и включает промывание желудка, назначение сорбентов (сернокислого бария, альгината натрия, полисурмина), рвотных, слабительных, мочегонных средств и дезактивацию кожных покровов. Наиболее эффективное средство для снижения всасывания радиоцезия в кишечнике - специфический сорбент ферроцианид, связывающий радионуклид в неусваиваемую форму. Для ускоренного выведения из организма всосавшегося 137Cs используют стимуляцию естественных процессов удаления радионуклида, а также комплексообразователи (ДТПА, ЭДТА и др.).

Заключение

Любая человеческая деятельность, как известно, связана с определенным риском. В районах радиоактивного загрязнения население подвергается хроническому облучению. Дозы облучения регламентируются соответствующими нормативами, учитывающими медицинские, экономические и социальные аспекты. Они должны быть приемлемы как для общества в целом, так и для каждого человека. Возможный риск последствий облучения не должен превышать риска в других отраслях производства. Сегодня, когда будущее цивилизации невозможно без использования ядерной энергии, задача специалистов - свести этот риск к возможному минимуму.


10 Корнеев Н.А., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных. М., 1987.
11 Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек. М., 1990.
12 Шубик В.М., Колотвин В.А. и др. Теоретические и практические аспекты малых доз радиации. Сыктывкар, 1973.
13 Фатеева М.Н., Климов В.С., Понизовская А.И. и др. // Мед. радиология. 1969. N 7. С.14-19.
14 Кириллов С.А., Вассонов Ю.В. // Там же. 1971. N 11. С.47-51.
15 Кирюшкин В.И., Дощенко В.Н. и др. // Мед. радиология. 1963. N 11. С.33-40.
16 Селедовкин Г.Д. Докл. на Международном конгрессе по срочной хирургии. Милан, 1987.
17 Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 года. Публикация 60. Ч.1. М., 1994.
18 Подробнее см.: Василенко И.Я. Биологическая опасность продуктов ядерного деления // Природа. 1995. N 5. С.78-87.

Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования