Факторы, обусловливающие токсичность радионуклидов

К факторам, обусловливающим токсичность радионуклидов относятся:

1. Физико-химические свойства радионуклидов и веществ, в составе которых эти радионуклиды поступают в организмы животных и растений.

2. Структурно-функциональная организация биологических объектов.

Физические свойства радионуклидов определяют вид и энергию радиактивного излучения, что обусловливает линейную передачу энергии (ЛПЭ) и линейную плотность ионизации (ЛПИ) и, следовательно, величину биологического действия – относительный биологический эффект (ОБЭ), его коэффициент.

В зависимости от энергии ионизирующего излучения, массы и скорости носителя этой энергии, толщины и плотности структур облучаемого объекта линейная передача энергии веществу и плотность ионизации, а, следовательно, и биологическое действие неодинаковы.

Мы с Вами это подробно рассмотрели в разделе взаимодействия ионизирующих излучений с веществом.

Изотопы в основном являются β-излучателями, реже β- и γ-излучателями и значительно реже α-излучателями.

Установлено, что α-излучения дают наиболее выраженный местный эффект, обусловленный интенсивной передачей энергии с коротким пробегом этих частиц в биоструктурах – до 30-50 мкм. Их относительная биологическая эффективность (ОБЭ), а также тяжёлых ядер отдачи в зависимости от энергии (от нескольких до 20 и более Мэв) колеблется от 10 до 35. Затем идут протоны (p) и нейтроны (n). Их ОБЭ от 3-5 (медленные нейтроны с энергией менее 20 кЭв) и до 8-10 и более (быстрые нейтроны с энергией 0,1-10 Мэв и протоны с энергией менее 10 Мэв). β-, γ-, а также рентгеновское излучения в среднем дают ОБЭ, равную 1.

Более плотные и толстые объекты поглощают больше энергии излучений.

Физико-химические свойства радионуклидов и веществ, в составе которых эти радионуклиды поступают в организмы животных и растений, определяют их растворимость и дисперсность, и, следовательно, пути и скорость поступления РВ в организм и выведения их из него, характер распределения, накопления и длительность нахождения РВ в тканях и органах.

В качестве интегрального показателя длительности нахождения радионуклида в живом организме используется эффективный период полувыведения Т_эфф, когда вследствие распада и выведения в организме остаётся половина поступившего в него радионуклида.

Растворимость, и, следовательно, всасываемость РВ определяют степень их опасности.

Наиболее быстро всасываются радиоактивные цезий, иттрий, стронций и барий.

Как показали специальные исследования, из поступивших в систему пищеварения РВ от 4 до 10% их общего количества поступает в кровь, ткани и органы.

Через кожу всасываемость РВ в 200-300 раз меньшая.

В зависимости от величины энергии ионизирующего излучения, массы и скорости носителя этой энергии, плотности структур облучаемого объекта линейная передача энергии (ЛПЭ) веществу и линейная плотность ионизации (ЛПИ), а, следовательно, и величина биологического действия – относительный биологический эффект (ОБЭ), его коэффициент, неодинаковы.

Следовательно, и биологическое действие этих излучений неодинаково.

Радиоактивные изотопы радия, плутония и стронция фиксируются преимущественно теми тканями животного организма, где обменные процессы протекают медленно. Это, например, костная ткань, откуда выведение радионуклидов длится многие годы.

Долгоживущие изотопы с периодом физического полураспада от 5 до 50 лет представляют наибольшую опасность!

Значительно менее опасны радиоактивные изотопы углерода, натрия, серы и другие короткоживущие радиоактивные вещества с периодом полураспада в несколько суток и недель.

Поступление РВ в организмы животных с вдыхаемым воздухом, поедаемым кормом и выпиваемой водой происходит во всех случаях пребывания их на местности. Основная масса РВ поступает через желудочно-кишечный тракт.

В дыхательные пути проникают пылевые частицы различных размеров, диаметр которых несколько более 10 мкм, и в основном более мелкие. Частички с диаметром до 5 мкм способны проникнуть в альвеолы, а более крупные задерживаются в дыхательных путях и оттуда вместе с мокротой поступают в полость рта и заглатываются. Нерастворимые частицы с диаметром в 1-5 мкм могут проникать в лимфатическую систему и задерживаться в лимфоузлах лёгких. И чем дисперснее, т.е. мельче пыль, тем выше её проникающая способность, тем она более агрессивна.

Так 1 мг токсина ботулинуса - доза, которая смертельна для собак, менее опасна, чем 0,01 мг радиоактивного фосфора ( ), способного облучить костный мозг дозой β-излучения, равной поглощённой дозе более 10 грей.