Кравців Р.Й., Салата В.З., Семанюк В. І., Фреюк Д.В., Ярошович І. Г. Ветеринарна радіологія

Подождите немного. Документ загружается.

Ветеринарна радіологія

100

Таблиця 4.5

Штучні джерела іонізуючих випромінювань, що використовуються в медицині

Радіоактивні речовини Прискорювачі заряджених часток

Закриті Відкриті Циклічні Рентгенівські

апарати

γ-установки Радіоактивні Розчини Суспензії Далеко- Близько

терапевтичні препарати дистанційні дистанційні

1. Статичні 1. Трубочки Звичайні Мікро- 1. Циклотрони 1. Статичні

2. Динамічні 2. Кульки Колоїдні Макро- 2. Бетатрони 2. Динамічні

3. Голки

4. Скоби

5. Шовний

матеріал

Як відбувається радіоекологічне забруднення біосфери?

Радіоекологічне забруднення біосфери здійснюється в основно-

му через радіоактивні опади. Радіоактивні опади поділяються на:

локальні, які випадають протягом кількох годин у межах

100 км від епіцентру вибуху;

тропосферні – випадають на відстані декількох сотень тисяч

км протягом 10-30 діб;

атмосферні – обумовлюють глобальні радіоактивні забруд-

нення навколишнього середовища, які випадають протягом

багатьох років.

Характерною особливістю радіаційної обстановки, що обу-

мовлена глобальними радіоактивними опадами продуктів ядер-

них вибухів є хронічна дія іонізуючого випромінювання у малих

дозах на значні контингенти біологічних об’єктів. Максимум гло-

бальних опадів спостерігається у весняно-літній період, мінімум

– восени та взимку.

Лінійні

Синхрофазотрони

101

Які радіонукліди мають найбільше значення

для формування дози опромінення?

Серед численної кількості радіонуклідів найбільше значення

для формування дози опромінення мають вісім:

• вуглець-14 • стронцій-90

• цезій-137 • церій-144

• цирконій-95 • йод-131

• рутеній-106 • тритій

У результаті випробовувань ядерної зброї кількість радіону-

клідів у навколишньому середовищі значно зросла. Так, напри-

клад, тритію та вуглецю-14 до випробовувань було відповідно біля

4×10

Бк та 1×10

Бк, після випробовування їх утворилося відпо-

відно 2,4×10

Бк та 2,2×10

Бк. Стронцію-90 у природних умовах

у Земній корі було 5×10

Бк, після випробовувань ядерної зброї

його кількість у навколишньому середовищі зросла до 6×10

Бк.

Цезію-137 – 9,6×10

Бк, тобто зросла у 1,6 раза.

Шляхи міграції техногенних радіонуклідів у трофічному ланцюгу

З якою метою вивчають шляхи міграції техногенних радіону-

клідів у трофічному ланцюгу?

Вивчення міграції штучно радіоактивних нуклідів необхід-

не для оцінки рівня накопичення їх в окремих ланках трофічного

ланцюга та можливих наслідків створюваного ними додаткового

опромінення рослин, тварин, людей.

Важливе значення мають закономірності накопичення штуч-

но радіоактивних нуклідів у культурах рослин і в організмі сільсь-

когосподарських тварин, а також в організмі людини.

Які радіонукліди знаходяться у повітрі?

У повітрі знаходиться 5 категорій радіонуклідів:

1) космогенні:

С,

Н;

2) природні радіоактивні ізотопи:

222

Rn,

210

Po,

238

232

;

3) від опадів після ядерних випробовувань:

Sr,

137

Cs,

129

131

I, 2

Pu,

243

Pu;

Джерела радіоекологічного забруднення

Ветеринарна радіологія

102

4) від викидів реактора:

131

137

Cs,

Sr,

Kr;

5) від викидів після аварій.

Які радіонукліди знаходяться у воді?

Розрізняють 4 види водних джерел з такими радіонуклідами:

1) дощова вода. До аварії виявляли такі радіонукліди:

Be,

222

Rn,

214

Po,

Sr. Після аварії виявили:

134

Cs,

137

Cs,

141

Ce,

144

Ce,

Zr. У сучасних водах АЕС переважають:

Co,

131

Mn,

Cr,

134

Cs,

137

Cs;

2) у річковій воді переважають:

Sr,

137

Cs,

3) підземні води містять:

238

U та продукти його розпаду

226

Ra,

222

Rn;

4) у морській воді радіоактивність обумовлена, в основному,

К.

Що виникає при вживанні продуктів, забруднених радіонуклідами?

Вживання забруднених продуктів та води – основне джерело

внутрішнього опромінення, яке найбільш ускладнене для оцінки,

однак значно легше піддається корекції.

Приблизну оцінку внеску усіх джерел випромінювання, що

беруть участь у формуванні дози опромінення на забрудненій те-

риторії, структуру прогнозування дози за 50 років можна пред-

ставити таким чином:

- доза зовнішнього - опромінення біля 15 % в т. ч. від радіоак-

тивного сліду – 2-14%, а від радіоактивної хмари та опромі-

нення шкіри бета-променями у сумі – 1%;

- доза внутрішнього опромінення – 85% при умові, що на-

селення протягом усього цього періоду вживатиме місцеві

продукти харчування, вирощені на забрудненій території.

Які основні періоди виділяють у розвитку аварійної обстановки

на ЧАЕС?

У відповідності з питомою вагою у складі радіоактивного ви-

киду біологічно активних радіонуклідів, у розвитку аварійної об-

становки на Чорнобильській атомній електростанції можна виді-

лити два основні періоди:

103

z “йодної небезпеки” – тривалістю 1,5-2 місяці;

z “цезієвий”, який триватиме роками.

Враховуючи, що аварія припала на початок вегетаційного пе-

ріоду та випасу худоби, в другому “цезієвому” періоді слід виді-

лити етап поверхневого, позакореневого, забруднення продуктів

рослинництва, що тривав до кінця 1986 року. Весною і влітку 19-

86 року рівень забрудненості рослинної продукції залежав від бі-

ологічних особливостей рослин та фази їх розвитку у період за-

бруднення. Починаючи з 1987 та у наступні роки забруднення

здійснювалось та здійснюватиметься і далі через кореневу систе-

му рослин. Про зв’язок густини біологічно-активних радіонуклі-

дів з рівнем радіації на поверхні землі свідчать такі дані. При рівні

радіації (потужності дози) 7,17 мКл/кг×с (1мР/год.) на висоті 1 м

від землі, густина забруднення оцінювалась так:

йод-131 – 555 кБк/м

(15,0 Кі/км

) (Т = 8,05 діб);

церій-144 – 499,5 кБк/м

(13,5 Кі/км

) (Т = 284 доби);

цезій-134 – 129,5 кБк/м

(3,5 Кі/км

) (Т = 2,06 роки);

цезій-137 – 185 кБк/м

(5,0 Кі/км

) (Т = 30,2 роки);

стронцій-90 – до 37 кБк/м

(1,0 Кі/км

) (Т = 28,6 роки).

Вказані радіонукліди належать до бета-гамма-випромінюва-

чів, крім стронцію-90, який є лише бета-випромінювачем.

У “йодному” періоді, крім зовнішнього опромінення, за ра-

хунок якого протягом першого року формувалось до 45% до-

зи, основні проблеми внутрішнього опромінення були пов’язані

з молоком, оскільки корова щодоби випасає на пасовищі корм з

площі біля 150 м

і є ідеальним концентратором радіонуклідів, які

й виділяються через молоко. Серед радіоізотопів йоду особливе

місце займає йод-131, оскільки має найбільший період піврозпа-

ду, а радіоізотопи йод-132 та йод-134 практичного значення не ма-

ють, оскільки через 10-20 годин їх радіоактивність зменшується у

1000 разів. Співвідношення інших радіоізотопів йоду-133 та йоду-

135 постійно змінюється в часі. Аналогічні процеси відбуваються

також при одноразовому або хронічному його надходженні в ор-

ганізм, а тому, визначаючи кількість цього радіоізотопу у щито-

подібній залозі, необхідно врахувати динаміку його поведінки, а

Джерела радіоекологічного забруднення

Ветеринарна радіологія

104

також дозові коефіцієнти для переходу від радіоактивності йоду

до дози опромінення щитоподібної залози. Через 10 періодів пів-

розпаду йоду його активність зменшується на 3 порядки, тобто у

1000 разів, а тому в кінці червня 1986 року період “йодної” небез-

пеки практично закінчився і на перше місце висунулась “цезієва”

проблема.

“Цезієвий” період триватиме десятками років, що є однією з

причин стурбованості значної частини населення. Однак, як і ін-

ші джерела опромінення, радіонукліди цезію не є новим факто-

ром, який – породила аварія на ЧАЕС.

При випробовуванні ядерної зброї густина випадання довго-

живучих радіонуклідів цезію та стронцію оцінюється в середньому

1,1-3,7 Бк/м

(0,03-0,1 Кі/км

)та 0,015-0,1 кБк/м

(0,0004-0,003 Кі/км

)

відповідно, де кількість радіоцезію у 15-30 разів більша, ніж раді-

остронцію.

Особливістю ґрунтів українсько-білоруського Полісся є збід-

нення гумусом на 9%, що сприяє високій доступності радіоцезію,

а тому його вміст у раціоні населення цих регіонів України сягав у

1974 році 29,6-44,4 Бк (800-1200 пКі), а Білорусії – 75,8 Бк (2050 пКі).

Основним “постачальником” радіоцезію в організм людини є мо-

локо, хліб та овочі.

При густині забруднення ґрунту цезієм 37 кБк/м

(1 Кі/км

очікувана максимально можлива доза внутрішнього опромінен-

ня з урахуванням особливостей ґрунтів Полісся та структури хар-

чування населення оцінювалась: за перший рік після аварії 6,2 мЗв

(0,62 бера), а за другий – 2,9 мЗв (0,29 бера). Оскільки при по-

тужності дози 7,17 мКл/кг×с (1 мР/год), середня густина цезію на

ґрунті оцінювалась 185 мБк/м

(5 Кі/км

), то на цій території при

вживанні продуктів, вирощених на цих ґрунтах, доза могла досяг-

ти 0,03 Зв (3 бера) за перший рік та 0,015 Зв (1,5 бера) за другий.

Активністю 244,2 кБк (6,6 мкКі) радіоцезію-137 в організмі

протягом року формується доза в 0,01 Зв (1 бер).

105

Заходи щодо зниження рівня нагромадження радіонуклідів

в об’єктах ветеринарного нагляду

Які заходи здійснюють для зниження дози внутрішнього

опромінення населення у контрольній зоні?

Зниження дози внутрішнього опромінення населення у кон-

трольній зоні проводять таким чином:

по-перше, при переробці молока цезій переходить у масло в

кількості 1-2%, у сметану та сир – до 10%, у творог – до 20%;

по-друге, ефективним засобом захисту є завезення чистих про-

дуктів замість місцевих, вирощених на забрудненій території;

по-третє, завдяки агрохімічним заходам вдається зменшити

перехід цезію з ґрунту в рослини через кореневу систему.

Перелічені заходи дозволили у 10 і більше разів знизити до-

зи внутрішнього опромінення населення у контрольній зоні. Вне-

сок основних дозоутворюючих радіонуклідів у дозу внутрішнього

опромінення передбачається таким чином: йод-131 – 2,5%, цезій-

137 – 79% та стронцій-90 – 3,5% від сумарної дози. Завдяки прове-

деним заходам, її вдалося значно знизити, і співвідношення зов-

нішнього та внутрішнього опромінення фактично складало 1:1, а

за 50 років очікується – 60 та 40 відсотків, а не 15 та 35%, як перед-

бачалося. Проте велику стурбованість населення та певне зане-

покоєння спеціалістів викликали водні екосистеми. Забруднення

води річок відбулося у перші дні після аварії в результаті осідання

аерозолів викиду на їх поверхню, а згодом змиви дощовими опада-

ми з прилеглих територій. Вміст радіонуклідів у річках обумовлю-

ють уран, радій, торій, а також газоподібні радон і торон. Санітар-

ною нормою для альфа- і бета-випромінювачів є 0,1-0,8 Бк/л. Вода

прісних водоймищ має вищу радіоактивність, ніж морів та океанів.

Вміст радіонуклідів у річках, що прилягають до району аварії, на

початок червня 1986 року складала 0,037 Бк/л (10

-12

Кі/л).

Джерела радіоекологічного забруднення

Ветеринарна радіологія

106

Які заходи щодо зниження рівня нагромадження радіонуклідів

здійснюються на об’єктах ветеринарного нагляду?

Важливим засобом зниження активності радіонуклідів, що

поступають з кормовими рослинами в раціон сільськогосподарсь-

ких тварин, а потім у продукцію, є підбір ґрунтів, сортів та видів

кормових рослин. Так, наприклад, вирощування кормових куль-

тур на ґрунтах з високим вмістом обмінного кальцію та важких за

механічним складом, сприяє зниженню поглинання стронцію-90

кормовими рослинами та його надходження у організм тварин.

З практичних заходів заслуговує на увагу селекція рослин на

зменшення поглинання радіонуклідів. На сьогоднішній день виз-

начені основні параметри переходу різних продуктів поділу з ра-

ціону с.-г. тварин у продукти тваринництва та птахівництва. Одер-

жані кількісні характеристики переходу радіоізотопів стронцію,

цезію, церію, рутенію та йоду з раціону с.-г. тварин у продукти

тваринництва можуть бути використані для розрахунку гранич-

но допустимого рівня їх в організмі с.-г. тварин, а також для скла-

дання довготермінових прогнозів забруднення продуктів тварин-

ництва радіонуклідами при різних ритмах їх введення в організм.

Розроблені деякі заходи щодо зниження переходу радіонуклі-

дів у молоко та м’ясо. Так, наприклад, для зменшення надходжен-

ня радіоізотопів стронцію, цезію та йоду з раціону продуктивних

тварин та птиці в одержувану продукцію рекомендується наси-

чувати раціон кальцієвими, калієвими та йодними мінеральними

підкормками з метою запобігання дефіцитові вказаних стабіль-

них елементів у раціоні. В умовах годівлі продуктивних тварин

фуражем з підвищеним вмістом радіонуклідів доцільно викори-

стовувати концентратний раціон із введенням у нього коренепло-

дів. Згодовування грубих кормів у цих випадках, по можливості,

слід обмежити або тимчасово повністю виключити.

5. Біологічна дія іонізуючих випромінювань

Історична довідка формування радіобіології як науки

Яка історія формування радіобіології як науки?

Дорого заплатило людство за розкриту таємницю природи

– явище радіоактивності. Загинули майже всі перші дослідники,

рентгенологи, радіологи, які не знали поведінки нового фізично-

го агента і працювали з ним без будь-яких застережень, а в сере-

дині ХХ століття людство стало свідком одномоментної масової

загибелі сотень тисяч людей японських міст Хіросіма і Нагасакі.

В наші дні ми були свідками того, яким небезпечним стає енергія

атомного ядра, коли виходить з-під контролю у резу льтаті аварії

на атомній електростанції.

Здатність іонізуючих випромінювань викликати функціо-

нальні та морфологічні зміни у живих структурах називається бі-

ологічною дією та є предметом вивчення нової галузі знань – ра-

діобіології. Слово радіобіо логія походить від грецьких слів: radius

– промінь, bios – життя і logos – вчення. Радіобіологія вивчає функ-

ціональні, структурні або анатомічні та метаболічні зміни на мо-

лекулярному, клітинному, органному рівнях та в цілісному орга-

нізмі, що обумовлені дією іонізуючих випромінювань. Біологічна

дія радіації зумовлена енергією, яку вони віддають різним ткани-

нам та органам.

Що лежить в основі біологічної дії іонізуючих випромінювань

і яка історія вивчення променевого ураження?

В основі біологічної дії іонізуючих випромінювань лежать та-

кі процеси:

поглинання енергії випромінювання біосубстратом;

іонізація та збудження атомів і молекул з наступним радіо-

лізом та утворенням вільних радикалів;

розвиток первинних радіаційно-хімічних реакцій;

пошкодження крупномолекулярних сполук.

Перші дані щодо променевого ураження були опубліковані

Ветеринарна радіологія

108

вже у 1896 році, – коли було відкрито радіоактивність. Зокрема,

описані дерматити шкіри кисті рук рентгенологів. ХІХ століття ще

не закінчилось, коли П’єр та Марія Кюрі виділили радій і почали

досліджувати властивості його променів. Виділені радіоактивні

елементи виявились досить активними у біологічному відношен-

ні. Так, А.Беккерель, працюючи професором фізики, демонстру-

вав студентам на лекції новий вид випромінювання з виділеного

П’єром та Марією Кюрі радіоактивного елемента. Крупинку ра-

дію професор помістив у скляну пробірку і поклав у кишеню жи-

лета, де носив її кілька годин. Через декілька днів на шкірі, на рівні

пробірки, почалося свербіння, біль, появилась еритема, а згодом

утворилась виразка, на лікування якої було витра чено два місяці.

З метою перевірки цього факту, П’єр Кюрі провів дослід з опромі-

нення радієм кисті своєї руки протягом 10-ти годин. Через кілька

днів на місці опромінення з’явилась еритема, виник біль, утвори-

лась виразка, лікування якої тривало 4-и місяці.

Повідомленням А.Беккереля та дослідом П’єра Кюрі заціка-

вились багато дослідників, які почали займатися вивченням дії

променів радію на тварин. В результаті цих досліджень встанов-

лено, що низькі дози випромінювання радію сприятливо вплива-

ють на організм. З їх допомогою стало можливим лікувати патоло-

гії шкіри. З’ясовано також, що проміння радію по-різному діє на

різні клітини й тканини. Ті, клітини, які швидко розмножуються,

особливо сильно потерпають від руйнівної дії радіації. Ця власти-

вість зумовила практичну цінність радію як потужного засобу лі-

кування злоякісних пухлин. Проте, разом із даними про успішне

застосування з лікувальною метою, почали дедалі частіше публі-

куватися повідомлення про їх шкідливу дію.

Важливий внесок у розвиток радіаційної біології мали роботи

І.Р.Тарханова, яким, зокрема, було встановлено, що рентгенівські

промені пригнічують функцію центральної нервової системи та

згубно діють на статеві залози. У 1901 році з’явились повідомлен-

ня про вплив рентгенівських променів на увесь організм, який

проявляється в тому, що у тварин через деякий час після опромі-

нення виникала загальна слабкість, сонливість, судоми, паралічі,

що, у кінцевому результаті, закінчувалось смертю.

Є.С.Лондон вперше констатував, що як загальне, так і локаль-

109

не опромінення значними дозами приводить до змін морфологіч-

ного складу крові та кровоносних органів, до дегенерації фоліку-

лярного апара ту яєчників і навіть до загибелі тварин.

С.В.Гольдберг встановив залежність біологічного ефекту від

величини дози опромінення біологічного об’єкту. Ним у 1904 ро-

ці встановлено згубну дію радіації на лімфоїдні тканини, що вико-

нують важливу захисну функцію, це сприяло зародженню радіа-

ційної імунології.

Наведені приклади, а також численні спостереження інших до-

слідників ознаменували собою перший етап розвитку радіобіології,

який характеризується наявністю робіт описового характеру.

Проте вже у цьому періоді встановлено два кардинальні факти:

1) гальмування клітинного поділу під впливом джерела іоні-

зуючої радіації;

2) відмінність ступеня вираженості реакції різних клітин на

опро мінення.

Яка сутність правила або закону Бергоньє і Трібондо?

Французькі дослідники І.Бергоньє та Л.Трібондо на підставі

аналізу досліджень проведених, на першому етапі розвитку радіобі-

ології, вперше встановили у 1906 році правило, яке увійшло в істо-

рію під назвою закону Бергоньє і Трібондо. Суть цього положення

полягає в тому, що клітини є тим більше радіочутливими, чим біль-

ша у них здатність до розмножен ня і чим менше виражена у них мор-

фологія та функція, тобто чим вони менше диференційовані. Незва-

жаючи на ряд винятків, феноменологічно це правило не втратило

своєї актуальності й на сьогоднішній день, а саме: радіочутливість

тканин прямо пропорційна проліферативній активності й обернено

пропорційна ступеню диференційованості клітин, які її складають.

Пригнічення здатності до поділу клітин іонізуючим випромінюван-

ням є найважливішим у плані клітинної загибелі. Виходячи з цього,

під клітинною загибеллю чи летальністю розуміють втрату клітиною

здатності до проліферації. Клітинами, що вижили, вважаються так,

що зберегли здатність до необмеженого розмноження. У даному ви-

падку йдеться про репродуктивну загибель клітини. Ця форма про-

меневої інактивації клітин є найпоширенішою у природі.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань