Перемещение радиоактивных веществ в биосфере

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Оглавление

Введение

1. Пути поступление радионуклидов во внешнюю среду

2. Закономерности перемещения радиоактивных веществ в биосфере

3. Состояние радионуклидов в воде, почве и кормах

4. Миграция радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам

5. Поступление радионуклидов в молоко животных

6. Поступление радионуклидов в яйца кур-несушек

7. Факторы, определяющие степень биологического действия радиоактивных изотопов

8. Накопление радионуклидов в органах и тканях

Заключение

Библиографический список

Приложение



Введение

С развитием атомного производства и применением атомной энергии возникло новое научное направление - радиоэкология и радиобиология. Радиоэкология сельскохозяйственных животных - изучает закономерности и механизмы миграции радионуклидов в пищевых цепях, принципы их экологического нормирования, а также действие ионизирующих излучений на организм животных. Это вызвано тем, что продукция животноводства - важнейший источник снабжения населения продовольствием, а легкой и пищевой промышленности - сырьем. Продукты животного происхождения (молоко, мясо, яйцо и др.) могут быть основными источниками поступления радионуклидов в организм человека и дополнительного его облучения. Поступление с мясом радиоактивных продуктов деления (Sr, Cs и др.) в рацион человека может достигать 25%, а с молоком - 100% суммарного потребления с пищей. Данные радиобиологии используются для рационального планирования и проведения оперативного и текущего контроля за радиоактивным загрязнением внешней среды, а также для разработки научно обоснованных методов снижения поступления радионуклидов в корма и продукцию животноводства.

Все живые существа на Земле постоянно подвергаются воздействию ионизирующей радиации от естественных (космическое излучение и природные радиоактивные вещества) и искусственных (отходы атомной промышленности, радиоактивные изотопы, используемые в биологии, медицине и сельском хозяйстве и др.) источников ионизирующих излучений. Радионуклиды широко распространены в природе; они рассеяны в земной коре, воде, воздухе, растениях и теле животных. К радионуклидам естественного происхождения относят те, которые образовались на Земле без участия человека. Это долгоживущие изотопы I, U, Ra, Th, K и др. В почве, воде, воздухе, строительных и других материалах всегда рассеяны природные радионуклиды. Совместно с космическим излучением они и создают природный радиоактивный фон, постоянно облучая все живые организмы на Земле.

Природные радиоактивные вещества. Их разбивают на три группы. В первую группу входят U и Th с продуктами их распада. Ко второй группе относят малораспространенные изотопы и изотопы с большим периодом полураспада: Са, Zr, In, Sn, Те, и др. К третьей группе принадлежат радиоактивные изотопы С, Li, Be. Наиболее распространенным радиоактивным изотопом земной коры является Rb, содержание которого выше содержания урана, тория и К. Однако радиоактивность К в земной коре превышает радиоактивность суммы всех других естественных радиоактивных элементов: Rb характеризуется мягким бета-излучением и имеет большой период полураспада, а распад K сопровождается относительно жестким бета - и гамма-излучением. Изотоп К широко рассеян в почвах и прочно удерживается глинами вследствие процессов сорбции. Глинистые почвы почти везде богаче радиоактивными элементами, чем песчаные и известняки. Радиоактивные тяжелые элементы (U, Th, Ra) содержатся преимущественно в горных гранитных породах. В разных районах земного шара доза гамма-излучения различных земных пород у поверхности Земли колеблется в пределах - 0,3-12 мГр/год. Однако имеются районы (например, в Бразилии, Индии), где вследствие выхода на поверхность Земли радиоактивных руд и пород, а также значительной примеси в почве урана и радия доза природного фона в 100-500 раз выше среднемирового фона. У обитающих в этих районах животных (например, самцов полевок) обнаружены хромосомные аберрации, дегенерация в зародышевом эпителии половых желез (особенно у молодых особей), заторможенное половое созревание и стерильность половозрелых самцов (у 60%). Т. к. земные породы используют в качестве строительного материала, то от них зависит гамма-радиация внутри зданий. Наибольшие значения радиации установлены в домах из железобетона с глиноземом - 2 мГр/год, наименьшие - в деревянных домах - 0,5 Гр/год. Радиоактивность воде придают в основном U, Th и Ra, образующие растворимые комплексные соединения, которые вымываются почвенными водами. Радиоактивность атмосферы обусловлена наличием в ней радиоактивных веществ в газообразном состоянии (радон, торон, С, тритий) или в виде аэрозолей (K, уран, радий и др.).

Из естественных радиоактивных веществ, содержащихся в растениях, наибольшая удельная активность K. Это относится особенно к бобовым растениям - гороху, бобам, фасоли, сое. В животных организмах обычно содержится К меньше, чем в растениях. Уран, торий и С встречаются в биологических объектах в незначительных концентрациях по сравнению с К. Таким образом, на организм животных оказывают воздействие внешние источники природного радиоактивного фона - космическая радиация и излучения природных радионуклидов, рассеянных в почве, воде, воздухе, строительных и других материалах. Среднегодовая доза для человека составляет около 1,2 мГр на гонады и 1,3 мГр на скелет и считается безопасной.

Радионуклиды искусственного происхождения образуются в результате деятельности человека по использованию атомной энергии, испытаний и применения ядерного оружия, ядерного синтеза с помощью специальных установок и источников излучений и т. д. При ядерных взрывах осуществляется реакция деления ядер тяжелых элементов (U, Pu) возникающая в результате действия на них нейтронов. Нейтрон попадает в ядро элемента, например изотопа U, и приводит к образованию сильно возбужденного ядра. Оно делится на два или три асимметричных ядра - осколка. Весь этот процесс происходит мгновенно. Во время каждого акта деления освобождается энергия порядка 200 МэВ. Количество радиоактивных продуктов деления (РПД) возрастает соответственно мощности ядерного заряда. Часть образовавшихся РПД распадается в ближайшие секунды и минуты после взрыва, другая часть имеет период полураспада порядка нескольких часов. Другие радионуклиды, такие, как Rb, Sr, Cd, Sn, Те, "Xe, Cs, Ba, обладают периодом полураспада в несколько дней, a Ki, Sr, Ru, Pm, Sm, - от одного года до нескольких десятков лет. Захват нейтронов ядрами многих химических элементов приводит к появлению радиоизотопов атмосферном воздухе, воде, почве и др.), в материалах сооружений и т. п.

Искусственные радионуклиды получают и используют в таких количествах, что возникающее при этом излучение имеет интенсивность, в миллионы раз превосходящую интенсивность естественных источников излучения. Они попадают в окружающую среду, повышая тем самым радиационный фон. Кроме того, они включаются в биологические системы и поступают непосредственно в организм животных и человека. Все это создает опасность для нормальной жизнедеятельности животного организма. Человек сталкивается также с искусственными источниками радиации, не связанными с загрязнением внешней среды. К ним относятся рентгеновские установки, ускорители элементарных частиц, закрытые источники радиоактивных изотопов, использующиеся в медицине, промышленности и научно-исследовательской работе.



1. Пути поступление радионуклидов во внешнюю среду

Радиоактивные вещества поступают во внешнюю среду в результате испытаний ядерного и термоядерного оружия, в качестве отходов промышленных и энергетических реакторов и в результате аварийных ситуаций на этих установках, в результате транспортировки и хранения радиоактивных отходов. Химические свойства радионуклидов обусловлены местом расположения элемента в периодической системе Д. И. Менделеева. Высокой химической активностью обладают радионуклиды элементов I группы и галогенов, которые не образуют труднорастворимых соединений, менее подвижны нуклиды щелочноземельных элементов. Наименьшей химической активностью обладают радионуклиды редкоземельных элементов, таких, как цирконий и ниобий, а также радионуклиды трансурановых элементов. При радиационных авариях на атомных электростанциях происходит выброс в окружающую среду большого количества радиоактивных веществ, которые загрязняют среду обитания всего живого на Земле, в том числе и сельскохозяйственные угодья.

2. Закономерности перемещения радиоактивных веществ в биосфере

Радиоактивные продукты ядерного деления, выпадая либо сами по себе («сухие» осадки) или чаще с атмосферными осадками («мокрые» осадки), а также радиоактивные отходы включаются в компоненты биосферы - абиотические (почва, вода) и биотические (флора, фауна) и принимают участие в биологическом цикле круговорота веществ. Наиболее короткий путь поступления радиоактивных продуктов в организм человека кроме непосредственного попадания из атмосферы - через сельскохозяйственные растения и животных.

Из радиоактивных продуктов деления в первый период наибольшую опасность представляют изотопы йода вследствие высокого содержания и значительной биологической токсичности. Далее изотопы Sr и Cs из-за их относительно высокой энергии излучения, большого периода полураспада и способности активно включаться в биологический круговорот веществ (почва - растения - животные - человек). Эти изотопы способны надолго задерживаться в организме человека и животных. Содержание Sr по отношению к кальцию в почвах, растениях, молоке и тканях животных выражают в стронциевых единицах. Под стронциевой единицей понимают отношение активности Sr, содержащегося в 1 кг исследуемого образца, к концентрации в нем кальция.

3. Состояние радионуклидов в воде, почве и кормах

Среди многообразия форм состояния радионуклидов в почве выделяют водорастворимую, обменную, необменную и прочносвязанную необменную. Среди этих форм наибольшую роль играют первые две, поскольку они способны усваиваться растениями и мигрировать по биологической цепочке. Биологическая подвижность радионуклидов зависит от их физико-химических свойств, от свойств самой почвы (ее тип, минеральный состав, кислотность, содержание органических веществ, увлажненность, и т. д.). Наибольшей доступностью для растений обладает стронций, Cs, Се. Большое влияние на доступность радионуклидов для растений оказывает наличие в почве обменных катионов и кислотность. Чем больше в ней катионов, тем меньше биологическая подвижность радионуклидов, и наоборот. Закисление почв приводит к увеличению доступности радионуклидов для растений. С течением времени обменно-связанные радионуклиды могут превращаться в слаборастворимые соединения - фосфаты и карбонаты, в результате чего их миграционная способность может снизиться.

В почве Sr связывается в основном за счет ионного обмена и сильно зависит от присутствия катионов Al, Fe, Ba, Ca, Mg. При увеличении в почве концентрации анионов фосфорной, серной и угольной кислот сорбция стронция возрастает в результате образования труднорастворимых соединений с этими анионами. Глинистыми минералами почв может быть сорбировано до 99 % Sr. Органические вещества также оказывают существенное влияние на поведение этого нуклида, в частности он хорошо связывается с сульфокислотами почв, что также снижает его способность к биологической миграции. Попав в почву, радионуклиды способны мигрировать в горизонтальном и вертикальном направлениях. При загрязнении цезием дерново-подзолистых песчаных почв около 40% его находилось в верхнем 4-сантиметровом слое. Остальные 60% равномерно распределялись глубже по профилю. Большая подвижность радиоактивного цезия определяется тем, что это изотоп щелочного элемента - химического аналога важнейшего биогенного элемента калия, который в природных системах служит носителем изотопов цезия. В почвах, обогащенных органическими веществами (почвы естественных низинных болотных экосистем), цезий способен проникать на большую глубину (70-90 см). Микроорганизмы почвы снижают подвижность радионуклидов в биологическом круговороте. Изменение температуры не оказывает существенного влияния на связь Ca, Sr, Ba и Ra, а увеличение рН значительно сдвигает равновесное состояние в сторону упрочнения связи.

Радиоактивные вещества, попадая из атмосферы на земную поверхность, могут поступать в растения, оседая на их надземных частях. Одни радионуклиды прочно сорбируются, другие смываются дождем, третьи проникают в растения и участвуют в обмене веществ в процессе их роста и развития. Загрязнение рек, озер и других водоемов происходит в результате оседания радионуклидов на их поверхности и путем смыва их дождевыми осадками, паводковыми и другими водами. Естественный травостой и сеяные многолетние травы удерживают 20-40% выпавших нуклидов. На пашне сразу после выпадения более 97% радиоактивных веществ сосредоточивается в верхнем двухсантиметровом слое. В дальнейшем происходит постепенная миграция радионуклидов в глубь почвы.

Загрязнение растений радиоактивной пылью происходит при поднятии ее с поверхности земли ветром, пасущимися животными, при разбрызгивании каплями дождя и обработке или уборке урожая сельскохозяйственными машинами. При некорневом загрязнении растительности переход их из корма в организм животных и продукцию животноводства, как правило, выше, чем при корневом поступлении. Для оценки перехода радионуклидов из выпадений в кормовые культуры, организм сельскохозяйственных животных, в получаемую продукцию применяют коэффициенты пропорциональности. Эти коэффициенты характеризуют взаимосвязь концентрации радионуклидов в кормах или продуктах животного происхождения с уровнем выпадения их из атмосферы. При глобальных выпадениях наиболее высокие концентрации радионуклидов обнаруживаются в продукции растениеводства меньшие - в продукции животноводства. Концентрация Sr и Cs в кормах превосходит концентрацию в молоке соответственно в 100 и 30 раз, в мясе - в 50 и 10 раз. Наибольшей подвижностью в цепи «воздух - растение - животные - продукция животноводства» обладают Sr,I и Cs, менее подвижны Ru, Се.

4. Миграция радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам

Скорость и размеры корневого усвоения радионуклидов растениями определяются растворимостью радиоактивных веществ, и физиологическими особенностями растений. У травянистых видов идет значительное накопление изотопов цезия и стронция. Растения естественных кормовых угодий всегда характеризуются более высокой удельной радиоактивностью, чем сеяные травы и различные сельскохозяйственные культуры. Объясняется это тем, что радионуклиды в почвах естественных кормовых угодий сосредоточены в основном в слое до 5 см, создавая там высокую концентрацию радиоактивных изотопов в единице объема почвы. При перепашке почвы концентрация радионуклидов снижается и создаются условия для их меньшей усвояемости растениями. Это подсказывает путь улучшения естественных кормовых угодий в условиях радиационного загрязнения. За счет корневого поступления в основном происходит накопление радионуклидов и в древесине. Так, через 6 лет после чернобыльских выпадений содержание радионуклидов в древесине возросло в 5-15раз. По способности к накоплению растениями радионуклиды образуют ряд: Zn > Sr, Cs, Fe > Се, Ru, Zr > Pu, Pm, Y, U.

По интенсивности поступления из водных растворов в растения пшеницы радионуклиды располагаются в следующем порядке: Cs > Sr > Се > Ru > Zr. Переход радионуклидов из почвы в растения во многом определяется их видовыми и сортовыми особенностями (строение корневой системы, характер метаболизма). Наибольшей способностью накапливать Cs отличаются травостои естественных пастбищ и сенокосов. Поглощение радионуклидов растениями из почвы зависит также от ее состава. Почвы тяжелого гранулометрического состава отличаются большей поглотительной способностью, чем легкие. Поступление Cs в растения из торфянистых почв больше, чем из минеральных, в несколько раз. Перенос питательных веществ между трофическими уровнями называют пищевой цепью. Механизмы, с помощью которых растения и животные получают необходимые для их роста неорганические вещества из почвы, аналогичны тем механизмам, посредством которых радионуклиды поступают в биологические системы. Таким образом, естественные и искусственные радионуклиды стабильных химических элементов также циркулируют в биосфере по характерным биологическим цепям, проникая из внешней среды в организмы, а затем снова возвращаясь во внешнюю среду.



5. Поступление радионуклидов в молоко животных

При пастбищном содержании и кормлении коров поступление изотопов в молоко происходит наиболее интенсивно, особенно в условиях внешнего загрязнения растений. При среднем уровне травостоя корова в сутки потребляет корм со 160 м2 пастбища. В таких условиях максимальная концентрация I в молоке наблюдается на 5-е сутки после выпадения. Прогнозируемое поступление радионуклидов в корма, молоко и мясо можно определить по формуле:

C=KvFv

где С - содержание i-го радионуклида в кормах или продуктах животноводства, Бк/кг; Кv - воздушный коэффициент пропорциональности при выпадении за месяц, (Бк/кг)/(Бк/м2); Fv - интенсивность выпадения за месяц i-го радионуклида, Бк/м2.

Так как содержание радионуклидов в продукции животноводства находится в прямой зависимости от содержания их в растениях и почвах, то для составления прогноза вероятного поступления радионуклидов в рационы животных необходимо располагать количественными характеристиками, связывающими концентрацию радионуклидов в почвах, кормах и продукции животноводства. Эта связь осуществляется с помощью коэффициента перехода, под которым понимают отношение содержания радионуклида в каждом последующем звене пищевой цепочки к предыдущему. По отношению к дерново-подзолистым и торфяно-песчаным почвам коэффициент перехода Cs из дерново-торфяно-иловато-болотных почв в 3,5, из суглинистых, торфяно-болотных почв в 48, а из темно-серых почв в 64 раза меньше. При хроническом поступлении с кормом Sr в 1 л молока его переходит до 0,2% по отношению к поступлению с рационом. При этих условиях в молоко коров переходит 0,25-1% Cs. На эти показатели большое влияние оказывают тип кормления коров, состав корма, продуктивность животных и т. д. Усвояемость организмом радиоактивного цезия из смешанного рациона выше, чем из сенного, вследствие разной степени его доступности. При одинаковом содержании Sr и Cs в почве концентрация стронция в траве получается примерно в 10 раз выше, чем цезия. Содержание щелочных и щелочноземельных радионуклидов в мышечной и костной тканях выше, чем в получаемом от этих животных молоке.

6. Поступление радионуклидов в яйца кур-несушек

При попадании с кормом курам-несушкам 131I основное количество его концентрируется в желтке, в котором оно в 20-50 раз больше, чем в белке. При поступлении курам-несушкам Cs распределение радионуклида по компонентам яйца также неравномерно. Концентрация Cs в белке превышает концентрацию в желтке в 2-3 раза, а в скорлупе содержится лишь 1...2 % общего количества радионуклида в яйце. Переход радиоактивных продуктов из корма в компоненты яйца и в яйцо не зависит от сезона года. Хроническое оральное поступление Zn и Fe в организм птицы сопровождается первоначальным ростом концентрации их в яйце. Максимальная концентрация Zn в скорлупе, белке и желтке наблюдается на 7-8 и 15-е сутки, a Fe - в течение 8 сут. Из рациона в яйцо переходит 6% Zn и 3% "Fe. Более 99 % радионуклидов сосредоточено в желтке и менее 1 % - в белке и скорлупе.

7. Факторы, определяющие степень биологического действия радиоактивных изотопов

Биологическая эффективность радионуклидов определяется:

1. физическими свойствами (доза, период полураспада, вид и энергия излучения),

2. биологическими (тип распределения, пути и скорость выведения) свойствами,

3. видовой и индивидуальной радиочувствительностью животных. Изотопы с равномерным типом распределения в организме характерно малое различие в дозах, вызывающих острое, подострое и хроническое течение болезни. При их поступлении - уменьшение массы селезенки и семенников, сильное подавление лимфоидного кроветворения, преимущественное возникновение в отдаленные сроки опухолей мягких тканей. Изотопы со скелетным типом распределения - увеличение селезенки вследствие эктопического кроветворения, относительно более сильное подавление костномозгового кроветворения, отсутствие резкой атрофии семенников, преимущественное возникновение опухолей костей. Изотопы с печеночным и почечным типами распределения - максимальные изменения наблюдаются соответственно в печени и желудочно-кишечном тракте, почках и мочевыводящих путях.

4. Продолжительность эффективного периода полувыведения.

8. Накопление радионуклидов в органах и тканях

Связано с: физико-химическими свойствами изотопов. Для оценки скорости накопления используют понятие кратность накопления, под которым понимают отношение полученной активности радионуклидов в органах и тканях к их ежесуточному поступлению в организм.

Кратность накопления F определяют по формуле

F=Cm/g,

где С -- удельная активность радионуклидов в органах и тканях, Бк/кг;т -- масса органа или ткани, кг;g-- активность радионуклида, ежесуточно поступающего в организм, Бк.

Радионуклиды с высокой кратностью накопления наиболее опасны (изотопы йода, стронция и цезия). По степени возрастания накопления стронция в скелете животные располагаются в следующем порядке: крупный рогатый скот < козы < овцы < свиньи < куры; по степени накопления в мышцах и паренхиматозных органах -- козы < крупный рогатый скот < овцы < куры. Цезий (¹³⁷Cs) тоже наиболее интенсивно откладывается у кур и в меньшей степени в органах овец и крупного рогатого скота. С возрастом организма кратность накопления радионуклидов снижается. Темпы всасывания и депонирования изотопов в тканях прямо пропорциональны. Физиологическим состоянием и уровнем обмена веществ.

Выделение радионуклидов: 1) через желудочно-кишечный тракт и почки, 2) через легкие и кожу, 3) с плодом и молоком (у беременных и лактирующих животных).

Влияние ионизирующей радиации на периферическую нервную систему.

Периферические нервы по морфологическим признакам обладают большой радиорезистентностью. Под влиянием прямого длительного действия излучения возникает парабиотическое состояние. Сдвиги в рецепторных системах организма. Сразу же после облучения наблюдается положительное усиление импульсации, затем ослабление и в последующем повторное усиление. При увеличении дозы облучения до нескольких тысяч рентген превалирует ослабление импульсации. Во всех чувствительных нервах появляется так называемая спонтанная импульсация в нервные центры.

Влияние излучений на кожу.

Один из признаков лучевого заболевания, вызванного внешним облучением, -- поражение кожи. При облучении в первую очередь изменяется ее чувствительность. Более чувствительны к ионизирующему излучению клетки базального слоя кожи, волосяных луковиц и сосочков, потовых и сальных желез. Основное проявление повреждающего действия радиации -- трофические нарушения, ослабляющие процессы физиологической регенераци. В результате этого прекращаются и нарушаются митозы, появляются многоядерные клетки с пикнозом или набуханием ядер, наблюдаются атрофия или исчезновение волосяных фолликулов, частичная или полная атрофия сальных желез, истончение эпидермиса, а иногда гиперкератоз; снижение бактерицидных свойств кожи и повышенному микробному обсеменению. Вслед за дегенеративными процессами в структурных элементах кожи, особенно в кровеносных и лимфатических сосудах, развиваются склеротические явления, приводящие к нарушениям микроциркуляции и гипоксии. Клинические признаки поздних лучевых повреждений проявляются атрофией кожи. Она становится сухой, тонкой; могут быть узелки гиперкератоза, трещины и болезненность. Иногда появляются хронический отек, фиброз кожи и подкожной клетчатки. В тяжелых случаях развивается лучевая язва, а иногда и рак кожи. Особенность лучевых язв кожи -- вялое и продолжительное течение.

Изменения в гипофизе после облучения.

Вначале после облучения повышается адренокортикотропная функция гипофиза, а в отдаленные сроки наступает ее снижение. При облучении в сублетальных дозах усиливается тирео- и гонадотропная функции. Летальные дозы резко снижают и соответственно угнетают гормональную активность щитовидной и половых желез. В результате нарушения секреции и выделения тропных гормонов гипофиза регулируемые ими железы могут оказаться в состоянии физиологической изоляции (разобщенности). Морфологические изменения в гипофизе после лучевого воздействия не имеют четкой специфичности. Обычно отмечают набухание и уменьшение числа ацидофильных клеток, появление пикнотических ядер в хромофильных клетках, дегрануляцию и преобразование протоплазмы в гомогенный коллоид. Сдвиги в гипофизе происходят в результате нарушения в гипоталамо-гипофизарной системе.

Изменения в надпочечниках после облучения.

В первый период (часы, иногда сутки) после облучения в широком диапазоне доз (от 0,25 до 50 Гр) наблюдается усиление секреции надпочечниковых желез. Гиперсекреция коры надпочечников -- один из механизмов опосредованных изменений крови и кроветворных органов. Изменяются масса надпочечников, величина корковой и мозговой зон, уменьшается содержание липоидных субстанций. В облученных надпочечниках отмечается возрастание активности кислой фосфатазы, протеолитических ферментов и развитие деструктивных изменений. В коре надпочечников при облучении преобладающую роль, по-видимому, играет опосредованное влияние радиации, в частности со стороны нервной системы, гипофиза и других органов. Таким образом, в острый период лучевого поражения повышается функциональная активность надпочечников, а в последующие сроки наступает истощение коркового и мозгового вещества и развитие атрофических процессов.

Изменения в щитовидной железе после облучения

Первичная реакция ЩЖ на облучение характеризуется гиперфункцией, за которой в зависимости от дозы облучения и других условий следует нормализация или снижение функции. Уменьшается относительная масса щитовидной железы, преобладают фолликулы крупного диаметра с низким эпителием и густым коллоидом, появляются деструктивные изменения в отдельных фолликулах. В мышечной ткани обычно накапливается большое количество тироксина, и одновременно с этим ускоряется его выведение из печени.

Влияние на кровь кроветворные органы

Выяснено, что уровень радиочувствительности клеток эритробластического и миелоидного рядов в определенной степени зависит от вида животного. При воздействии на организм ИИ гемопоэтическая система и периферическая кровь претерпевают быстро наступающие изменения, в результате аплазии кроветворной ткани. Изменения в картине красной крови наиболее характерны при воздействии полулетальными дозами. В течение первых трех суток после облучения наблюдается увеличение количества клеток и содержания гемоглобина в 1 мм³крови на 10...15 %, затем следует период развития анемии с максимумом проявления ее на 15...20-е сутки, когда содержание эритроцитов и гемоглобина снижается в 2...3 раза и более против нормы. Одновременно с количественными сдвигами наблюдаются морфологические и биохимические нарушения в эритроцитах. В период анемии появляются пойкилоциты, клетки с пикнотичными ядрами, двухъядерные, с наличием вакуолизации ядра, цитоплазмы и токсической зернистости в ней. Увеличиваются средние размеры эритроцитов; в крови появляются в некоторых случаях эритро- и нормобласты. Цветной показатель или остается без изменений, или несколько увеличивается. Восстанавливается картина крови у животных медленно, в течение 2... 5 мес. В облученном организме тромбоциты помимо количественных сдвигов претерпевают и качественные изменения, которые приводят к нарушениям процессов поглощения протромбина и продолжительности свертывания крови, рекальцификации плазмы и другим дефектам. Восстановление числа тромбоцитов наблюдается на 35...45-и день после облучения.

Изменения свертываемости крови при облучении.

Измененяются показатели, отражающие общую коагуляционную активность крови. К ним относятся время свертывания крови, время рекальцификации, тромботест, толерантность крови к гепарину и тромбоэластограмма. При острой лучевой болезни наблюдается нарушение:

· Iфазы свертывания крови; при этом снижается количество образующегося тромбопластина. Основной причиной указанного нарушения является дефицит тромбопластического фактора тромбоцитов вследствие наступающей тромбоцитопении; другой причиной этого может быть уменьшение содержания антикоагулянтов (гепарина, антитромбопластина).

· IIфаза свертывания крови, когда под влиянием активного тромбопластина протромбин переходит в тромбин, при лучевой болезни мало изменяется.

· IIIфаза свертывания крови, т. е. процесс образования фибрина из фибриногена. В ходе лучевой болезни наблюдается отчетливое повышение количества фибриногена. Существенно изменяется и его качество, что приводит к уменьшению скорости перехода белка в фибрин. Ультраструктура фибрина при лучевой болезни нарушается, фибриновые волокна укорачиваются и располагаются беспорядочно, теряют характерную для физиологического фибрина поперечную исчерченность, приобретают аморфный вид. В результате изменения фибрина, а также количества и качества тромбоцитов ухудшается ретракция (сжатие) кровяного сгустка -- конечный этап формирования тромба. Параллельно этому усиливается фибринолитическая, уменьшается антифибринолитическая активность крови, что приводит к более быстрому, чем в норме, лизису кровяного сгустка.

Наряду с количественными и морфологическими изменениями тромбоцитов отмечаются нарушения их функциональных свойств, уменьшается адгезивность, изменяется способность к агрегации (скорость и степень ее замедляются), повышается дезагрегация тромбоцитарных агрегатов, снижаются тромбопластиновая, фибринозная, серотонинзахватывающая, ретрактильная и ангиотрофическая функции тромбоцитов.

Реакции кроветворных органов на лучевое воздействие.

Костный мозг. При воздействии больших доз радиации уже в процессе облучения наблюдается прекращение митоза клеток и появляются дегенеративные формы клеток эритро- и миелобластического ряда и мегакариоцитов. Снижение же количества эритроцитов в крови свидетельствует об их гибели в сосудистом русле и неполном замещении. Анемия обычно развивается спустя 2...3 недели. С увеличением дозы облучения нарастают и дегенеративные изменения эритроцитарных клеток в костном мозге. При летальных и сверхлетальных дозах радиации содержание клеток не восстанавливается и происходит аплазия костного мозга.

Видовые различия радиочувствительности; например, у крупных животных они отмечаются позднее, чем у мелких лабораторных животных.

Лимфатическая ткань. Исключительно высокочувствительна к облучению. Радиационное воздействие приводит к раннему разрушению лимфобластов и лимфоцитов в лимфоидной ткани и лимфоцитов в периферической крови. Полулетальные и летальные дозы облучения, как правило, приводят к выраженным сосудистым расстройствам, дегенеративно-некротическим и атрофическим изменениям лимфоузлов и других лимфоидных образований. У выживших крупных животных после воздействия указанными дозами восстановительные процессы в лимфоузлах затягиваются до трех месяцев и более.

Селезенка. Клетки селезенки довольно рано реагируют на лучевое воздействие. В результате разрушения клеточных элементов орган уменьшается в размере и массе. При облучении полулетальной дозой сразу же прекращается митоз и наступает гибель части лимфоцитов. Уменьшается содержание в ткани РНК и ДНК и увеличивается количество пигмента. Ретикулярная ткань более устойчива, поэтому с ее стороны заметно лишь относительное увеличение.

Вилочковая (зобная) железа. Клетки зобной железы -- тимоциты весьма радиочувствительны. При воздействии среднелетальными дозами уже в течение первых суток отмечается выраженное клеточное опустошение, погибает большая часть лимфоцитов; в разгар болезни остаются только единичные лимфоциты. Восстановление тимоцитов (лимфоцитов) идет вначале в мозговом веществе, а затем они поступают и в корковый слой железы. Другие виды клеток -- соединительнотканные, эпителиальные и макрофаги -- проявляют большую устойчивость к облучению. Изменения функции вилочковой железы под влиянием ионизирующего излучения выяснены пока мало.

Заключение

Таким образом, мы выяснили, что радионуклиды очень разнообразно влияют на органы, приводя их в патологическое состояние. Очень многое зависит от поступившей дозы, от вида изотопа, способа поступления,

Вывод

Радиоактивные изотопы влияют на все, начиная с окружающей среды, через которую поступает радионуклиды в ткани живых организмах, сначала в растения, затем в клетки и ткани животных и человека. Очень много зависит от климатических условий, физико-химических свойств почвы, воды, зависит от дозы поступления. Так как, доза поступления будет минимальной только при соблюденных условиях (возделывание земли, правильная мелиорация, соблюдение всех правил сборки и хранения урожая). Так же, немало важно то, каким образом поступили изотопы.

Поэтому важно предотвратить попадание большого количества радионуклидов в окружающую среду.



Библиографический список

1. Лысенко Н.П. Практикум по радиобиологии.- М.: КолосС. 2008

2. Лысенко Н.П. и др. Радиобиология.- СПб.: Лань. 2012

3. Фокин А.Д. Сельскохозяйственная радиобиология.- СПб.: Лань. 2011

радионуклид сельскохозяйственный биосфера



Приложение

Таблица 1. Константы, характеризующие биологическое действие ион-их излучений

Излучение	Энергия, МэВ	Пробег в мышечной ткани, мкм	Среднее число ионизации на пути в 1 мкм	Средняя ЛПЭ, кэВ/мкм	Коэффициен ОБЭ
Рентгеновские лучи и гамма-лучи	1	2 * 106и более	15	0,49	1
Бета-частицы	1	4,4 * 103	8	0,23	1
Альфа-частицы	5	35	4500	143,0	10
Протоны	1	22	--	45,0	10
Нейтроны	0,9	--	840	27,4	10
Тип распределения	Элементы
Равномерный	Элементы 1группы ПС-- водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий; рутений, хлор, бром и др.
Скелетный (остеотропный)	Щелочноземельные элементы -- бериллий, кальций, стронций, барий, радий; цирконий, иттрий, фтор и др.
Печеночный	Лантан, церий, прометий, плутоний, торий, марганец и др.
Почечный	Висмут, сурьма, мышьяк, уран, селен и др.
Тиреотропный	Йод, астат, бром

Размещено на Allbest.ru