Раздел 5 РАДИАЦИОННЫЕ ПОРАЖЕНИЯ ЖИВОТНЫХ

Ф ЕДЕР АЛЬ НОЕ АГЕН Т СТ В О ПО ОБР АЗ ОВ АНИ Ю
ГОУВПО «М АРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ »
АГРАРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА ЗООТЕХНИИ
Ю.А.АЛЕКСАНДРОВ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ
РАДИОБИОЛОГИЯ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Допущено Министерством сельского хозяйства РФ
в качестве учебного пособия для студентов вузов,
обучающихся по специальности 310700 (10401.65) – Зоотехния
ЙОШКАР-ОЛА, 2005
ББК 40.1
УДК 53
А 46
Рецензенты:
Дмитриев И.М., канд. биол. наук, доц., зав. каф. радиобиологии и гражданской обороны НГСХА;
Абрамов Н.В., д-р биол. наук, проф., зав. каф. биологии
растений МарГУ
А 46
Александров Ю.А.
Сельскохозяйственная радиобиология: Учебное пособие /Мар. гос. ун-т. – Йошкар-Ола. – 2005. – 131 с.
ISBN 5-94808-160-5
Курс лекций по сельскохозяйственной радиобиологии предназначен
для студентов 3-4 курса зооинженерного отделения для изучения дисциплины
«Сельскохозяйственная
радиобиология»
и соответствует учебной программе, утвержденной УМО по зооветеринарным специальностям 13.10.2000 г. для специальности 110401.65 – Зоотехния. В учебном пособии изложен теоретический материал по курсу.
Оно включает введение, 7 основных разделов, список использованной литературы и список сокращений.
ББК 40.1
УДК 53
© Александров Ю.А., 2005
© Марийский государственный
университет, 2005
ISBN 5-94808-160-5
3
ВВЕДЕНИЕ
Двадцатый век последовательно называют веком атомным, космическим и веком биологии. Овладение энергией атомного ядра вовлекло
огромные контингенты людей в сферу контактов с ионизирующим излучением (ИИ), а развитие ядерной энергетики как составной части
научно-технического прогресса, применение ИИ и радиоактивных веществ в биологии, медицине, в сельском хозяйстве и в других областях
расширило эти контакты, увеличило риск возможного воздействия на
человека ионизирующей радиации. Расширение контактов человечества
с ионизирующей радиацией, как составной частью внешней среды, делает особенно актуальным изучение ее биологического действия и
профилактику возможного повреждающего ее действия.
1. Предмет радиобиология, цели и задачи предмета.
Методы исследования, применяемые радиобиологией
Радиобиология – радиационная биология – наука, изучающая
механизмы и закономерности биологического действия ионизирующих
излучений на все биологические объекты, а сельскохозяйственная радиобиология исследует биологические эффекты действия ионизирующей радиации и выясняет особенности возникающих патологических
процессов у сельскохозяйственных животных и растений.
Следующей задачей дисциплины является разработка методов радиационной экспертизы объектов ветеринарного надзора (кормов, воды,
почвы, воздуха и сельскохозяйственной продукции – мяса, молока, яиц,
шерсти, кожевенного и мехового сырья) на основании изучения механизма и закономерностей биологического действия ИИ.
Третьей задачей является разработка методов ведения животноводства в условиях чрезвычайных ситуаций – ядерной войны, аварий на
предприятиях атомной промышленности, связанных с выбросом РВ и
загрязнением сельскохозяйственных угодий и больших территории
проживания населения, с целью повышения их устойчивости в этот период.
Четвертой задачей дисциплины является определение возможностей использования ИИ и РВ в сельском хозяйстве в целом, в т.ч. в ветеринарии, животноводстве и в растениеводстве; т.е. разработка методов радиационной биотехнологии.
Радиобиология, как всякая научная дисциплина, имеет свои собственные методы исследования:
1) метод радиационного эксперимента – предусматривает применение ИИ и РВ для изучения закономерностей их влияния на организм,
4
отдельные системы и органы, клетки в лабораторных условиях (постановка эксперимента);
2) радиоиндикационный метод исследования – предусматривает
введение радиоактивных изотопов в организм с последующей радиометрией
отдельных
тканей,
органов,
систем
с целью определения закономерностей протекающих в них
биохимических и прочих процессов.
И метод радиационного эксперимента, и радиоизотопные методы
исследования предусматривают использование других общебиологических методов исследования – клинического, гематологического, биохимического, иммунологического, статистического методов.
2. История и основные этапы развития радиобиологии
Возникновение и развитие радиобиологии тесно связано с успехами в развитии ядерной физики. Три великих открытия в области
ядерной физики конца XIX столетия послужили одновременно возникновению нашей дисциплины: в 1895 году немецким исследователем
Вильгельмом Конрадом Рентгеном были открыты и исследованы Xлучи, позднее названные рентгеновскими; в 1896 – французским исследователем Анри Беккерелем было обнаружено явление естественной
радиоактивности солей урана; в 1898 году будущими лауреатами Международной Нобелевской премии Марией Склодовской и Пьером Кюри
исследованы впервые радиоактивные свойства радия и полония; в 1899
году Э.Резерфордом были обнаружены альфа- и бета-лучи.
В области радиобиологии первые исследования были проведены
русским исследователем Н.Ф.Тархановым уже в 1898 году, который в
опытах на лягушках и насекомых исследовал лучевые реакции в ответ
на облучение рентгеновскими лучами. В это же время в печати появлялись сообщения о лучевых поражениях кожи, выпадении волос у лиц, занимающихся изучением этих лучей.
В 1903 году отечественный исследователь Е.С.Лондон обнаружил
летальное действие лучей радия на мышей, описал лучевую анемию и
лейкопению, поражение органов кроветворения в виде атрофии селезенки.
В первый этап развития радиобиологии также было установлено:
а) торможение клеточного деления при воздействии ИИ;
б) в степени выраженности реакции разных клеток на облучение
французские исследователи И.Бергонье и Л.Трибондо обнаружили
разную радиочувствительность сперматогоний и зрелых спермиев,
сформулировали правило – клетки тем более радиочувствительнее,
5
чем большая у них способность к делению (размножению) и чем они
менее дифференцированнее;
в)в 1903 году была выявлена определяющая роль поражения ядра в
клеточной радиочувствительности;
г)в первое десятилетие XX века началось изучение действия ИИ на
эмбриогенез.
Таким образом, в течение первого этапа развития радиобиологии
исследования носили описательный, качественный характер, какой-либо
теории, объясняющей механизм действия ИИ на живые объекты, не было разработано.
Большое значение для развития радиобиологии в России имело создание Общества рентгенологов и радиологов (1916 г.) и созыв I съезда
этого общества, открытие Института радиологии и рентгенологии в
Петрограде в 1918 году (с 1922 г. – Государственный радиевый институт в Ленинграде).
Второй этап развития радиобиологии связан со становлением количественных принципов, объясняющих взаимосвязь биологического
эффекта с дозой излучения. В 1922 году Ф.Дэссауэром была предложена
теория, объясняющая радиобиологический эффект числом актов ионизации в чувствительном объеме клетки, в дальнейшем эта теория развивалась в трудах Н.В.Тимофеева-Рессовского, К.Циммера, Д.Ли и др.
Одно из важнейших событий второго этапа – обнаружение действия
ИИ на генетический аппарат клетки. Впервые эти наблюдения были
сделаны
нашими
соотечественниками
Г.А.Надсоном
и
Г.Ф.Филипповым в 1925 году в опытах на дрожжах, продолжены
Г.Меллером на классическом объекте генетики – дрозофилле. Именно
радиационно-генетические исследования послужили основой становления количественной радиобиологии. В 1934-1935 годах были также выполнены работы на сельскохозяйственных животных.
Мощным импульсом к бурному развитию радиобиологии явились
успехи ядерной физики, которые послужили основой для использования
атомной энергии в военных (создание и использование ядерного и испытание термоядерного оружия) и мирных (строительство и эксплуатация
атомных электростанций) целях. Проблемы, связанные с этими событиями, послужили толчком к развитию радиобиологических исследований.
Широкое международное обсуждение вопросов радиобиологии было проведено в 1955 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии, где обсуждались вопросы ограничений и
запрещения массовых испытаний ядерного оружия. Вскоре новые задачи перед радиобиологией поставили и космические исследования. С
этого времени начался третий этап в развитии радиобиологии.
6
В СССР в 1962 году был учрежден специальный Научный Совет
АН СССР по проблемам радиобиологии, к исследованиям были привлечены многие научные учреждения АМН СССР, ВАСХНИЛ, АН СССР и
др.
В области сельскохозяйственной радиобиологии работа развивалась
в Институте биофизики АН СССР, в Агрофизическом институте
ВАСХНИЛ, ВИЭВ, ВНИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии, МВА им. Скрябина, ВНИИС и в Казанском ветеринарном институте им. Н.Э.Баумана, Тимирязевской сельскохозяйственной академии,
Всесоюзном институте кормов, Ленинградском ветеринарном институте и др.
3. Связь предмета с другими научными дисциплинами
Наличие фундаментальной задачи, составляющей предмет радиобиологии и собственных методов исследования, определяет ее как самостоятельную комплексную дисциплину, имеющую тесные связи с другими научными дисциплинами.
Так как фундаментальной задачей радиобиологии является изучение механизмов и закономерностей биологического действия ИИ, то
без знания физических основ действия ИИ на биологические объекты и
знания общих биологических закономерностей их жизни радиобиология
невозможна, таким образом, ядерная физика и общая биология и частные биологические науки являются основой изучения радиобиологии.
Ионизирующее излучение широко используется в медицине для диагностических исследований, лечения опухолей и других заболеваний;
медицинская радиология разрабатывает: средства модификации (управления) радиационными эффектами, методы защиты от ИИ и лечения
лучевых поражений человека на основе использования достижений радиобиологии – в этом заключается связь радиобиологии с медициной,
медицинской радиологией и радиационной гигиеной.
7
Раздел 1
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ (ИИ)
1.1. Строение атома. Понятие радиоактивности
Атом – самая маленькая часть химического элемента, сохраняющаяся все его свойства, его размеры 10-8 см, состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся в
виде электронного облака по электронным орбиталям. Атом в целом
электронейтрален.
Электрон – устойчивая элементарная частица с массой покоя,
равной 0,000548 атомной единицы массы (а.е.м.) или 9,1  10-28 г.
Электрон несет один элементарный отрицательный заряд электричества, равный 1,610-19 Кл, который в ядерной физике принят за единицу.
Электроны перемещаются по эллиптическим орбитам, образуя
электронную оболочку атома в виде облачка, они группируются на той
или иной электронной орбите в зависимости от энергии. Число электронных орбиталей колеблется от одной до семи соответственно группам химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева,
обозначаются буквами латинского алфавита.
Ядра атомов состоят из положительно заряженных частиц – протонов, и нейтральных в электрическом отношении частиц – нейтронов,
которые в целом называются нуклонами. Они находятся в постоянном
движении и между ними действуют внутриядерные силы притяжения. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в
периодической системе Д.И.Менделеева и обозначается в левом верхнем углу символа элемента буквой Z, а суммарное число протонов и
нейтронов – в левом нижнем углу и обозначается буквой М, оно соответствует атомной массе химического элемента. Например: 23592U.
Протон (p) – устойчивая элементарная частица с массой покоя,
равной 1,00758 а.е.м. (1,6725  10-24 г.), примерно в 1840 раз больше
массы покоя электрона, имеет один элементарный заряд, равный заряду
электрона.
Нейтрон (n) – электрически нейтральная частица, масса покоя которой равна массе покоя протона (1 а.е.м). Вследствие своей электрической нейтральности нейтрон не отклоняется под воздействием магнитного поля, не отталкивается атомным ядром, обладает большой
проникающей способностью и биологической эффективностью.
Таким образом, атомы химических элементов электронейтральны.
При сообщении электронам извне дополнительной энергии они могут
переходить с одного энергетического уровня (орбиты) на другой или
8
даже покидать пределы данного атома. Атомы, обладающие избытком
энергии, называют возбужденными. Переход электронов с внешних
орбит на внутренние сопровождается рентгеновским излучением. При
сильных электрических воздействиях электроны вырываются из атома,
удаляются за его пределы, а атом превращается в положительный ион, а
атом, присоединивший один или несколько электронов, – в отрицательный. Процесс образования ионов из нейтральных атомов называется
ионизацией.
В природе большинство химических элементов состоит из смеси
атомов с различным числом нейтронов, но с постоянным числом протонов – такие атомы называются изотопами. Атомы химического элемента с одинаковым массовым числом, но ядра которых находятся в
различном энергетическом состоянии, называются изомерами. Ядра
всех изотопов химических элементов принято называть нуклидами.
Например: элемент уран состоит из изотопов 238U – 98,5 % и 235U –
1,5 %. Изотопы подразделяются на 2 группы: стабильные и радиоактивные.
Радионуклиды – это радиоактивные атомы с данным массовым
числом (суммарным числом протонов и нейтронов) и атомным номером
или с данным энергетическим состоянием атомного ядра (для изомеров).
Радиоактивность – самопроизвольное превращение атомных
ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов с выделением энергии в виде электромагнитного излучения
(гамма- и рентгеновское излучения) и корпускулярных частиц (альфа-, бета-, нейтронное, позитронное излучения).
Радиоактивные излучения, происходящие в природе без внешнего
воздействия, называются естественной радиоактивностью, а в искусственно полученных под воздействием альфа-, нейтронного излучений веществах (через ядерные реакции) – искусственной или наведенной радиоактивностью. В настоящее время известны 3
естественных радиоактивных семейства:
1)урана-радия – 23892U – 22688Rа, которые через 8 альфа- и 6 бетараспадов превращаются в стабильный изотоп свинца – 20882Pb;
2)тория – 232Th, который через 6 альфа- и 4 бета-распадов превращается в стабильный изотоп свинца;
3)актиния-урана – 23589Ac – 23592U, которые в результате 7 альфа- и
4 бета-распадов также превращаются в стабильный изотоп свинца.
9
1.2. Единицы радиоактивности
Скорость ядерных превращений характеризуется активностью –
числом ядерных превращений в единицу времени. В системе СИ за единицу активности радионуклидов принимается единица беккерель (Бк),
равная одному ядерному превращению в одну секунду:
1 Бк = 1 расп. /с.
Применяются также кратные величины:
МБк = 106Бк
ГБк = 109Бк
ТБк = 1012Бк
ПБк = 1015Бк
Внесистемной единицей активности радионуклидов является единица Кюри – это такое количество радиоактивных веществ, в котором
число радиоактивных превращений в 1 секунду равно 3,71010. Эта величина соответствует радиоактивности 1 г радия:
1 Ки = 3,7 1010 расп/с = 3,7 1010 Бк.
Применяются также дольные величины:
мКи = 10-3 Ки
мкКи = 10-6Ки
нКи = 10-9Ки
пКИ = 10 -12Ки
Единицами удельной активности или концентрации, т.е. активности
на единицу массы или объема, являются следующие величины: Ки/мл,
Ки/г, Бк/г, Бк/мл и др.
Единицей гамма-активности радиоактивных источников принят эквивалент 1 мг радия. Миллиграмм эквивалент радия (мг-экв. радия)
равен активности любого радиоактивного препарата, гамма-излучение
которого создает при одинаковых условиях такую же мощность экспозиционной дозы, как гамма-излучение 1 мг радия Государственного эталона при платиновом фильтре 0,5 см на расстоянии 1 см от источника.
Точечный источник в 1 мг (1 мКи) радия создает мощность экспозиционной дозы 8,4 Р/ч. Эта величина называется ионизационной гаммапостоянной радия и обозначается символом Кq.
Например, гамма-постоянная Co-60 составляет 13,5 Р/ч – это значит, что активность Co-60 в 1,6 раза выше, чем 1 мг (1 мКи) радия.
Гамма-эквивалент любого изотопа М связан с его активностью
А(мКи) через ионизационную гамма-постоянную радия соотношениями:
М = А  Кq /8,4; А = М  8,4 /Кq.
10
Эти соотношения позволяют сделать переход от активности РВ,
выраженной в мг-экв. радия, к активности, выраженной в мКи, и наоборот.
1.3. Типы ядерных превращений. Взаимодействие ИИ
с веществами. Виды ИИ и их характеристика
Ядра атомов в стабильном состоянии устойчивы, но изменяют свое
состояние при нарушении определенного соотношения протонов и
нейтронов. Если в ядре слишком много протонов или нейтронов, то такие ядра неустойчивы и претерпевают радиоактивные превращения, в
результате которых изменяется состав ядра, т.е. ядро атома одного химического элемента превращается в ядро атома другого химического
элемента – это явление называется радиоактивностью, а сам процесс – ядерным (радиоактивным) распадом или ядерным превращением.
1.3.1. Альфа-распад
Этот вид ядерных превращений сопровождается испусканием из
ядра альфа-частицы, представляющей собой ядро атома гелия, что приводит к уменьшению порядкового номера нового химического элемента
на 2 единицы и массового числа (атомной массы) на 4 единицы. Например:
238
4
234
92 U 2 He +
90 Th + Q.
Этот вид ядерных превращений характерен для естественных радиоактивных элементов с большими порядковыми номерами: ядра с
порядковыми номерами больше 82, за редким исключением, альфаактивны (60Co и др.), превращения их ядер сопровождаются испусканием альфа-частиц, представляющих собой ядра атомов гелия 4He, при
этом ядро радиоактивного элемента теряет 2 протона и 2 нейтрона, образующийся элемент смещается влево относительно исходного на две
клетки периодической системы Д.И.Менделеева.
Альфа-частицы имеют положительный заряд, скорость распространения 20000 км/c, обладают большой массой – 4,003 а.е.м.,
большой энергией – 2-11 МэВ, проникающая способность в воздухе
– 2-10 см, в биологических тканях – несколько десятком микрометров.
Проходя через вещество, положительно заряженная альфа-частица
постепенно теряет свою энергию за счет взаимодействия с электронами
атомов или других отрицательно заряженных частиц, вызывая их ионизацию, часть энергии теряется на возбуждение атомов и молекул. В воздухе на 1 см пути альфа-частица образует 100-250 тыс. пар ионов, при
11
попадании в организм они крайне опасны для человека и животных
(плотно ионизирующее радиоактивное излучение).
1.3.2. Бета-распад
Ряд естественных и искусственных радиоактивных элементов претерпевают распад с испусканием электронов и позитронов. Электроны и
позитроны, испускаемые ядрами, называются бета-частицами или бета-излучением, а сами ядра – бета-активными. Если в ядре имеется
излишек нейтронов, то происходит электронный бета-распад. При
этом виде ядерных превращений один из нейтронов превращается в
протон, а ядро испускает электрон и антинейтрино и возникает ядро
нового элемента при неизменном массовом числе. Вылет электронов
сопровождается выбросом антинейтрино – элементарной частицы с
массой менее 1/2000 массы покоя электрона, дочерний элемент
сдвинут в таблице Д.И.Менделеева на одно поле. Например:
40
40
+
19 K  + 20 Ca +  + Q,
+
где  – антинейтрино.
При излишке протонов происходит позитронный (+) бета-распад.
Он сопровождается образованием нового элемента, расположенного в
периодической таблице Д.И.Менделеева на одну позицию влево от материнского; протон превращается в нейтрон, энергия выделяется также в
виде элементарной частицы – нейтрино. Позитрон срывает с электронной оболочки электрон, образует пару позитрон – электрон, при взаимодействии которых образуются 2 гамма-кванта (процесс аннигиляции).
Например:
30
+
30
15 P   + 14 Si +  + Q,
где Q – энергия двух гамма-квантов. Взаимодействие между электронами и веществом также приводит к процессам ионизации и возбуждения
атомов и молекул. При взаимодействии с орбитальными электронами
бета-частица отклоняется от первоначального пути (одноименные заряды отталкиваются), поэтому глубина проникновения бета-частиц в вещество меньше, чем длина пробега.
Бета-частицы (бета излучение) распространяются со скоростью
света, проникающая способность в воздухе до 25 метров,
а в биологических тканях – до 1 см, в воздухе на 1 см пробега образует
50-100 пар ионов (редко ионизирующее излучение).
Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение, распространяется прямолинейно со скоростью света, энергия его
колеблется от 0,01 МэВ до 3 МэВ. Гамма-кванты испускаются при альфа- и бета-распадах ядра природных и искусственных радионуклидов,
12
лишены массы покоя, не имеют заряда, поэтому проникающая способность в воздухе составляет 150 метров, в биологических тканях – десятки сантиметров.
Рентгеновское излучение также является электромагнитным излучением, возникает при торможении электронов в электрическом
поле ядра атомов (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении
атомов и молекул (характеристическое рентгеновское излучение).
1.3.4. К-захват электронов ядром
К-захват электронов ядром – при этом процессе протон ядро атома
захватывает
электрон
с
ближайшей
к
ядру
K-орбитали или реже с L-орбитали, имеет место такое же превращение
ядра, как и при позитронном распаде. Например:
40
0
40
19 K + -1 e  18 Ar +  +Q.
При К-захвате единственной вылетевшей частицей является антинейтрино, возникает также характеристическое рентгеновское излучение.
1.3.5. Самопроизвольное деление ядер
Этот процесс наблюдается у радиоактивных элементов
с большими атомными номерами – 235U, 239Pu и др. при захвате их ядрами медленных нейтронов.
235
1
90
140
1
92 U + 0 n  36 Kr + 56 Ba + 5 0 n.
Одни и те же ядра при делении образуют различное число осколков
и избыточное количество нейтронов.
Нейтроны не несут заряда (электронейтральны), проникающая способность в воздухе и в биологических тканях очень большая, они являются плотно ионизирующими, атомные ядра при поглощении нейтронов становятся неустойчивыми, распадаются с испусканием протонов,
альфа-частиц, фотонов гамма-излучения, осколков ядра.
В результате взаимодействия с веществами медленные нейтроны
(0,025-0,1 МэВ) проникают в ядро атома, где они «захватываются» или
удерживаются. Быстрые нейтроны (с энергией более 0,1 МэВ) взаимодействуют
путем
упругого
столкновения
с ядром.
1.3.6. Термоядерные реакции
Термоядерные реакции протекают при температурах, достигающих
нескольких миллионов градусов. В этих условиях ядра легких элемен13
тов, двигаясь с большими кинетическими энергиями, будут сближаться
и
объединяться
в
ядра
более
тяжелых элементов, например:
2
3
4
1
1D + 1T  2He + 0n + E (17,57 МэВ).
На этом принципе основано устройство термоядерных зарядов, состоящих из плутониевого запала, служащего для создания высокой температуры,
и
смеси
изотопов
водорода
–
дейтерия
и трития.
1.4. Понятие дозиметрии. Поглощенная и экспозиционная
дозы излучения
Степень радиационного поражения биологических объектов
определяется дозой облучения. Поэтому основной задачей дозиметрии
является
определение
доз
облучения
живых
организмов.
Для определения количества рентгеновского и гамма-излучения
определяют экспозиционную дозу ИИ.
1.4.1. Экспозиционная доза излучения
Она характеризует ионизационную способность этих видов ИИ в
воздухе. Практически чаще всего применяется внесистемная единица –
рентген – Р. Рентген – такое количество энергии рентгеновского или
гамма-излучения, которое в 1 см3 воздуха при атмосферном давлении
760 мм. рт. ст. и температуре 00C образует 2,08  10 9 пар ионов. Рентген
имеет
производные
единицы – мР, мкР, кР, МР и др.
В Международной системе единиц (СИ) за единицу экспозиционной дозы принят кулон на килограмм (Кл/кг), т.е. такое количество
энергии рентгеновского и гамма-излучения, которое образует в 1 кг сухого воздуха ионы, несущие суммарный заряд в один кулон электричества каждого знака:
1 Р = 2,58  10-4 Кл/кг;
1 Кл/Кг = 3876 Р.
1.4.2. Поглощенная доза излучения
Для определения эффекта воздействия ИИ в биологических тканях,
который зависит от величины поглощенной энергии, применяется
внесистемная единица рад (rad – radiation absorbent dose) – это такая
доза, при которой в 1 г массы облучаемого вещества поглощается энер-
14
гия любого вида ИИ, равная 100 эрг (1 рад = 100эрг/г). Рад имеет производные единицы – дольные и кратные: мрад, мкрад, крад, Мрад и др.
В системе единиц СИ за единицу поглощенной дозы принята величина грей – Гр, т.е. такая поглощенная доза, при которой в 1 кг массы
вещества поглощается энергия излучения, равная 1 джоулю (Дж):
1 Гр = 1 Дж/кг.
Грей имеет также дольные и кратные величины:
1 Гр = 100 рад;
1 рад = 0,0,01 Гр.
Поглощенную дозу в радах определяют расчетным путем по формуле:
Д погл. = Д эксп.  К,
где: К – коэффициент поглощения, для воздуха К = 0,88, для костной
ткани К = 2-5, для жировой ткани К = 0,6, для живого организма в целом
К = 0,93.
1.5. Относительная
биологическая эффективность ИИ
Одинаковые дозы различных видов ионизирующего излучения оказывают на организмы разное действие, обусловленное неодинаковой
плотностью ионизации – удельной ионизацией. Чем выше удельная
ионизация, тем больше эффект биологического действия облучения.
Поэтому одна и та же поглощенная доза различных видов ИИ приводит
к разной степени поражения организма. В связи с этим в радиобиологии
введено понятие относительной биологической эффективности (ОБЭ)
или коэффициента качества (КК) или взвешивающие коэффициенты
(по НРБ-99) ионизирующих излучений. Средние значения их следующие:
фотоны любых энергий – 1;
электроны и мюоны любых энергий – 1;
протоны с энергией более 2 МэВ – 5;
нейтроны с энергией:
менее 10 кэВ – 5;
от 100 кэВ до 2 МэВ – 20;
от 2 МэВ до 20 МэВ – 10;
более 20 МэВ – 5;
альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра – 20.
Для оценки биологической эффективности различных видов излучения введено понятие эквивалентной или биологической дозы (Д
экв. или Д биол.):
Д экв. (биол.) = Д погл.  ОБЭ (КК).
15
Внесистемная единица эквивалентной дозы – биологический эквивалент рентгена – бэр (1 бэр = 1  10-2 Дж/кг). Единица бэр – это такая
доза любого вида ионизирующего излучения, при которой в биологической среде создается такой биологический эффект, как при дозе рентгеновского или гамма-излучения в 1 рад. Данная единица имеет дольные и
кратные величины – мбэр, мкбэр, кбэр, Мбэр. В системе СИ единица
эквивалентной дозы – зиверт (Зв). 1 Зв= 100 бэр.
Если биологический объект облучается различными видами излучения одновременно (смешанный источник ИИ), то эквивалентная доза
облучения равна сумме поглощенных доз от каждого вида излучения,
умноженной
на
средний
коэффициент
качества (КК или ОБЭ).
Таблица 1
Коэффициенты радиационного риска w для различных органов
и тканей человека
Орган или ткань
Гонады
Молочная железа
Красный костный мозг
Легкие
Щитовидная железа
Поверхность кости
Все другие органы
Весь организм в целом
w
0,25
0,15
0,12
0,12
0,03
0,03
0,30
1,0
Разные органы и ткани имеют разную чувствительность
к излучению. Для случаев неравномерного облучения разных органов
или тканей человека введено понятие эффективной эквивалентной
дозы (D эфф.):
D эфф. =  w  D экв.,
где D эфф. – эффективная эквивалентная доза;
w – коэффициент радиационного риска;
D экв. – средняя эквивалентная доза в органе или ткани.
Единицей эффективной эквивалентной дозы являются бэр
и Зв (зиверт).
1.6. Мощность дозы и единицы ее измерения
В биологическом отношении важно знать не только дозу излучения,
которую получил облучаемый объект, но и дозу, полученную в единицу
времени. Суммарная доза, значительно превышающая летальную, но
полученная в течение длительного периода времени, не приводит к ги16
бели животного, а доза, меньше смертельной, но полученная в короткий
период времени, может вызвать лучевую болезнь различной степени
тяжести.
Мощность дозы (P) – это доза излучения D, отнесенная
к единице времени t:
P = D / t.
Мощность экспозиционной дозы в системе СИ измеряется в ампер на килограмм (А/кг), внесистемная единица – в рентген в час (Р/ч)
или в других дольных и кратных величинах, 1 А/кг = 3876 Р/с, 1 Р/с =
2,58  10-4 А/кг.
Мощность поглощенной дозы облучения в системе СИ измеряется в
Вт/кг, Гр/с, в других кратных и дольных величинах. Внесистемной
единицей поглощенной дозы является рад/с, другие кратные и дольные
величины. Для измерения мощности дозы излучения используются
рентгенметры типа ДП-5, УСИТ, ДРГЗ, СРП 68-01 и др.
Под радиационным фоном понимают именно мощность экспозиционной дозы ионизирующих излучений в воздухе, уровень его для средней полосы России составляет 4-40 мкР/ч (микрорентген в час).
1.7. Закон радиоактивного распада
Количество любого радиоактивного изотопа со временем уменьшается вследствие радиоактивного распада (превращения ядер). Для каждого радиоактивного изотопа средняя скорость распада его атомов постоянна. Постоянная радиоактивного распада –  для определенного
изотопа показывает, какая доля ядер распадается в единицу времени.
Размерность постоянной распада выражают в обратных единицах времени: с-1, мин-1, ч-1 и т.д., чтобы показать, что количество радиоактивных
ядер убывает. Основной закон радиоактивного распада устанавливает,
что за единицу времени распадается всегда одна и та же доля имеющихся в наличии ядер. Математически этот закон выражается уравнением:
Nt = N0  е-t,
где Nt – количество радиоактивных ядер, оставшихся по прошествии
времени t;
N0 – исходное количество радиоактивных ядер в момент времени t
= 0;
e – основание натуральных логарифмов (е = 2,72);
 – постоянная радиоактивного распада;
t – промежуток времени, равный t-t0.
Для характеристики скорости распада РВ в практике пользуются
периодом полураспада.
Период полураспада Т – это время, в течение которого распадается
половина исходного количества радиоактивных ядер.
17
Между постоянной распада и периодом полураспада имеется обратная зависимость, что выражается уравнениями:
 = 0,693/T,
T = 0,693/ .
Исходя из данных уравнений, закон радиоактивного распада будет
иметь следующий вид в математическом выражении:
Nt = N0  e-0,693 t/T.
Таким образом, число ядер РВ уменьшается со временем по экспоненциальному закону и графически выражается экспоненциальной кривой. Из закона радиоактивного распада выведено важное правило: каждое десятикратное снижение активности осколков и мощности дозы
гамма-излучения происходит в результате увеличения их возраста в 7
раз.
РАЗДЕЛ 2
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
И ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
2.1. Классификация источников ИИ. Природный
радиационный фон
Все живые существа на Земле постоянно подвергаются воздействию
ионизирующей радиации путем внешнего и внутреннего облучения за счет
естественных и искусственных источников ионизирующих излучений,
которые образуют радиационный фон.
Естественные источники ИИ – это есть совокупность
космического излучения, излучения от естественных радионуклидов,
рассеянных
в
атмосфере,
литосфере,
гидросфере
и находящихся в составе биологических организмов: все эти излучения
образуют природный радиационный фон (ПРФ) или естественный
радиационный фон (ЕРФ), средняя эффективная доза которого составляет 2000 мкЗв в год на человека.
Искусственные источники ИИ – это совокупность ИИ и РВ, образующихся в результате ядерных взрывов, деятельности атомных электростанций, извлечения полезных ископаемых из недр Земли, применения ИИ и РВ в медицине, науке, в других отраслях хозяйственной
деятельности человека. Совокупность этих источников составляет искусственный радиационный фон – ИРФ, который в настоящее время
в целом по земному шар добавляет к ЕРФ лишь 1-3 %.
18
2.2. Естественные источники ИИ
Космическое излучение – это ионизирующее излучение, непрерывно падающее на поверхность Земли из космического пространства
(первичное космическое излучение) и образующееся в земной атмосфере
в результате взаимодействия первичного космического излучения с атомами воздуха – вторичное космическое излучение.
Первичное космическое излучение состоит из: протонов – 92 %,
альфа-частиц – 7 %, ядер атомов лития, бериллия, углерода, азота и кислорода и др. При резком увеличении солнечной активности возможно
нарастание космического излучения на 4-100 %. Лишь немногие первичные космические лучи достигают поверхности Земли, так как они
взаимодействуют с атомами воздуха, рождая потоки частиц вторичного
космического излучения.
Вторичное космическое излучение – состоит из электронов,
нейтронов, мезонов и фотонов; максимум его интенсивности находится
на высоте 20-30 км, на уровне моря интенсивность излучения составляет около 0,05 % от первоначального.
Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 мкЗв в год;
для людей, живущих выше 2000 м над уровнем моря, эта величина в
несколько раз больше. Еще более интенсивному облучению подвергаются экипажи и пассажиры самолетов: при подъеме с высоты 4000 м до
12000 м уровень облучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжает расти при дальнейшем увеличении высоты
до 20000 км и выше (высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов. При перелете из Нью-Йорка в Париж пассажир получает дозу
около 50 мкЗв).
Природные радиоактивные вещества. Они представлены
3 группами радиоактивных веществ: первую группу составляют есте238
232
235
ственные
радиоактивные
семейства
U,
Th,
U
и их дочерние продукты распада; вторую группу образуют малораспространенные изотопы, не относящиеся к первой группе, – 40К, 48Ca,
87
Rb, лантаноиды и др., третья группа представлена радиоактивными
изотопами – 14C, 3H, 7Be, 10Be, образующимися под действием космических лучей из атмосферного воздуха. Все эти радиоактивные вещества
рассеянны в атмосфере, гидросфере, почве и в биологических организмах.
Наиболее распространенными радиоактивными изотопами земной
коры являются 87Rb, 40К, уран, торий, радий и их дочерние продукты распада, особенно радиоактивные газы: радон-220, радон-222, актинон-219.
19
Таблица 2
Концентрация некоторых радионуклидов и мощности
поглощенных доз в почвах различных типов
Типы почв
Серозем
Серо-коричневая
Каштановая
Чернозем
Серая лесная
Дерново-подзолистая
Подзолистая
Торфянистая
Среднее
Пределы колебаний
40
K
18
19
15
11
10
8,1
4,0
2,4
10
3-20
Концентрация, пКи/г
238
232
U
Th
0,85
1,3
0,75
1,1
0,72
1,0
0,58
0,97
0,48
0,72
0,41
0,60
0,24
0,33
0,17
0,17
0,7
0,7
0,3-1,4
0,2-1,3
Мощность погл.
дозы, мкрад/ч
7,4
6,9
6,0
5,1
4,1
3,4
1,8
1,1
4,6
1,4-9
Из них наибольшее биологическое значение имеют 87Rb, на втором
месте по количеству занимает радиоизотоп 40К, но радиоактивность 40К
в земной коре превышает радиоактивность суммы всех других естественных радиоактивных элементов за счет того, что распад 40К сопровождается жестким бета- и гамма-излучением, а 87Rb характеризуется
мягким
бета-излучением
и имеет длительный период полураспада.
Радионуклид 40К широко рассеян в почве и прочно удерживается
глинами, содержится в растениях, особенно в бобовых – горохе, бобах,
фасоли, сое, люцерне, клевере и др. Концентрация радионуклидов урана
и
тория
в
десятки
и
сотни,
а
радия
в миллионы раз меньше по сравнению с содержанием радиоактивного
калия.
Радиоактивность воде придают, в основном, уран, торий, радий, образующие растворимые комплексные соединения, которые вымываются
почвенными водами, а также газообразные продукты их ядерных превращений – радон, торон и др.
Радиоактивность атмосферы обусловлена наличием в ней радиоактивных веществ в газообразном состоянии – радон, торон, 14C, тритий и
др. Суммарная радиоактивность атмосферного воздуха колеблется в
широких пределах – от 2  10-14 до 4,4  10-13 Ки/л.
Наиболее весомыми из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий запаха и вкуса тяжелый (в 7,5 раза тяжелее воздуха) газ радон, который вместе с другими дочерними продуктами распада ответственен за 75 % годовой индивидуальной
эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением от земных
источников радиации и за 50 % дозы от всех естественных источников
20
радиации. Радон в виде 222Rn и 220Rn выделяется из земной коры повсеместно, но основную дозу человек получает, находясь в закрытом,
непроветриваемом помещении (уровень радиации выше в 8 раз, чем
в наружном воздухе) за счет следующих источников:
– поступление из почвы, фундамента, перекрытия; высвобождение
из
строительных
материалов
жилых
помещений
составляет 60 кБк/сут.,
– из наружного воздуха проникает 10 кБк/сут.,
– высвобождается из воды, используемой в бытовых целях – 4
кБк/сут.,
– выделяется из природного газа при его сгорании – 3 кБк/сут.
Больших концентраций радон достигает в помещениях, если дом
стоит на грунте с повышенным содержанием радионуклидов, или если
при
его
строительстве
использованы
материалы
с повышенной радиоактивностью.
В качестве других источников земной радиации следует назвать каменный уголь, фосфаты и фосфорные удобрения, водоемы и др.
В целом естественные источники ИИ ответственны примерно за
90 % годовой эффективной эквивалентной дозы облучения, из которой
на долю земных источников приходится 5/6 частей (в основном за счет
внутреннего облучения), на долю космических источников – 1/6 часть (в
основном путем внешнего облучения).
Таблица 3
Средняя удельная радиоактивность строительных материалов
Вид строительного материала
Дерево
Природный гипс
Песок и гравий
Портланд – цемент
Кирпич
Гранит
Зольная пыль
Глинозем
Фосфогипс
Кальций-силикатный шлак
Отходы урановых обогатительных предприятий
Шлак из доменной печи
Известь
Бетон из обычных матер.
Бетон, содержащий глин. сланцы (Швеция)
Удельная радиоактивность, Бк/кг
1,1
29
34
45
126-840
170
341
496-1367
574
2140
4625
330
20-30
180-200
480
Примечание. В таблице представлены материалы НКДАР ООН, 1982 г.
21
В соответствии с Федеральным законом о радиационной безопасности, утвержденным 9.01.96 г., среднегодовая эффективная доза (допустимые пределы доз) для основного населения может составлять 0,001
Зв или за период жизни (70 лет) – 0,07 Зв; а для профессиональных работников – 0,02 Зв, за период трудовой деятельности (50 лет) – 1 Зв. По
нормам радиационной безопасности (НРБ-99) установлены основные
пределы доз (табл. 4).
Таблица 4
Основные пределы доз
Нормируемые величины
Эффективная доза
Экв. доза за год в:
хрусталике глаза
коже
кистях и стопах
Пределы доз
Персонал (гр. А)
Население (группа В)
20 мЗв в год в среднем за
1 мЗв в год в год в среднем
любые последовательные 5
за любые последовательные
лет, но не более 50 мЗв в год 5 лет, но не более 5 мЗв в
год
150 мЗв
500 мЗв
500 мЗв
15 мЗв
50 мЗв
50 мЗв
Примечание. Основные пределы доз персонала группы Б (вспомогательный персонал)
равны 1/4 значений для персонала группы А.
2.3. Искусственные источники ионизирующих излучений
и их характеристика
2.3.1. Гигиеническая характеристика РВ,
образующихся при ядерном взрыве
При атомном взрыве образуются продукты деления ядерного горючего 235U, 238U, 239Pu с образованием сложной смеси из 200 изотопов
36 химических элементов с периодом полураспада от 1 с до млн. лет. По
характеру излучения все они относятся к бета- и гамма+бетаизлучателям, кроме 147Sm и 144Nd – альфа-излучатели. Дополнительным
источником радиоактивного загрязнения местности служит также наведенная радиоактивность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов, образующихся при цепной реакции деления урана
или плутония на ядра атомов различных веществ окружающей среды.
Наибольший практический интерес для радиобиологии представляют следующие радионуклиды: 89Sr, 90Sr, 131J, 137Cs, 140Ba, 144Ce.
22
Активность продуктов ядерного деления быстро снижается в первые часы и сутки, например, в первые сутки наблюдается снижение активности в 50 раз.
Таблица 5
Снижение активности ПЯД с течением времени
Время, ч
1
1,5
2
3
5
7
10
15
20
Отн. активность
1000
610
440
70
150
97
63
39
27
Время, ч
30
40
60
100
200
400
600
800
1000
Отн. активность
17
12
7,3
4,3
1,7
0,75
0,46
0,33
0,25
Из закона радиоактивного распада выведено правило: каждое десятикратное снижение активности осколков и мощности дозы гаммаизлучения происходит в результате увеличения их возраста в 7 раз.
При термоядерных взрывах в момент реакции синтеза возникает
интенсивный поток нейтронов, вызывающих образование значительного количества продуктов активации – наведенную радиоактивность.
Основными источниками загрязнения окружающей среды являются
радиоактивные осколки 238U, 239Pu, тритий 3Н и радиоуглерод 14С. В результате проведенных до 1959 года термоядерных взрывов в земной
атмосфере образовалось около 560 кг 14С.
Загрязнение окружающей среды зависит от характера взрывов,
мощности зарядов, атмосферных условий, географических зон и широт.
При воздушном взрыве РВ распыляются на большой площади, но
под влиянием атмосферных осадков, выпавших в момент прохождения
радиоактивного облака, может повыситься загрязнение в том или ином
районе.
Взрывы средней и малой мощности (до нескольких килотонн тротилового эквивалента) загрязняют в основном тропосферу – на высоте
18 км, мелкие и крупные частицы выпадают на расстоянии нескольких
сот километров от эпицентра, образуя локальные радиоактивные загрязнения. Крупные взрывы в несколько мегатонн загрязняют, главным
образом, стратосферу на высоте 80 км. Воздушными течениями частицы
ПЯД способны совершать очень большой путь, вплоть до нескольких
оборотов вокруг земного шара, образуя в результате выпадения глобальные загрязнения. Следует отметить, что продукты взрывов рас23
пределяются следующим образом: при воздушном взрыве 99 % задерживается в стратосфере; при наземном взрыве 20 % попадает в стратосферу, а 80 % выпадает в районе взрыва; при взрывах у поверхности
моря 30 % остается в стратосфере, а 70 % выпадает локально. Продукты
ядерного деления (ПЯД) могут находиться в тропосфере 2-3 месяца, в
стратосфере
–
3-9 лет. По данным исследователей, из имеющихся в стратосфере ПЯД
ежегодно осаждается 10 % 90Sr и 137Cs.
По данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации, при испытаниях ядерного оружия, проводимых до 1963 года, суммарная мощность взорванных боеприпасов и устройств составила 510,9
мегатонн по тротиловому эквиваленту, в т.ч. при воздушных взрывах –
406,2 Мт, при наземных – 104,7 Мт. Выпадение радионуклидов соста3
вило
в
МКи:
H
–
360,
14
55
89
90
106
C – 6,2; Fe – 50, Sr – 2800, Sr – 12,2, Ru – 330, 144Ce – 182,4, 137Cs
– 19,5, 239Pu – 0,32. Расчеты показали, что ожидаемые дозы от радионуклидов, образовавшихся в результате ядерных испытаний, проведенных до 1976 года, составляют для населения умеренного пояса Северного полушария: от внешнего облучения – 110 мрад, от
инкорпорированных радионуклидов: для гонад – 37, костного мозга –
150, клеток, выстилающих костную ткань, – 180 и для легких – 150
мрад.
2.3.2. Гигиеническая характеристика
атомной энергетики
На начало 1986 года в 26 странах мира в эксплуатации находилось
350 энергетических реакторов суммарной мощностью более 250 млн.
кВт, а по данным МАГАТЭ (1983 г.) в 2000 году мощность атомных
электростанции будет составлять 720-950 ГВт. В недалеком будущем
наука овладеет управляемой термоядерной реакцией и человечество
получит неисчерпаемый источник энергии.
Атомная энергетика включает в себя урановые рудники, металлургические предприятия по получению обогащенного ядерного топлива,
заводы
по
очистке
урановых
концентратов
и изготовлению ТВЭЛ-ов (тепловыделяющих элементов), предприятия
по утилизации ядерных отходов.
На протяжении всей этой технологической цепочки образуются
твердые, жидкие, газообразные отходы.
По состоянию на 2002 год, в России эксплуатируется
29 ядерных энергоблоков общей установленной мощностью 21,2 Гвт, в
т.ч.:
24
водо-водяные (ВВЭР) – 13;
канальные (РБКМ-1) – 11;
водо-графитовые (ЭГП) – 4;
на быстрых нейтронах (БН-60) – 1.
В современный период достраиваются 5 энергоблоков:
водо-водяные (ВВЭР) – 4 (Ростовская, Калининская, Балаковская
АЭС);
канальные (РБКМ-1) – 1 (Курская АЭС).
На Чернобыльской АЭС эксплуатировался водно-графитовый канальный реактор на тепловых нейтронах, топливом служил диоксид урана235, замедлителем нейтронов – графит, теплоносителем – кипящая вода.
Масса ядерного топлива составила 114,7 кг. На четвертом блоке АЭС
произошла авария с разрушением активной зоны реакторной зоны и
части здания вследствие внезапного повышения мощности произошло
повышение температуры активной зоны, сопровождающаяся выбросом
разогретых до высокой температуры фрагментов активной зоны, состоящей из расплавленного ядерного топлива, графита, теплоносителя.
Суммарный выброс продуктов ядерного деления (ПЯД) составил 1850
ПБк или 50 МКи – 3,5 % от общего количества радионуклидов в реакторе на момент аварии.
Радионуклидный состав выброса формировался за счет газообразных и аэрозольных продуктов ядерного распада – 133Xe, 85Kr, 131I, 134Cs,
137
Cs, 89Sr, 90Sr, 238Pu, 239Np и других элементов.
Особо опасных радионуклидов в радиологическом плане выпало:
131
I – 7,3 МКи (20 %), 137Cs – 1 МКи (13 %), 90Sr – 0,22 МКи (4 %) от
суммарного
количества
по
состоянию
на
06.05.1986 г.
Основные зоны загрязнения местности сформировались в западном,
северо-западном, северо-восточном направлениях от АЭС, в меньшем
масштабе
–
в
южном
направлении
в
первые
4-5 суток.
Наибольший уровень радиации наблюдался в первые сутки после
аварии в северном направлении, где уровни радиации достигали 1000500 мР/ч на удалении 5-10 км от места аварии.
В последующий период массовые изотопные анализы показали, что
состав радиоактивного загрязнения заметно обогащен долгоживущими
изотопами 134Cs и 137Cs, плотность загрязнения которыми колебалась от
20 до 80 Ки/км2. Плотность загрязнения плутонием достигала 0,1-1
Ки/км2, а в непосредственной близости от промышленной площадки –
до 10 Ки/км2. Была установлена 30-километровая зона отселения населения и были эвакуированы более 300 тысяч человек, полностью непри25
годной для жизни и хозяйственной деятельности признана территория в
500 км2.
Таблица 6
Характеристика наиболее значимых радионуклидов
глобальных выпадений
Период полураспада
Основной вид
облучен.
H
С
89
Sr
90
Sr
12,34 года
5730 лет
51 сут.
28,8 года
131
I
8,06 сут.
Cs
Pu
30 лет
2,44104
Внутрен.
>>
>>
>>
Внешнее и
внутр.
>>
Внутрен.
Нуклид
3
14
137
239
Критический
орган
Т биол.
сутки
Все тело
12
Жировая ткань
10
Кость
1,8104
>>
1,8105
Щитов.
10,4
железа
Все тело
70
Кость
7,3104
Резорбция из
ЖКТ
100
100
9
9
Е эфф.
МэВ/рас.
0,01
0,054
0,56
1,13
100
100
2,410-3
0,59
270
Следует отметить, что за счет искусственных (техногенных) источников ионизирующей радиации формируется около 10 % годовой эффективной эквивалентной дозы, в т.ч. рентгеновские и другие диагностические приборы и средства занимали на протяжении 1945-1980 годов
до 7 %, доза от ядерных взрывов достигала 7 % в начале 60-х годов,
снижалась до 0,8 % в 1980 году; а дозы облучения, связанные с ядерной
энергетикой, увеличились от 0,001 % до 0,035 % в 1980 году.
Таблица 7
Среднегодовые индивидуальные эффективные эквивалентные
дозы облучения населения за счет всех основных источников
ионизирующего излучения в 1981-1985 гг.
Источники ионизирующего излучения
Естественный радиационный фон
Технологически изм. РФ:
РВ, содержащиеся в стройматериалах
и воздухе помещений
РВ, содержащиеся в минеральных удобрениях
Искусственный РФ:
атомные электростанции
выпадения вследствие испытаний ядерного оружия
Рентгено- и радиоизотопная
26
Вид излучения
внешнее
внутреннее
суммарно
В мбэр
65
160
225
внешнее
внутренне
суммарно
суммарно
10
130
140
0,015
суммарно
внешнее
внутреннее
суммарно
суммарно
0,017
1
1,5
2,5
140
диагностика
Суммарная доза облучения от всех источников
505
2.4. Общие закономерности перемещения
радиоактивных веществ в биосфере
Радиоактивные продукты ядерного деления выпадают сами по себе
и с атмосферными осадками. Радиоактивные отходы включаются в
компоненты биосферы – абиотические (почва, вода, воздух) и биотические (флора и фауна) – и принимают участие в биологическом цикле
круговорота веществ. Продукты деления могут попадать в организм
человека через растительную пищу и через животных, питающихся растениями, содержащими радиоактивные вещества.
Из радиоактивных продуктов деления наибольшую опасность представляют в первый месяц загрязнения, состоящие из изотопов йода ввиду большого процента их выхода и высокой биологической активности,
а в последующем – 90Sr и 137Cs вследствие их относительно высокой
энергии излучения, большого периода полураспада и исключительной
способности включаться в биологический круговорот веществ по цепочке почва–растения–животные–человек, а также надолго задерживаться в организме человека и животных, т.к. для 90Sr его постоянным
неизотопным носителем является кальций, содержащийся в больших
количествах в кормах, а для 137Cs – калий, содержащийся также в больших количествах в кормах, и интенсивно участвующий в обмене веществ. Таким образом, эти радионуклиды ведут себя в организме точно
так же, как макроэлементы Ca и K.
Подводя итоги, можно сказать, что все живое на Земле подвергается
непрерывному воздействию природного радиационного фона, уровень
естественной радиации варьирует в широких пределах и в некоторых
районах в десятки-сотни раз превышает средние значения. Дополнительное облучение от радионуклидов, выпавших после испытаний ядерного оружия, не превышает 10 % природного радиационного фона.
Загрязнение внешней среды радионуклидами при работе ядерных
реакторов невелико, но может стать весьма значительным при авариях.
27
РАЗДЕЛ 3
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ
ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1. Общие вопросы биологического действия
ионизирующей радиации
Ионизирующее излучение – одно из уникальных явлений окружающей среды, последствия от воздействия которого на организм неэквивалентны величине поглощаемой энергии. Действительно, летальная
доза для млекопитающих составляет 10 Гр (1000 рад), поглощаемая при
этом тканями и органами энергия могла бы повысить их температуру на
тысячные доли градуса. Само по себе такое повышение температуры не
могло бы вызвать выраженного эффекта поражения. В связи с этим основным радиобиологическим парадоксом выдвигается гипотеза о возможности существования цепных автокаталитических процессов, усиливающих первичное воздействие.
В механизме биологического действия ИИ на живые объекты условно выделяют два этапа:
1 этап – первичное непосредственное действие ИИ на клетки,
ткани, органы, организмы. Это этап физико-химических воздействий
ИИ, характеризуется образованием ионизированных и возбужденных
атомов и молекул, которые в течение 10-6 с взаимодействуют между собой и с различными молекулярными системами, инициируют образование разрывов связей в молекулах и вызывают реакции образования
химически активных веществ (свободных радикалов, ионов) с различными биологическими структурами, при которых отмечается как их
деструкция, так и образование новых, не свойственных для облучаемого
организма соединений – радиотоксинов различного происхождения.
2 этап – опосредованное действие, обусловленное нейрогуморальными сдвигами в биологических организмах.
3.1.1. Первичные физико-химические процессы
при действии ИИ
При облучении биологических объектов 50 % поглощенной энергии
в клетке приходится на воду, а другие 50 % – на органеллы клетки и
растворенные вещества.
При взаимодействии ИИ с водой происходит выбивание электронов из молекул воды с образованием молекулярных ионов:
H2O  H2O+ + e-1
28
H2O + e-1  H2OВозникающие ионы воды, в свою очередь, распадаются с образованием ряда радикалов, которые также взаимодействуют между собой:
H2O+  H+ + OH*
H2O- H++OH*
H+ + OH-  H2O
OH- + OH-  H2O2
H2O2 + OН  H2O + HO2
Считается, что основной эффект лучевого воздействия обусловлен
такими радикалами, как H, OH, HO2 (гидропероксид).
Гидропероксид обладает высокой окислительной способностью,
выход этого радикала уменьшается пропорционально падению парциального давления кислорода в тканях в состоянии гипоксии (кислородный эффект).
Возникающие в результате радиолиза воды гидратированные
электроны и атомарный водород также обладают высокой реакционной способностью в качестве восстановителей.
Возникшие в результате радикалы взаимодействуют с растворенными молекулами различных соединений, давая начало вторичнорадикальным продуктам. Дальнейшие этапы развития радиационного
поражения молекулярных структур и радиочувствительных надмолекулярных структур сводятся к изменениям белков, липидов и углеводов,
в результате чего образуются уже органические радикалы.
Облучение белковых молекул приводит к конфигурационным изменениям белковой структуры, агрегации молекул за счет образования
дисульфидных связей, деструкции, связанной с разрывом пептидных
или углеродных связей. При облучении целостного организма в первую
очередь изменяется содержание свободных аминокислот в тканях: понижается уровень метионина на 75 %, триптофана – на 26 % (при воздействии дозой 5 Гр). Эти изменения оказывают большое влияние на
белковый обмен, поскольку недостаток хотя бы одной аминокислоты
приводит к резкому изменению биосинтеза белков. Отмечается уменьшение содержания сульфгидрильных групп в тканях облученных животных,
оно
достигает
более
50 %
по
отношению
к исходному уровню на 5 сутки.
Ферментные системы по-разному реагируют на облучение: активность одних ферментов возрастает, других – понижается, третьих –
остается неизменной, наблюдается стимуляция ферментативных систем,
деполяризирующих ДНК, РНК и нарушение их синтеза. Имеет место
высвобождение нуклеиновой кислоты из ДНП (дезоксинуклеопротеида)
29
и одновременное накопление нуклеиновых кислот в цитоплазме облученных клеток с поражением связи белок–белок, белок–ДНК.
К числу наиболее радиочувствительных процессов в клетке относится окислительное фосфолирование, нарушение этого процесса отмечается уже через несколько минут после облучения дозой 1 Гр и проявляется в повреждении системы генерирования АТФ, без которого не
обходится ни один процесс жизнедеятельности.
Облучение простых сахаров приводит к их окислению и распаду, в
результате
чего
образуются
органические
кислоты
и формальдегид. Облучение растворов полисахаридов (крахмала) сопровождается понижением их вязкости, появлением простых сахаров –
глюкозы, мальтозы и др.
При дозах порядка 5-10 Гр выявляются изменения в мукополисахаридах, при облучении гепарина происходит его деполяризация, потеря
антикоагулянтных свойств. При облучении целостного организма происходит понижение содержания гликогена в мышцах, печени и ряде
других
тканей,
отмечается
нарушение процессов распада глюкозы и в первую очередь – анаэробного гликолиза.
При действии на липиды происходит образование перекисей, которым придают особо важное значение в развитии лучевого поражения.
Схема реакции в этом случае может быть представлена так:
ROOH  R*;
ROOH  ROO*  начальное образование радикалов;
R*+ O2  RO*2;
ROO* + RH  ROOH + R*  цепные реакции.
При облучении организма отмечаются снижение содержания липидов и их перераспределение в различных тканях с повышением их
уровня в печени и крови.
Упрощенная схема первичных физико-химических процессов
может быть представлена схематически следующим образом:
30
Ï àäàþ ù èé ô î òî í , áû ñòðû é í åéòðî í , çàðÿæåí í û å
÷àñòèöû
Ì î ëåêóëà èëè àòî ì
È î í í û å ï àðû
Ñâî áî äí û å ðàäèêàëû
Õèì è÷åñêèå èçì åí åí èÿ âñëåäñòâèè ðàçðû âà ñâÿçåé
Áèî ëî ãè÷åñêèé ýô ô åêò
3.1.2. Действие ионизирующих излучений на клетку
Клетка – слаженная динамическая система биологически важных
макромолекул, которые объединены в субклеточных образованиях, выполняющих определенные физиологические функции.
Наиболее радиочувствительными к облучению органеллами клеток
млекопитающих являются ядро и митохондрии, повреждения этих образований
происходят
уже
при
малых
дозах
и проявляются в самые ранние сроки. Так, при облучении митохондрий
лимфатических клеток дозой 0,5 Гр и более наблюдаются угнетение
процессов
окислительного
фосфолирования
и изменения физико-химических свойств нуклеопротеидных комплексов, происходят количественные и качественные изменения ДНК, разобщается процесс синтеза ДНК–РНК–белок. Морфологические изменения в митохондриях проявляются в форме набухания их, деструкции
крист и просветления матрикса.
В ядрах радиочувствительных клеток угнетаются энергетические
процессы,
происходит
выброс
в
цитоплазму
ионов
натрия и калия, нарушается нормальная функция мембран. Одновременно возможны разрывы хромосом, хромосомные аберрации, точковые мутации, в результате которых образуются белки, утратившие свою
нормальную биологическую активность.
31
Опыты Б.Л.Астаурова по пересадке ядра клеток показали, что главную ответственность в гибели клеток несет ядро. Он показал, что облучение самок тутового шелкопряда в дозе 50 кР вызывает разрушение
яйцеклетки, при спаривании с необлученным самцом самка откладывает
яйцеклетки с разрушенным ядром, место которых занимает ядро спермия, при слиянии ядер двух спермиев развивается особь мужского пола.
Эффект воздействия ИИ на клетки – результат комплексного воздействия взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов. По
А.М.Кузину, радиационные поражения клетки осуществляются в три
этапа.
На первом этапе излучение воздействует на сложные макромолекулярные структуры, ионизируя и возбуждая их. При поглощенной дозе
10 Гр в клетке образуется до 3106 ионизированных и возбужденных
молекул. Поглощенная энергия может мигрировать по макромолекулам,
реализуясь в SH-группах белков, хромофорных группах ДНК, ненасыщенных липидов.
Второй этап – химические преобразования. Они соответствуют
процессам взаимодействия свободных радикалов с белками, липидами,
нуклеиновыми кислотами и возникновению органических перекисей,
которые приводят к появлению множества измененных молекул.
Третий этап – этап биохимических изменений, сопровождается
высвобождением ферментов из органелл клетки вследствие повреждения их мембран органическими перекисями. Из лизосомальных образований высвобождаются гидролитические ферменты, из митохондрий и
ядер – ДНКазы, РНКазы, катепсины, фосфатазы и др. Под воздействием
этих ферментов происходит распад высокомолекулярных компонентов
клетки, в том числе белков и нуклеиновых кислот. Таким образом, действие ничтожно малых количеств поглощенной энергии оказывается
для
клетки
губительным
из-за
физического,
химического
и биохимического усиления радиационного эффекта, и основную роль в
развитии этого эффекта играет повреждение надмолекулярных структур, обладающих высокой радиочувствительностью.
В целом радиочувствительность клеток зависит от количества этих
структур: диплоидные клетки более устойчивы или радиорезистентны,
чем гаплоидные клетки (половые), уменьшение числа митохондрий повышает удельный вес поражения каждой из них, в результате чего радиочувствительность возрастает. Радиочувствительность также возрастает у клеток, для которых характерны интенсивно протекающие
биохимические процессы – делящиеся, дифференцирующиеся и созревающие клетки красного костного мозга, половые клетки, клетки кишечного эпителия и роговицы глаза (в состоянии митоза), и снижается у
32
клеток, пребывающих в стационарной фазе (профаза и пресинтетическая фаза клеточного цикла).
Следует подчеркнуть, что конечный эффект облучения также является результатом последующих процессов репарации или восстановления, так как значительная часть первичных повреждений возникает в
виде потенциальных (возможных) повреждений, которые могут реализоваться в случае отсутствия восстановительных процессов и наоборот.
Таковы современные взгляды на механизм развития поражения на
клеточном уровне, возникающие при радиационном воздействии на
биологические объекты.
По степени проявления морфологических изменений, т.е. по степени возрастания радиочувствительности, клетки и ткани млекопитающих
можно расположить в следующем порядке: нервная ткань, хрящевая и
костная ткань, мышечная ткань, соединительная ткань, щитовидная железа, пищеварительные железы, легкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань и костный мозг.
3.1.2.1. Генетическое воздействие
ионизирующих излучений
Мутагенное воздействие ИИ впервые установили отечественные
ученые Г.А.Надсон и Г.С.Филиппов в 1925 году в опытах на дрожжах. В
1927 году это открытие было подтверждено Г.Меллером на классическом генетическом объекте – дрозофиле. ИИ способны вызывать все виды наследственных изменений – генные, хромосомные, геномные. Эти
изменения носят дозозависимый характер, и современными представлениями считается, что любая дополнительная выше ПРФ доза ИИ, независимо от величины и мощности, приводит к опасности кумулятивного
генетического эффекта и способна вызвать генетические изменения,
поскольку биологическая репарация мутации невозможна (Дж. Коглл,
1986).
Исходы поражения зародышевых и соматических клеток при воздействии ионизирующей радиации различны. Когда поражаются зародышевые клетки, возникающие мутации (генные и хромосомные) с той
или иной скоростью, зависящей от степени доминантности и от степени
снижения жизнеспособности, элиминируются (выводятся) из популяции. Но многие мутации, в особенности реценсивные, благодаря генетическому дрейфу и эффекту родоначальника, могут размножаться в
популяции
и приводить к увеличению числа случаев врожденных уродств, аномалий обмена веществ и т.д.
Мутационные изменения в соматических клетках могут выражаться
в гибели клеток или в приобретении клеткой новых наследственных
33
свойств, которые проявляются процессами малигнизации, преждевременного старения клеток и тканей, развитием новообразований.
Таким образом, прямое и косвенное действие ионизирующего излучения на биологические молекулы приводит к тому, что в живом организме отмечается много разных биологических эффектов, наблюдаемых
после облучения, которые представлены в таблице 8.
Таблица 8
Типы радиологических повреждений
Тип биологической
организации
Молекулярный
Субклеточный
Клеточный
Ткани, органы
Организм
Популяции
Важнейшие радиационные эффекты
Повреждение макромолекул – ферментов, РНК, ДНК,
воздействие на обменные процессы
Повреждение клеточных мембран, ядер, хромосом митохондрий
и лизосом, высвобождение их ферментов
Нарушения деления клеток, их гибель и трансформация,
в т.ч. злокачественная
Нарушения в красном костном мозге, желудочно-кишечном
тракте, центральной нервной системе могут привести к радиационным повреждениям и гибели, отдаленным последствиям
Различные виды радиационных последствий, вплоть до
летального исхода
Изменение генетических характеристик вследствие генных,
хромосомных мутаций у индивидуумов
3.2. Биологическое действие ионизирующей радиации
на сельскохозяйственных животных
3.2.1. Виды и формы радиационного поражения
сельскохозяйственных животных
Если в общей радиобиологии под понятием радиобиологический
эффект понимают широкий круг явлений, то применительно к сельскохозяйственным животным действие ионизирующей радиации оценивается по следующим критериям: гибель животных, продолжительность
жизни после облучения летальными дозами, продуктивность животных,
воспроизводительная способность.
Таблица 9
Летальные дозы облучения биологических объектов, Гр
Вид
Морская свинка
Мышь
Крыса
ЛД 50/30
1,5-3,0
4,6-7,5
5,0-7,0
34
ЛД 100/30
4,0-6,0
7,0
10,0
Вид
Овца
Ягнята до 3 мес.
Крупный рогатый скот
Телята до 5 мес.
Свинья
Поросята до 2 мес.
Лошадь
Осел
Коза
Верблюд
Собака
Кошка
Щенки до3 мес.
Человек
Обезьяна
Летучая мышь
Хомяк
Полевка
Суслик
Сурок
Кролик
Монгольская песчанка
Птицы, рыбы
Насекомые
Змеи
ЛД 50/30
1,5-4,0
1,5-3.0
1,6-5,5
2,0-5,5
2,5-3,0
2,5-6,0
3,5-4,0
2,1-5,5
2,5
2,5-4,0
2,0-3,5
5,0-7,5
4,5-7,0
2,5-5,5
2,5- 6,0
5,0-8,0
5,5-8,0
6,0-9,0
6,0-9,5
8,0-10,0
10,0-13,0

8,0-20,0
10,0-100,0
80,0-200,0
ЛД 100/30
5,5-7,5
6,0
6,5
8,0
4,5
5,0-6,5
7,5
4,0-6,0
4,0-5,0
8,0
8,0-10,5
4,0-6,0
8,0
9,5

9,0-10,0
9,0-11,5
11,0-12,0
14,0
15,0-18,0



Для реализации каждого из указанных критериев необходима соответствующая доза облучения. Дозы излучения, вызывающие гибель животных, называются летальными – ЛД. Дозу, вызывающую гибель
50 % подопытных животных, называют полулетальной и обозначают
ЛД50, а вызывающую 100 % гибель – абсолютно летальной (ЛД100).
При этом принято указывать сроки наблюдения за животными после их
облучения летальными дозами. Например, ЛД50/30 или ЛД100/30. Дозы
облучения ниже летальных называются сублетальными.
Радиочувствительность бактерий и простейших составляет 10003000 Гр, а бактерий Micrococcus radiodurens, обитающих
в каналах ядерных реакторов, – до 106 Гр.
Радиочувствительность сельскохозяйственных культур определяется по снижению урожайности на 50 % при облучении от всходов до
цветения, данные представлены в таблице 10.
Таблица 10
Радиочувствительность основных сельскохозяйственных культур
Сельскохозяйственные культуры
Экспозиц. доза, Р
35
Горох, озимая рожь
Пшеница, ячмень, овес, подсолнечник
Гречиха, просо, томаты
Лен
Картофель
Сахарная свекла, турнепс
Капуста, морковь, столовая свекла
2000
3000
5000
10000
15000
20000
25000
Действие ионизирующей радиации на растительные клетки, обусловлено ионизацией молекул, при которой образуются ионы и свободные радикалы из молекул воды, неорганических и органических соединений.
Химический этап взаимодействия энергии с веществом начинается с образования в облученных клетках активных радикалов и перекисей, энергично вступающих в химические реакции с ненарушенными молекулами других веществ клетки. Третий этап действия
радиации на живую клетку – биологический.
Радиационно-химические изменения ведут к нарушению во всех
частях и биологических структурах клетки – происходят изменения в
молекулярных структурах ядер клеток, в хромосомном аппарате, в ДНК
и РНК.
Далее следуют изменения физиологических функций клеток, повреждение ядерного аппарата, нарушение ростовых процессов, появление
внешних морфологических аномалий и изменение генома, нарушается
согласованный процесс ДНК–РНК–белок. Поражение ДНК обуславливает мутагенное действие радиации, хромосомные аберрации (перестройки), разрывы и другие нарушения.
Хотя клетка реагирует на излучение как единое целое, цитоплазма
обладает сравнительно высокой резистентностью, а ядро проявляет высокую чувствительность даже к небольшим дозам ионизирующей радиации.
Различные хромосомные нарушения являются одной из основных
причин задержки митоза и гибели клеток. Избирательность действия ИИ на
различные ткани определяется законом Бергонье-Трибондо, согласно
которому более радиочувствительны интенсивно делящиеся клетки (меристемные, ростковые клетки).
Очень важна способность клеток и тканей – противостоять неблагоприятным и повреждающим воздействиям ИИ, в ответ на которые
включаются процессы репарации (восстановления).
Радиочувствительность разных видов и сортов растений колеблется
в широких пределах.
36
Критические дозы облучения семян на порядок выше, чем вегетирующих травянистых растений. Для большинства вегетирующих растений критическая доза оценивается 1-5 крад, а летальная – в 5-10 крад,
соответствующие дозы для облучения составляют 30-50 крад.
Радиорезистентность (радиоустойчивость) растений в разные периоды онтогенеза колеблется в значительной степени и составляет в последовательностях:
1) семена молочной спелости – восковой спелости – полной спелости – покоящиеся – возрастает;
2) семена покоящиеся – прорастающие – всходы – снижается;
3) всходы – заложение вегетативных органов – заложение оси соцветия – возрастает;
4) от заложения оси соцветия и перехода к генеративному состоянию – формированию элементов цветка – спорогенез – повышается;
5) от спорогенеза до гаметогенеза – снижается.
Снижение урожайности зерна озимых культур в зависимости от
гамма-облучения в разные фазы развития представлено в таблице 11.
Зернобобовые культуры обладают наибольшей радиочувствительностью в период бутонизации.
Продовольственное и техническое качество сельскохозяйственной
продукции существенно не ухудшается даже при снижении урожайности до 30-40 % от контроля (не облученных растений).
Таблица 11
Снижение урожайности зерна озимых культур, %
Фаза развития
Кущение
Выход в трубку
Колошение
Цветение
Молочная спелость
Полная спелость
1000
5
25
15
8
5
0
Доза облучения, Р
2000
25
55
20
13
7
0
3000
55
80
28
21
9
0
Содержание белка и клейковины в зерне пшеницы, рассчитанное на
единицу массы, не снижается.
Снижение масличности семян подсолнечника (на 8-27 %) наблюдается при облучении растений в фазы генеративного развития дозами 310 крад.
Аналогичная закономерность наблюдается и по выходу сахара в
урожае корнеплодов.
Посевные и посадочные качества семян и клубней снижаются. При
облучении картофеля до периода бутонизации и цветения клубни по37
лучаются безростковыми из-за высокой радиочувствительности промеристематических клеток, но по содержанию крахмала и по вкусовым
качествам они не отличаются от обычных клубней. Данные по снижению
полевой всхожести до 50 % представлены в таблице 12.
Таблица 12
Дозы облучения, при которых семена непригодны для посева
Культуры
Зерновые озимые
Зерновые яровые
Кукуруза
Горох
Фазы развития
1. Выход в трубку, колошение, цветение
2. Всходы, кущение
1. Цветение
2. Всходы, кущение, выход в трубку, колошение
Выметывание метелки, цветение
1. Всходы, бутонизация, цветение
2. Созревание
Доза, Р
2500
1000
2500
7000
7000
23500
20000
Степень радиочувствительности определяется видом и характером
облучения. Источники ИИ могут находиться вне организма – в этом
случае говорят о внешнем облучении организма, а воздействие ИИ от
радионуклидов, поступивших и находящихся внутри организма, образует внутреннее или инкорпорированное облучение. В реальных случаях
возможно сочетание внешнего и внутреннего облучения – такие варианты
называются сочетанными радиационными поражениями.
Характер внешнего облучения по времени и частоте воздействия
может быть различным: выделяют однократное облучение – облучение
в течение короткого времени (до 4 суток), фракционированное (прерывистое) облучение, если животные подвергаются внешнему воздействию с перерывами, пролонгированное или хроническое облучение –
воздействие длительное, непрерывное.
Выделяют также общее или тотальное облучение – при этом радиационному воздействию подвергается все тело животного. Может быть
местное облучение – воздействие ИИ на отдельную часть организма.
3.2.2. Влияние ИИ на кровь
и кроветворные органы
Кроветворные органы являются критическими или жизненно важными органами, выходящими из строя при воздействии ионизирующей
радиации в диапазоне поглощенных доз от 0,25 до 10 Гр. При такой дозе
воздействия развивается костно-мозговой (кроветворный) синдром различной интенсивности – от лучевых реакций до острой лучевой болезни
различной степени тяжести. Именно поражение кроветворного органа –
красного костного мозга, является определяющим в развитии клиниче38
ской картины радиационного поражения и исхода лучевого воздействия.
Основное назначение костного мозга – продукция зрелых, высокодифференцированных клеток крови, где костный мозг является «фабрикой», производящей клетки крови, а периферическая кровь – «службой
сбыта», доставляющей органам, тканям и клеткам зрелые форменные
элементы крови – лейкоциты, эритроциты, тромбоциты.
Согласно современным представлениям, родоначальницей всех
клеток крови является стволовая кроветворная клетка, обладающая
клоногенным свойством, при делении часть ее потомства предназначается для дифференциации в специфические (специализированные) клеточные линии, другая – используется для расселения в кроветворные
органы и возобновления числа СКК. Деление и созревание (дифференциация) кроветворных клеток происходят в красном костном мозге, тимусе (вилочковой железе), селезенке, лимфатических узлах и в других
скоплениях лимфоидной ткани (пейеровы бляшки в кишечнике млекопитающих, бурса или Фабрициева сумка у птиц).
В соответствии с правилом Трибондо и Бергонье, наибольшей радиочувствительностью обладают делящиеся стволовые кроветворные
клетки и дифференцирующиеся в специализированные линии клетки
(клоны), а зрелые клетки периферической крови более радиорезистентны. Поэтому сразу после облучения начинаются гибель стволовых кроветворных клеток и опустошение красного костного мозга, в периферической крови наблюдается снижение числа форменных элементов крови
вследствие их миграции за пределы кровеносных сосудов в ткани
и органы, а также за счет их естественной гибели.
При общем облучении в пределах доз от ЛД50/30 до ЛД100/30 развивается типичный кроветворный (костномозговой) синдром, который
характеризуется уменьшением числа форменных элементов крови, основной причиной которого является опустошение или аплазия (гипоплазия) костного мозга.
Изменение числа лейкоцитов является весьма характерной реакцией на лучевое поражение и носит дозозависимый фазный характер. В
первые часы наблюдается кратковременное снижение их числа, а через
8 часов отмечается их увеличение на 10-15 % от исходного уровня, а к
концу суток количество лейкоцитов резко снижается и удерживается на
низком уровне длительное время. При больших дозах радиационного
воздействия первые две фазы проявляются в слабой степени, а фаза
угнетения (уменьшения) наступает раньше и выражена сильнее. Наиболее радиочувствительной клеткой крови является лимфоцит, поэтому
изменения числа лимфоцитов – это более объективные показатели сте39
пени лучевого поражения организма, т.к. продолжительность жизни
лимфоцитов составляет от нескольких часов до 1-2 суток.
Регистрируемое уменьшение числа лимфоцитов отмечается при облучении дозой 25-100 рад, по мере увеличения дозы лимфопенический
эффект увеличивается, фазного повышения их количества не наблюдается, наибольшая лимфопения отмечается через 1-3 суток. В этот же
период происходят морфологические изменения в них, нарушается соотношение малых, средних, больших форм, начинают преобладать малые лимфоциты, появляются двухъядерные клетки, зернистость и вакуолизация ядер и протоплазмы.
Изменение числа нейтрофилов. У большинства сельскохозяйственных животных нейтрофилы составляют наибольшую часть лейкоцитов (до 60-70 %). У животных после лучевого воздействия выделяют
пять фаз в изменениях количества нейтрофилов.
1 фаза – фаза первоначального нейтрофилеза, наступающая
в результате быстрого выхода клеток из костного мозга.
2 фаза – фаза первого опустошения. Число нейтрофилов уменьшается до 10-20 % от исходного уровня, а в тяжелых случаях и ниже, продолжаясь до гибели животного. Появление этой фазы объясняется прекращением выхода нейтрофилов из костного мозга вследствие
прекращения деления стволовых клеток и их гибели.
3 фаза – фаза абортивного подъема, максимум его отмечается на 717 день. В данный период количество нейтрофилов может достигнуть
70-80 % от исходного значения. К этому времени возобновляется пролиферация выживших костно-мозговых клеток.
4 фаза – фаза второго опустошения.
5 фаза – фаза восстановления, развивается медленно и характеризуется началом репопуляции (размножения) выживших стволовых кроветворных клеток.
Одновременно с фазными изменениями общего количества нейтрофилов изменяется соотношение форм клеток: в фазы подъема увеличивается процент молодых форм – юных и палочкоядерных (сдвиг влево);
в периоды опустошения преобладают сегментоядерные формы (сдвиг
вправо). В эти же периоды в крови появляются патологические формы –
клетки с гиперсегментированными, пикнотическими, лизирующимися
ядрами, с вакуолями в ядре и цитоплазме.
Изменение числа эритроцитов. Эритроциты относятся к радиорезистентным клеткам крови, продолжительность жизни сравнительно
большая – 60-80 дней, поэтому при лучевом воздействии в сублетальных дозах количество их практически не изменяется, уровень гемоглобина в них не уменьшается. При воздействии летальными и полулеталь40
ными дозами отмечается уменьшение числа эритроцитов на 10-20 % на
14-21 день, особенно вследствие развития геморрагического синдрома, когда эритроциты через морфологически измененные стенки кровеносных сосудов переходят в ткани и органы. В это же время отмечаются
снижение уровня гемоглобина и развитие анемии.
Изменение числа тромбоцитов. По радиочувствительности тромбоциты занимают среднее положение между эритроцитами и лейкоцитами. При облучении сублетальными дозами количество тромбоцитов
остается на исходном уровне до 5-7 дня, затем оно падает до минимума
на
9-15
сутки
после
воздействия.
В эти сроки у животных появляются кровоизлияния (геморрагии) различной степени выраженности, а при облучении в летальных дозах –
геморрагический синдром. Помимо количественных изменений
тромбоциты претерпевают и качественные изменения, которые и приводят к развитию геморрагического синдрома одновременно при нарушении функции других систем свертывания крови.
При лучевых воздействиях вследствие уменьшения количества
тромбоцитов уменьшается также и образование тромбопластина, этому
также способствует и повышение активности антикоагулянтов – гепарина, антитромбопластина. Существенным изменениям подвергается
процесс образования фибрина из фибриногена, скорость образования
фибрина уменьшается, хотя уровень фибриногена в сыворотке крови
повышается.
Поэтому
в результате изменения фибрина ухудшается ретракция (сжатие) кровяного сгустка – конечный этап формирования тромба.
Развитию геморрагического синдрома способствуют и структурные
изменения стенок кровеносных сосудов – повышение их проницаемости
для форменных элементов и плазмы крови.
Обычно геморрагический синдром развивается на 14-21 сутки после
воздействия, проявляется в виде точечных и разлитых кровоизлияний
под слизистые оболочки и кожу, появляются кровавый понос, гематурия, носовое кровотечение. Геморрагические явления нарастают паралельно тяжести заболевания и являются неблагоприятным прогностическим признаком.
3.2.3. Влияние ИИ на иммунологическую
реактивность животных
3.2.3.1. Общие закономерности воздействия ИИ на иммунную систему
Иммунная система является высоко специализированной системой,
состоящей из следующих органов и систем:
41
из центральных органов иммунной системы – красный костный мозг и
тимус (вилочковая железа), групповые лимфатические фолликулы у млекопитающихся (пейеровы бляшки тонкого отдела кишечника), сумка
Фабрициуса у птиц (бурса);
из периферических органов иммунной системы – селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани (кроме пейеровых бляшек
у млекопитающих и бурсы у птиц);
из крови и ее иммунокомпетентных клеток – лимфоциты
Т и В, стволовые кроветворные клетки, циркулирующие в крови, моноциты и нейтрофилы, участвующие в иммунных реакциях;
из систем комплемента.
Согласно представлениям современной иммунологии, антителогенез – многоэтапный процесс, в котором последовательно участвуют Ти В-лимфоциты, макрофаги, нейтрофилы, система комплемента (специфические белки) и антигены – высокомолекулярные соединения, несущие признаки генетической чужеродности и способные при введении в
организм вызывать развитие специфических иммунологических реакций.
Источником образования иммунокомптентных клеток служат недифференцированные клетки костного мозга – стволовые кроветворные
клетки. Дифференцировка и специализация клеток происходит в тимусе
– Т-клетки (тимусзависимые лимфоциты), или в органе, аналогичном
бурсе Фабрициуса у птиц – В-клетки (бурсозависимые лимфоциты).
Антиген концентрируется макрофагальными А-клетками, которые служат местом контакта В- и Т-клеток, антитела продуцируются Вклетками, но активируют этот процесс Т-клетки-хелперы (помощники). Размножение В-клеток начинается после их контакта с Тклетками-хелперами и завершается накоплением плазматических клеток, продуцирующих антитела.
Направленность и степень изменений иммунологической реактивности животных при действии ионизирующей радиации определяются
поглощенной дозой и мощностью излучений. Малые дозы излучения
повышают иммунобиологическую реактивность, неспецифическую систему защиты организма и, в конечном итоге, общую и специфическую
резистентность животных, в т.ч. к повторному воздействию ИИ.
Сублетальные и летальные дозы приводят к ослаблению
и угнетению иммунологической реактивности животных за счет:
подавления кроветворения и уменьшения числа иммунокомпетентных клеток,
из-за угнетения продукции антител (иммуноглобулинов) вследствие
гибели преимущественно B-лимфоцитов, как наиболее радиочувстви42
тельных по сравнению с популяцией Т-лимфоцитов и снижения их миграционной и рециркуляционной активности, приводящей к нарушению
клеточной кооперации при антителогенезе;
за счет снижения бактерицидных свойств крови, лимфы и других
биологических жидкостей (угнетение и подавление системы фагоцитоза,
лизоцима, интерферона, гидролитических белков);
снижения барьерных функций кожи, слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. В результате этих причин развивается генерализованная эндогенная инфекция, определяющая степень поражения животных и прогноз острой лучевой болезни. Вследствие вышеназванных
причин из кишечника, кожи, дыхательных путей в кровь и ткани поступает огромное количество бактерий, развивается эндогенная (сапрофитная) инфекция, которая отягощается экзогенной инфекцией.
3.2.3.2. Участие органов иммунной системы
в реализации радиационных поражений
Иммунная система является не только одной из наиболее радиочувствительных систем, но и сама участвует в механизме реализации радиационных поражений. В ходе первичных реакций на облучение развивается процесс анафилактоидного типа по следующей схеме:
в первые часы после облучения в любой дозе происходят интенсивное образование продуктов тканевого распада (аутоантигенов) и увеличение аномальных клеток (мутагенное действие радиации), обладающих
антигенной специфичностью и способностью к агрессии против нормальных клеток и тканей;
в последующем происходит восстановление числа B-лимфоцитов на
фоне пониженного содержания Т-киллеров, вследствие взаимодействия с
аутоантигенами начинается выработка аутоантител против аномальных
клеток и продуктов тканевого распада;
взаимодействие аутоантител с аутоантителами приводит к образованию иммунных комплексов, циркулирующих в периферической крови
и осаждающихся в органах и тканях;
фиксация иммунных комплексов на тканях, в первую очередь на
соединительнотканных элементах, приводит к разрушению тучных клеток, рассеянных в них, и высвобождению биологически активных веществ – гистамина, серотонина и др., повреждающих весь организм и
вызывающих анафилактоидную реакцию, во многом определяющую
клиническую картину острой лучевой болезни.
43
3.2.3.3. Течение инфекционных заболеваний
у облученных животных.
Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний
У животных, подвергшихся радиационному воздействию в сублетальных и летальных дозах, повышается восприимчивость к возбудителям инфекционных заболеваний вследствие вторичного иммунодефицита; в случаях инфекционных и незаразных заболеваний они протекают
тяжелее, атипично, очень часто принимают затяжной, хронический характер, увеличивается вероятность смертельных исходов. В целом ионизирующая радиация неоднозначно влияет на иммунобиологическую реактивность животных:
1. Облучение животных, иммунизированных до воздействия ИИ,
приводит к снижению напряженности искусственного специфического
иммунитета, особенно при применении «живых» вакцин, а вакцинация в
период разгара острой лучевой болезни отягощает ее течение, активного
приобретенного иммунитета не вырабатывается. В литературных источниках приводятся данные о том, что это утверждение справедливо в
отношении
стафиллококковых пневмоний, бешенства, колибактериоза, дизентерии,
брюшного тифа, микобактерии, бруцеллеза, эмфизематозного карбункула; вирусных заболеваний – гриппа, энцефаломиокардита, весеннелетнего клещевого энцефалита; кровепаразитарных заболеваний. Одна
из причин повышения чувствительности облученного организма к инфекции – дефицит иммунокомпетентных клеток, другая причина – образование большого количества продуктов тканевого распада, вступающих
в
конкурентное
взаимоотношение
с
возбудителями
инфекционных
заболеваний
и
блокирующих
Т-лимфоциты
и макрофаги, сохранившиеся после облучения.
Резистентность облученных животных к бактериальным токсинам
существенно уменьшается как после острого облучения, так и при хроническом поступлении РВ.
2. Вакцинация, проведенная до воздействия ИИ, повышает радиорезистентность организма сельскохозяйственных животных. Сущность
этого явления заключается в следующем: вакцинированный организм
слабее реагирует на тканевые антигены, циркулирующие в крови после
облучения, т.к. антитела, образующиеся после вакцинации, могут соединяться с продуктами тканевого распада и препятствовать их токсическому действию на организм. Кроме того, в вакцинных препаратах
содержатся высокомолекулярные вещества типа полисахаридов, белков,
способные стимулировать гемопоэз и иммунологическую реактивность
животных и радиорезистентность вследствие того, что они являются
44
поликлональными активаторами, вызывающими повышение уровня
антител самой различной направленности.
3. Иммунизация облученных животных возможна в латентный
(скрытый) период ОЛБ и в период выздоровления – чем позже после
лучевого воздействия она производится, тем эффективнее вырабатывается активный иммунитет. Живые вакцины в большей степени осложняют течение острой лучевой болезни, чем инактивированные (ослабленные),
для иммунизации можно использовать пероральный путь введения вакцин,
который является слабореактогенным. В то же время ревакцинация животных, облученных в период разгара ОЛБ, более эффективна.
4. Ионизирующая радиация снижает эффективность пассивных (с
помощью сывороток) иммунизаций. Введение иммунных сывороток до
и после облучения снижает тяжесть течения ОЛБ, т.е. препараты серопрофилактики обладают антирадиационным лечебным эффектом. Для
этих целей используются препараты иммуноглобулина, антитоксические сыворотки против сибирской язвы, пастереллеза, лептоспироза,
салмонеллеза, колибактериоза; гуморальные факторы иммунной системы – вытяжки из тимуса, селезенки, предварительно облученная сыворотка крови и др. Эти вещества являются поликлональными активаторами иммунной системы, вызывают одновременное повышение уровня
антител самой различной специфичности, которые способствуют лучшему связыванию продуктов тканевой дезинтеграции и микробного
происхождения, ослаблению токсического действия и тем самым снижению лучевого поражения.
Ионизирующая радиация вызывает также морфологические изменения со стороны органов иммунной системы в виде уменьшения числа клеточных элементов, развития дегенеративных и некротических изменений
со стороны их тканей с последующей их атрофией. Все это приводит к
уменьшению размеров органов, хотя стромальная соединительная и
ретикулярная ткани более радиорезистентны по сравнению с эпителиальной тканью.
3.2.4. Влияние ИИ на органы пищеварения
По степени радиочувствительности органы пищеварения распределяются следующим образом: тонкий кишечник, слюнные железы, желудок, прямая и ободочная кишка, поджелудочная железа, печень.
При воздействии ионизирующей реакции изменения в желудочнокишечном тракте определяются дозой и мощностью дозы воздействия,
проявляются морфологическими и функциональными изменениями.
В тонком отделе кишечника при воздействии поглощенной дозы от
D0 = 4 - 6 Гр до 10 Гр наблюдаются опустошение ворсинок и крипт кишечника от клеток кишечного эпителия вследствие прекращения их
45
деления и интерфазной гибели. Слизистая оболочка кишечника оголяется, нарушается проницаемость слизистой оболочки, поэтому происходят
выход
плазмы
крови
в просвет кишечника, кровоизлияния под слизистую оболочку; эти явления приводят к сгущению плазмы крови в сосудах, нарушению микроциркуляции в артериолах, увеличению осмотического давления, коллапсу и шоку – развивается желудочно-кишечный синдром.
Повышается также проницаемость кишечника для его содержимого
и микроорганизмов, которые устремляются через слизистую оболочку в
межклеточное пространство, лимфу и попадают в кровеносное русло, развиваются генерализованная бактериемия, токсикоз от продуктов распада
содержимого кишечника.
Изменения со стороны желудочно-кишечного тракта наблюдаются
и при воздействии сублетальной дозой, проявляются увеличением секреции и повышением активности пищеварительных ферментов в
первые 5-7 дней, затем секреция и активность их снижаются, нарушается перистальтика, развиваются: рвота у однокамерных животных; понос, атония у многокамерных животных.
В слюнных железах отмечаются снижение секреции и активности
ферментов слюнных желез, появление веществ, не свойственных секретам слюнной железы.
В желудке секреция пищеварительных ферментов при воздействии
в малых дозах изменяется в зависимости от исходного состояния: при
гиперсекреции понижается, при гипосекреции повышается. Большие
дозы лучевого воздействия угнетают желудочную секрецию, приводят к
массивным морфологическим изменениям – гиперемии слизистой оболочки, кровоизлияниям, некротическим процессам и язвам.
Изменения в функции поджелудочной железы также являются дозозависимыми и подчиняются общим закономерностям: малые дозы
стимулируют секрецию ферментов, большие – угнетают выделение панкреатического сока и инсулина, снижают активность амилазы, липазы,
трипсина, инкрецию инсулина. Морфологические изменения проявляются
в виде кровоизлияния, дегенеративных и некротических процессов.
При общем облучении печени среднелетальными дозами понижается активность каталазы, уменьшается уровень окислительного фосфорилирования, угнетаются процессы желчеобразования и поступления
желчи в просвет тонкого отдела кишечника. Также изменяются белковый, углеводный, жировой обмены. Морфологические изменения характеризуются некротическим и дегенеративными процессами вплоть
до цирроза печени.
46
3.2.5. Влияние ИИ на воспроизводительные
качества животных
Радиочувствительность животных во многом определяется периодом развития организма, пола, физиологического состояния. Общая
тенденция такая, что, начиная от зародыша и заканчивая половозрелым
состоянием, радиочувствительность организма (органов и тканей) постепенно снижается, в зрелом возрасте стабилизируется, к старости понижается. У половозрелых животных отмечаются следующие различия
радиочувствительности:
у самцов радиочувствительность ниже, чем у самок;
у самок в отдельные стадии полового цикла радиочувствительность
понижается вследствие радиозащитного эффекта женских половых гормонов – эстрогенов; в период беременности и в подсосный период радиочувствительность понижается.
3.2.5.1. Влияние радиации на половые железы
Общая закономерность такая – при воздействии ионизирующей
радиации больше страдает генеративная функция (овогенез и спермиогенез, т.е. гаметогенез), в меньшей степени – гормональная деятельность.
Лучевые поражения в семенниках развиваются при общем и местном внешнем и инкорпорированном внутреннем облучении. Степень
постлучевых
изменений
носит
дозозависимый
характер: малые дозы не вызывают структурных изменений, чаще являются стимулирующими (стимуляция развития семенников у трехмесячных петушков при облучении в суточном возрасте дозой 25 Р
(В.И.Черемухин, 1977)), большие дозы (400-600 Р) у птиц вызывают
уменьшение размеров семенников, гибель спермиогенного эпителия
(клетки Сертоли), дегенеративные изменения генеративных клеток в
следующей последовательности – изменения спермиогонии, спермиоцитов I и II порядков, спермидов и спермиев. Объем эякулята уменьшается до нуля, активность спермиев – до 20-30 % от изначальной, концентрация – в 2 раза. Неполное восстановление функции семенников,
функциональных свойств у выживших животных происходит на 3-7 месяц после воздействия. Хронические лучевые поражения вызывают более
выраженный эффект с развитием различных форм бесплодия.
Таблица 13
Сроки проявления изменений показателей спермы баранов
после внешнего гамма-облучения, мес. (по П.А.Карташову)
Доза, Гр
Показатель
2
47
3
Объем эякулята, мл:
минимальный
восстановление
Концентрация спермиев (млрд в 1 мл):
минимальная
восстановление
Подвижность спермиев (баллы):
минимальная
восстановление
3
6
4
7
5
10
3
10
1
4 (95 %)
2
8 (95 %)
Примечание. Мощность дозы 4 Гр/мин.
Внутреннее облучение за счет инкорпорации радионуклидов оказывает более выраженный эффект на органы размножения самцов.
Таблица 14
Изменения семенников при действии некоторых радиоактивных изотопов
Изотоп
Молодые
продукты
деления
урана
90
Sr
90
Sr
239
Pu
137
Cs
S
137
S
137
Доза
Бк/г
мкКи/г
1,11104
0,3
3,7104
и
3,7105
5,8104
7,77102
4
1 и 10
1,4
0.021
3,710
3,7104
3,7104
1
1
1
Время и метод
введения
Однократно,
внутривенно
3 мес.
Однократно
Однократно,
внутривенно
Длительно
Длительно
Длительно
Вид животного
Собаки
Поросята
Мыши
Кролики
Бараны
Бычки
Хряки
131
I
14,8106
400
Ежедневно
1 мес.
Цыплята
131
I
14,8106
40
То же
Цыплята
32
Р
148
0,004
Однократно
Подсвинки
32
Р
222
0,006
Однократно
Петухи
Наблюдаемый эффект
Нарушение спермиогенеза
Разрушение спермиогенного эпителия, склероз
семенника
ЛД50 для спермиогоний
Повреждение и гибель
спермиогенных клеток
Снижение плодовитости
То же
Угнетение полового диморфизма и спермиогенеза
Стимуляция спермиогенеза, ускорение полового
созревания
Нарушение спермиогенеза и развитие склероза
железы через 3-6 мес.
Уменьшение диаметров
семенных канальцев,
нарушение митозов. К
концу 4-го месяца полное
восстановление функции
Радиочувствительность яичников у животных раннего возраста и в
период полового созревания более высокая, чем у половозрелых живот48
ных; у последних зависит от ее функциональной активности: лучевое
воздействие в период созревания фолликулов вызывает изменения в
бо́льшей степени, чем во время роста и развития желтого тела. По степени
убывания
радиочувствительности клетки яичника можно расположить в следующей последовательности: ооциты II порядка в зрелых фолликулах, клетки зернистого слоя граафова пузырька, ооциты I порядка, зрелые яйцеклетки, эпителии вторичных и первичных фолликулов, желтое тело,
эндотелий
сосудов,
строма
и покровный эпителий. Радиационные поражения яичников проявляются при воздействии поглощенной дозы 1,5 Гр в виде нарушения полового цикла, при увеличении дозы нарушения более глубокие – нарушается
гормональная
функция
яичника
и функционально связанных с ним эндокринных желез (гипофиза, щитовидной железы, надпочечников), наблюдается полное разрушение
граафовых пузырьков и вторичных пузырьков; в отдаленный период
после лучевой болезни эти изменения приводят к дисгормональным состояниям, бесплодию, опухолевым заболеваниям.
3.2.5.2. Влияние ИИ на эндокринные железы
Эндокринные железы при воздействии ИИ отражают изменения в
других органах и системах, т.е. изменения в них являются результатом
опосредованного действия через нервную систему по механизму развития стресса и адаптационного синдрома. При инкорпорации радиоактивного I-131 щитовидная железа является критическим органом.
При воздействии сублетальных и летальных доз в гипофизе повышается адренокортикотропная функция, снижаются и угнетаются гонадотропная и тиреотропная функции, нарушается соматотропная функция. Вследствие этого в надпочечниках наблюдается гиперсекреция
адреналина и кортизона, в более поздние периоды – подавление функции надпочечников. В щитовидной железе в первоначальный период
воздействия ИИ развивается гиперфункция, которая переходит в гипофункцию и дисфункцию.
3.2.5.3. Действие ИИ на эмбрион и плод
Радиочувствительность эмбриона и плода очень высокая, с теоретической точки зрения эта закономерность объяснима – т.к. эмбрион и
плод представляют собой конгломерат делящихся и дифференцирующихся клеток (правило Трибондо и Бергонье). Радиочувствительность
тех или иных тканей, органов и систем плода зависит от времени закладки, формирования и дифференцировки их, а радиочувствительность
49
эмбриона определяется наиболее чувствительной, критической системой, находящейся в момент облучения в состоянии активного развития.
Различают три основных периода внутриутробного развития организма:
1) зародышевый период – подразделяется на предимплантационный
и эмбриональный периоды;
2) предплодный период;
3) плодный период.
Таблица 15
Сроки органогенеза зародышей у животных различных видов (дни)
Развитие организма
Имплантация
Зародышевые слои
Первичная полоска
Хорда
Закладка сердца
Образование головы, зачатки органов чувств,
зачатки конечностей
Примитивные отделы головного мозга
Сердце, печень, выступающий мезонефроз
Сердце, разделение на камеры, дифференциация нервов и ганглиев
Бесполые зачатки гонад, печеночное кроветворение, интенсивная дифференциация
желудочно-кишечного тракта. Извилины и
отделы мозга
Зачатки молочных желез, полости тела, зиготы
Отчетливо сформировавшиеся глаза, развиваются зубы
Оссификация костей, половая дифференциация. Плодный период развития
Корова
13-15
17
20
22
21
Овца
11-13

16
16-17
18-19
Свинья
1-13

14


Мышь
5


8
8-10
24
18
16-18
9
23-26
24

18-19

15-18
10,5
11,5
27-28
19-20
18-19
12,5
25-30
20
18-20
13,5
60
30
24

60
42

14,5
60
30
30
15,5
Облучение сублетальными дозами до имплантации (в срок от 0 до
15 дней) зародыша приводит к очень высокой их гибели – 70-80 %. Радиационное воздействие в эмбриональный и предплодный периоды (в
срок до 60 дней у сельскохозяйственных животных), когда происходит
закладка всех органов и систем (основной органогенез), вызывает почти
100 % уродства и отклонения в развитии и впоследствии 50-60 %
смертность новорожденных. Таким образом, период органогенеза следует рассматривать как наиболее радиочувствительный для зародыша.
Воздействие в плодный период вызывает внутриутробное развитие
50
острой
лучевой
болезни
с
характерными
симптомами,
гибель после родов, аборты и выкидыши.
Итак, последствия облучения эмбриона и плода таковы, что необходимо
любой
ценой
предотвращать
лучевые
воздействия
в любой дозе в этот период. Исследователями установлено, что даже
диагностические облучения беременных женщин (при поглощенной
дозе 0,001-0,2 Гр) могут вызвать значительные уродства при сроках беременности до 38 дней в виде развития опухолевых заболеваний крови
(лейкемии) и генетических нарушений, т.к. даже изменения в небольшом числе клеток гонад эмбрионов окажет гораздо больший эффект,
потому что они являются предшественниками огромного количества
клеток эпителия половых желез взрослого человека – нарушения
передаются всем клеткам его последующих поколений.
РАЗДЕЛ 4
ТОКСИКОЛОГИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
4.1. Пути поступления РВ в организм животных
В организм сельскохозяйственных животных РВ могут поступать с
пищей и кормом через пищеварительный тракт; с воздухом через органы дыхания – ингаляционный путь поступления РВ; через поврежденную и неповрежденную кожу, слизистые оболочки и раны. Потенциальный вклад каждого из вышеназванных путей не одинаков. Если в
период радиоактивных выпадений крупный рогатый скот и другие
пастбищные животные находятся на пастбище, то поступление радионуклидов может составить в относительных единицах:
желудочно-кишечный путь – 1000;
ингаляционный путь – 1;
диффузный путь (через кожу, слизистые оболочки и раны) – 0,0001.
Следовательно, в условиях радиоактивных выпадений основное
внимание должно быть обращено на максимально возможное снижение
поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных через ЖКТ.
Необходимо учитывать и тот факт, что в общей схеме миграции радионуклидов животные занимают особое место, особенно жвачные животные, потребляющие много сочных и грубых кормов с достаточно
большой площади (до 100-300 м2 на 1 гол.), и вследствие этого являю-
51
щиеся своеобразным аккумулятором и передатчиком РВ человеку по
пищевой цепочке:
Молочные продук ты
Ж ивотные
Человек
Мясо и мясопродук ты
4.1.1. Желудочно-кишечный путь
поступления радионуклидов
Этот путь поступления РВ является основным, если радиоактивное
загрязнение территории по времени совпадает с пастбищным содержанием животных. Преимущественно через ЖКТ поступают и всасываются щелочные элементы – K, Ca, Na, Rb, Cs, I, и в меньшей степени –
щелочно-земельные элементы – Sr (40-60 %), Co (30 %), Mg (10 %), Zn
(10 %), Ba (5 %). Трансурановые элементы и редкоземельные металлы в желудочно-кишечном тракте образуют труднорастворимые соединения и поэтому степень их всасывания очень низкая: Po – 6 %, Ru –
3 %, U–3-6 %, Pu – 0,01 %, Zr – 0,01 %.
На величину и скорость всасывания радионуклидов в ЖКТ влияют
количество поступившего радионуклида, биологическая доступность
РВ,
размер
и
вид
частиц,
возраст
животных
и другие факторы.
Между количеством поступившего радионуклида и процентом всасывания их существует обратно пропорциональная зависимость – чем
больше поступает радиоактивных веществ, тем меньший процент от
количества поступивших веществ всасывается.
С практической точки зрения важно, что корма, выращенные на
территории с одинаковой плотностью загрязнения, в расчете на 1 кормовую единицу накапливают различное количество радионуклидов.
Таким образом, при одной и той же плотности загрязнения территории радионуклидами размеры их поступления в организм сельскохозяйственных животных будут зависеть от характера кормопроизводства
в хозяйствах и от типа рациона, от конкретного состава рационов.
При пастбищном содержании животных определенное количество
радионуклидов может поступать в организм и с частицами земли и дернины, при вдыхании запыленного воздуха вместе с мокротой.
Биологическая доступность радионуклидов определяется растворимостью частиц в воде и в содержимом желудочно-кишечного тракта –
растворимость в желудочном соке, содержащем соляную кислоту,
обычно выше в 2-3 раза. Мелкие частицы по сравнению с частицами
крупных и средних размеров растворяются в большей степени.
52
Роль отдельных отделов желудочно-кишечного тракта в усвоении радионуклидов различна: главным местом всасывания (абсорбции)
радионуклидов
являются
двенадцатиперстная,
тощая, ободочная, подвздошная кишка, преджелудки жвачных
и желудки однокамерных животных, в убывающей последовательности.
Таблица 16
Ориентировочные данные о загрязненности кормов РВ в расчете
на 1 корм. ед., усл. ед.
Вид корма
Овес:
зерно
солома
Ячмень: зерно
солома
Пшеница яровая:
зерно
солома
Картофель
Свекла кормовая
Кукуруза на силос
Люцерна
Клевер
Трава луговая
Сено естественных сенокосов
Сено с окультуренных лугов
Корм. ед.
1,0
0,31
1,13
0,33
1,18
0,20
0,31
0,12
0,14
0,23
0,20
0,28
0,47
0,50
Содержится в 1 к. ед.
90
137
Sr
Cs
1 усл. ед.
1 усл. ед.
16
6,3
0,9
0,9
15,0
6,0
0,6
0,8
18,7
10,0
0,8
5,4
6,2
20,8
21,5
4,8
27,5
15,1
41,2
16,5
19,0
47,6
31,7
67,4
15,0
46,6
Примечание. Удельная радиоактивность места эксперимента, черноземной почвы,
составляла 4 10-10 и 310-11 Ки /кг при плотности загрязнения 1 Ки/км2 соответственно
90
Sr и 137Cs.
У молодых животных вследствие интенсивно протекающих обменных процессов всасывание всегда выше, чем у полновозрастных и старых животных.
Следует отметить, что всасываемость радионуклидов в большей степени зависит от тропности их по отношению к обычным минеральным
веществам, участвующим в обмене веществ.
Во время прохождения в ЖКТ альфа- и бета-излучающие радионуклиды облучают его стенку, а гамма-кванты достигают лимфатических узлов и внутренних органов, в это время ЖКТ становится критическим органом.
4.1.2. Ингаляционное поступление радионуклидов
Поверхность альвеол в 50 раз больше поверхности кожи, поэтому
ингаляционное поступление РВ в организм может вносить значитель53
ный вклад в общее поступление их в организм, особенно в первые дни
после радиоактивного загрязнения местности газообразными и аэрозольными коротко живущими продуктами ядерного распада в виде пыли,
тумана,
дыма.
Проникая
в легкие, растворимые радионуклиды быстро всасываются в кровь и
разносятся по органам, тканям; труднорастворимые РВ оседают в альвеолах, проникают в межальвеолярное пространство и лимфоузлы, которые становятся критическими органами для этих радионуклидов.
4.1.3. Поступление радионуклидов через кожу,
слизистые оболочки и раны
Этот путь поступления радиоактивных веществ может иметь место
при осаждении аэрозольных и твердых радиоактивных частиц на поверхности кожи, всасываемость через поверхность кожи может усиливаться при воздействии химических факторов (отравляющие вещества),
других физических факторов – высокой температуры и инфракрасных
лучей (ожоги кожных покровов), биологических факторов (бактериальные токсины и воздействие самих микроорганизмов). Через кожу и слизистые оболочки обычно всасываются газообразные радионуклиды йода,
трития, водорастворимые соединения плутония, газообразные радон и
торон. Критическим органом при этом пути поступления радионуклидов
являются кожа и слизистые оболочки.
4.2. Типы распределения радионуклидов в организме
сельскохозяйственных животных.
Группы радиотоксичности РВ
В реальной ситуации возможны различные варианты поступления
радионуклидов в организм животных, они могут поступать одно- и многократно. Поведение радионуклидов в организме животных определяется следующими факторами:
1) биогенной значимостью для организмов стабильных изотопов
поступающих радионуклидов, тропностью их к определенным тканям и
органам: например, кальций выполняет специфическую роль, всегда
входит в состав костной и других тканей, проявляет тропность к костной
ткани, йод имеет большую тропность к щитовидной железе;
2) физико-химическими свойствами радионуклидов – положением
элементов в периодической системе элементов Д.И.Менделеева, валентной формой радиоизотопа и растворимостью химического соединения,
способностью образовывать коллоидные соединения в крови и тканях и
другими факторами.
54
Основываясь на вышеперечисленных обстоятельствах, по типу распределения радионуклиды подразделяются на четыре основные группы.
Таблица 17
Типы распределения радиоактивных элементов в организме
Тип распределения
Равномерный (диффузный)
Скелетный (остеотропный)
Печеночный
Почечный
Тиреотропный
Элементы
Элементы 1 группы период. системы – Н, Li, Na, К,
Rb, Cs, Ru, Cl, Br и др.
Щелочно-земельные элементы:
Ве, Са, Sr, Ra, Zr, Ir, F и др.
La, Ce, Pm, Pu, Th, Mn и др.
Bi, Sr, As, U, Se и др.
I, Br, As
Орган, в котором происходит избирательное накопление радионуклидов и вследствие чего он подвергается наибольшему облучению и
повреждению, называется критическим.
Попавшие в организм радиоактивные изотопы так же, как
и стабильные изотопы элементов, в результате обмена выводятся из
организма с калом, мочой, молоком, яйцом и другими
путями. Период времени, в течение которого из организма выводится
половина поступивших радионуклидов, называется биологическим
периодом полувыведения (Тбиол.).
Убыль радиоактивных изотопов элемента из организма ускоряется
за
счет
радиоактивного
распада.
Период
времени,
в течение которого распадается половина исходного количества радионуклидов (согласно закону распада радионуклидов), называется физическим периодом полураспада и обозначается Тфиз. Таким образом, снижение количества радионуклидов в организме происходит за счет
биологических и физических процессов.
Время, в течение которого активность радионуклидов в организме
уменьшается вдвое, называется эффективным периодом полувыведения, обозначается Тэфф. Эффективный период выведения рассчитывается по следующей формуле:
Тэфф. = Тфиз  Тбиол./Тфиз. + Тбиол. .
Эффективный период для различных радиоактивных изотопов отличается широким разнообразием: от нескольких часов (для 24Na, 64Cu-)
и дней (для 131I, 32Р, 35S) до десятков лет (для 226Ra, 90Sr). Чем больше
эффективный период у изотопа, тем выше степень радиотоксичности.
55
4.3. Классификация радионуклидов по степени
их токсичности
Радиотоксичность – свойство радиоактивных изотопов вызывать
бо́льшие или ме́ньшие патологические изменения при попадании их в
организм. Она зависит от следующих их свойств:
1. Вида радиоактивного превращения. При альфа-распаде поглощенная доза при одной и той же активности в органе или ткани будет в
20 раз больше по сравнению с поглощенной дозой при бета-распаде,
следовательно, лучевое поражение в первом случае будет более выраженным.
2. Имеет значение величина энергии излучения радионуклидов –
при большей энергии степень радиопоражаемости выше.
3. В том случае, если изотоп при радиоактивном распаде дает начало новому радиоактивному веществу или целому семейству, повышение
суммарной мощности поглощенной дозы повышает радиотоксичность
элемента.
4. Имеет значение путь поступления радиоактивных веществ в
организм,
наиболее
опасен
пищеварительный
путь
поступления их.
5. Важно то, одно- или многократно поступает радиоактивное вещество в организм. При однократном поступлении концентрация их
вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается. При многократном поступлении концентрация радионуклидов остается высокой длительное время и соответственно возрастает радиопоражаемость организмов.
6. Имеет значение тип распределения радиоактивных элементов в
организме. При избирательном накоплении РВ в тех или иных органах и
системах последние являются критическими и наиболее радиопоражаемыми.
7. Время пребывания радионуклидов в организме определяет время
облучения тканей. Чем больше эффективный период полувыведения
радионуклидов, тем выше степень его радиотоксичности, так как суммарная доза при прочих равных условиях возрастает с увеличением
Тэфф.
В зависимости от среднегодовой допустимой концентрации радионуклидов в воде все РВ подразделяются на 5 групп.
Таблица 18
Классификация радионуклидов по степени радиационной опасности
Группа
Степень
радиотоксичности
Активность
Бк/л
Радионуклиды
Ки/л
56
А
Особо высокая
3,7-370
37-3700
10-10-10-8
10-9-10-7
Б
Высокая
В
Средняя
370-37103 10-8-10-7
Г
Малая
370-37103 10-8-10-7
Д

14,8 10 4
4  10-6
210
Pb, 226Ra, 232U, 238Pu, 230Th
Ru, 131I, 144Ce, 210Bi, 234Th, 235U, 214Pu,
90
Sr
22
Na, 32P, 35S, 36Cl, 45Ca, 59Fe, 60Co, 89Sr, 90Y,
92
Mo, 125Sb, 137Cs, 140Ba, 96Au
7
Be, 14C, 18F, 57Cr, 55Fe, 64Cu, 129Te, 195Pt,
197
Hg, 200Tl
Тритий (3H)и его химические соединения
106
4.4. Радиотоксикологическая характеристика 131I
Известны 24 радиоактивных изотопа йода с массовыми числами в
интервале 117-126 и 128-139, все они искусственные, являются продуктами ядерных реакций. В молодых продуктах ядерного деления (ПЯД)
содержатся коротко живущие изотопы 131I, 132I, 133I, 135I; через 1 неделю
уже обнаруживаются только изотопы 131I и 133I, через 2 недели – 131I.
Период физического полураспада 131I составляет 8,05 дня. Этот изотоп
является бета- и гамма-излучателем, по степени радиотоксичности относится к высоко токсичным РВ (группа Б). Реальные источники загрязнения окружающей среды следующие:
1) испытания ядерного оружия в атмосфере, в воде и под землей;
2) радиоактивные
отходы
промышленных
предприятий,
лаборатории, научно-исследовательских учреждений;
3) использование атомной энергетики в мирных целях и др.
Например, при делении 235U в ядерных реакторах накапливается до
2,5  104 Ки данного радиоизотопа на каждые 1 Мвт тепловой мощности.
Йод как химический элемент активно реагирует со многими веществами, образуя йодаты, перйодаты и йодиды. Пути поступления этого
элемента в организм животных следующие: через органы пищеварения
с кормом и водой, возможен ингаляционный путь поступления; поступление через кожу, слизистые оболочки, раны и др.
По биологическим свойствам данный элемент является активным
биогенным веществом, обладает большой способностью к миграции по
звеньям биологической цепи и включается в компоненты биосферы по
цепочке: почва – вода, флора – фауна и принимает участие в биологическом цикле обмена веществ.
В растениях йод прочно фиксируется крахмалом и практически не
удаляется с их поверхности при промывании водой. По размерам корневого поступления 131I превосходит 90Sr в 14 раз при произрастании на
гумусной почве и в 2 раза – на песчаной.
57
При попадании в организм он полностью всасывается в кровь и до
60 % откладывается в щитовидной железе (критический орган). Концентрация йода в других органах по отношению к концентрации в крови
распределяется следующим образом: кровь – 1; почки, печень, яичники
– 2-3; молоко – 5-15; щитовидная железа – 10000.
Из организма как стабильные, так и радиоактивные элементы йода
выводятся в результате обмена веществ с мочой, калом, молоком, а у
птиц – с яйцами. У лактирующих коров из 1 л молока выделяется около
1 % поступившего в организм за 1 день количества радиойода; в желток
куриных яиц при длительном поступлении переходит до 16 %, в белок –
до 1 % от суточного количества.
При выпасе на территории, однократно загрязненной 131I, пик выведения с молоком приходится на 3 сутки, затем наступает спад, через 3
недели выведение сокращается в 4 раза. Следует отметить, что выведение данного элемента с молоком снижает депонирование его щитовидной железой и снижает радиопоражаемость; величина депонирования и
выведения с молоком также зависит от уровня содержания в рационе
стабильного йода. Введение в рацион йодистого калия на 50 % снижает
депонирование щитовидной железой, на 70 % – депонирование в яйцах.
Таким же действием обладает хлористый калий – снижение депонирования в щитовидной железе на 90 %.
Токсическое действие радиоактивного йода проявляется, прежде
всего, в поражении щитовидной железы вплоть до разрушения (при
воздействии в больших дозах). При этом быстро появляются признаки
гипофункции щитовидной железы – потеря аппетита, угнетение, запоры, шелушение кожи и высыхание волоса и шерсти. Развиваются изменения в нервной и эндокринной системах, в кроветворной системе –
снижение количества нейтрофилов, лимфоцитов, развитие анемии.
Изменения гормональной регуляции вызывают снижение воспроизводительных качеств, глубокие нарушения функции яичников и семенников. Структурные и функциональные изменения в других органах
обуславливаются именно нарушением эндокринной регуляции со стороны
щитовидной
и
половых
желез, надпочечников и гипофиза.
4.5. Радиотоксиологическая характеристика Cs-137
Цезий – элемент первой аналитической группы в периодической
системе Д.И.Менделеева. Его химические соединения – хлориды, нитраты, карбонаты, растворимы в воде, поэтому хорошо всасываются в
желудочно-кишечном тракте (100 % резорбция), из которой током крови
разносятся по всему организму.
58
Из радионуклидов цезия наибольшую биологическую опасность
представляет 137Cs, ядра которого при бета-распаде излучают бетачастицы и гамма-кванты. Тфиз. = 30 годам, данный радиоизотоп долгоживущий, по степени токсичности относится к группе В – группе средней
радиотоксичности.
Выпадение
радионуклида 137Cs отмечается в течение ряда лет после ядерного взрыва,
загрязняет воду, почву, растительность.
В значительно большей степени сорбируется почвой (по сравнению
со 90Sr), поэтому выносится из нее с урожаем меньше, чем 90Sr; из влажных почв больше, чем из суходольных участков. В растения поступает
как через корневую систему, так и через наземные его части, в растениях распределяется равномерно, аналогично калию. В организм животных поступает с кормом, водой, воздухом, почвой через желудочнокишечный тракт и органы дыхания. С продуктами питания животного
и растительного происхождения, с водой, воздухом попадает
в организм человека.
Характер метаболизма сходен с обменом калия в организме и характеризуется высокой скоростью обмена в звене кровь–органы–ткани;
быстрым снижением концентрации в крови вследствие интенсивного
включения в органы и ткани, также вследствие выведения через экскреторные органы и молочную железу.
У животных 137Cs распределяется диффузно с преобладанием в
мышцах, во внутренних паренхиматозных органах. При поступлении в
организм лактирующих коров большое его количество оказывается в
молоке: при однократном пероральном поступлении его концентрация
нарастает в течение 24 часов, достигает максимума через 24-48 часов
после поступления, затем до 6-7 дня происходит медленное снижение его
концентрации.
Данный радионуклид выводится в процессе обмена веществ из организма с калом, мочой, молоком, яйцами и другими путями. Выведение изотопа у высокопродуктивных животных происходит интенсивнее
– при суточном удое в 20 л выводится 13 % суточного поступления, при
удое в 14 л – только 8,8 %. Эффективный период полувыведения (Т эфф.)
у лактирующих коров составляет 20-50 дней и зависит от состава рациона: чем больше в рационе грубых кормов, тем меньше радиоцезия
выводится с 1 л молока.
У кур специфическим способом выведения радионуклидов являются яйца – радиоцезий концентрируется, главным образом, в белке, в
желтке – в 8 раз меньше.
Из разных видов мяса максимальная концентрация наблюдается в
баранине, в говядине его содержание меньше в 2 раза, в свинине – в 3
59
раза, в оленине – в 10 раз больше. Высокая концентрация 137Cs в оленине обуславливается его высоким содержанием в многолетних мхах и
лишайниках, являющихся основным кормом для них. Летом концентрация радиоцезия в мясе оленей снижается, так как в рацион включается
однолетняя трава, содержащая меньше радионуклидов.
В суточном рационе молочного скота 137Cs не должно быть больше
1,3 мкКи, для мясного скота – 0,33 мкКи, для овец – 0,175 мкКи.
4.6. Радиотоксикологическая характеристика 90Sr
Стронций – щелочно-земельный элемент второй аналитической
группы. Имеет ряд радиоактивных изотопов – от 81Sr до 97Sr, но
наибольший интерес представляют 89Sr и 90Sr, образующиеся при делении
урана в ядерных реакторах и при ядерных взрывах как продукты ядерного деления.
90
Sr является бета-излучателем, Тфиз. = 28 лет, энергия
бета-частиц – 0,54 МэВ. По радиотоксичности относится к группе В.
Являясь аналогом кальция, радиостронций при поступлении в организм включается в минеральный обмен, все его соединения растворимы
в воде, поэтому активно включаются в компоненты биосферы, мигрируют по биологическим цепочкам и с продуктами растительного и животного происхождения попадают в организм животных и человека.
В организме радиостронций хорошо всасывается в ЖКТ
(5-100 %), значительное количество его откладывается в костях (остеотропный тип распределения), депонирование в мягких тканях составляет не более 1 %. Наибольшая концентрация наблюдается в участках костей, обладающих наибольшей зоной роста (в диафизе).
90
Sr выделяется из организма в основном с калом, а при ингаляционном поступлении – с мочой. Период полувыведения его из мягких
тканей составляет 2,5-8,5 суток, из костей – 90-154 суток; выделяется и
с молоком.
Благодаря специфике отложения радиостронция создаются такие
условия, когда облучается не весь организм, а преимущественно скелет
и костный мозг. Поэтому наиболее выраженные изменения возникают в
этих органах. В отдаленные сроки после радиационного поражения как
при однократном, так и многократном длительном поступлении радиостронция развиваются лейкозы, остесаркомы, новообразования желез
внутренней секреции, молочных желез. Существенное влияние излучение стронция-90 оказывает на спермиогенез и овогенез, состояние
функций печени и почек, иммунологическую реактивность овец.
В продуктах питания животного происхождения обычно регламентируется содержание радионуклидов стронция и цезия.
60
4.7. Токсикологическая характеристика иттрия
Иттрий – химический элемент III группы периодической системы
Д.И.Менделеева. Атомная масса 88,92 а.е.м. В соединениях иттрий
трехвалентен. Растворим в воде хлористый, азотистый и сенокислый
иттрий.
Практический интерес представляют 90Y и 91Y с периодами полураспада 64 ч и 58,8 дня соответственно. Изотоп 90Y
испускает бета-излучение с граничными энергиями двух спектров –
1,545 МэВ (99,78 %) и 0,34 МэВ (0,22 %), а также слабое гаммаизлучение с энергией 1,21 МэВ. Изотоп 91Y тоже практически чистый
бета-излучатель с двухкомпонентным спектром: E бета1 = 2,27МэВ
(Еср = 0,93МэВ) и Ебета2 = 0,513МэВ. Энергия сопровождающего гаммаизлучения 90Y составляет 1,76 МэВ. Иттрий извлекают из продуктов
деления
урана,
в
частности,
из облученных в реакторе отработанных тепловыделяющих элементов.
Радиоактивные изотопы иттрия имеют среднюю радиотоксичность.
На рабочем месте может использоваться препарат активностью
37  104 Бк (10 мкКи). В обычных условиях иттрий в организме не обнаруживается, но в случаях его поступления радиоактивный иттрий
наиболее интенсивно откладывается в костях (трабекулы, надкостница,
костный мозг, эндост), печени и селезенке, образуя при этом устойчивые высокомолекулярные комплексы с белками. Поэтому он длительное
время служит источником облучения тканей организма. Из желудочнокишечного тракта всасывается менее 1 % иттрия. Из организма выводится с калом и мочой, причем у старых животных в значительно
большем количестве. Для усиления выведения используют комплексоны: этилендиаминтетрауксусную или нитрилотриуксусную кислоты, с которыми иттрий образует устойчивые соединения.
4.8. Токсикологическая характеристика радия
Радий – радиоактивный химический элемент II группы периодической системы Д.И.Менделеева. Атомная масса 226,05. Основной изотоп
– 226Ra с периодом полураспада 1622 года. Этот изотоп принадлежит к
радиоактивному семейству 238U. При распаде 226Ra образуется изотоп
инертного газа 222Rn (радон), который, поступая в воздух, может представлять опасность. Изотоп 222Rn, в свою очередь, превращается в короткоживущий полоний и другие изотопы. Конечным продуктом распада 226Ra является стабильный свинец. Энергия альфа-излучения 226Ra и
61
его дочерних продуктов 4,78-7,68 МэВ. Энергия его гамма-квантов
0,18-2,19 МэВ.
Поведение радия в биосистемах имеет много общего с кальцием и
стронцием: несмотря на количественные различия, радий в виде ионов
поступает в растения из почвенного раствора. При увеличении в почве
содержания кальция уменьшается поглощение растениями радия.
Из желудочно-кишечного тракта всасывается 20-70 % радия. В организме распределяется в крови, костях и мягких тканях, из которых
более половины – в первые сутки.
Выведение его из организма происходит с калом (95 %), мочой
(5 %). Высокая токсичность радия обусловлена большим периодом полураспада,
большой
эффективной
энергией
распада
и выраженной остеотропнотью. Поражение радием характеризуется
анемией,
лейкопенией,
декальцификацией
костной
ткани
и нарушением его регенерации, лучевым пневмонитом, поражением
кожи. В отдаленные сроки наблюдаются остеосаркомы, пневмосклероз
и рак легких, бородавки и рак кожи, возможны опухоли других органов
и тканей. Минимальная активность 226Ra, допускаемая на рабочем месте, 3,7  103 Бк (0,1 мкКи) – группа А по радиотоксичности.
4.9. Токсикологическая характеристика плутония
Плутоний – радиоактивный химический элемент из группы актиноидов, имеет 15 изотопов. В очень малом количестве существует в
природе на поверхности Земли, образуясь из урана под действием
нейтронов космических лучей и нейтронов при делении урана. При
этом образуется долгоживущий изотоп 239Pu с периодом полураспада
24360 лет. Большое количество плутония получают в атомных реакторах
при
делении
урана
и используют для изготовления ядерных зарядов.
В почве плутоний прочно фиксируется и поступает в растения в небольших количествах. Поэтому основной источник поступления плутония в организм животных и человека – воздушный, через кожу или с
пищей при загрязнении кормов и продуктов питания. Из желудочнокишечного тракта всасывается менее 1 % поступившего плутония; он
депонируется в основном в костной ткани. При попадании на кожу растворимые соли плутония быстро всасываются, а нерастворимые депонируются в эпидермисе и транспортируются в региональные лимфоузлы. При ингаляции распределение плутония в легких сильно зависит от
размера и растворимости частиц. Растворимые соли (нитраты и хлориды) быстро всасываются и поступают в кровь. Нерастворимые частицы
могут годами находиться в легких. Их выведение происходит путем
62
медленного растворения или перемещения в бронхиальные лимфоузлы.
При этом происходит длительное облучение легочной ткани. Чем крупнее частица, тем неравномернее облучение. В зависимости от дозы облучения в легких могут развиться лучевой пневмонит, фиброз
и пневмосклерозы, гемангиосаркомы, мезателиомы и карциномы.
В желудочно-кишечном тракте изотопы плутония, поступающие с
кормом, всасываются в 25 раз лучше, чем из неорганической соли. После внутривенного введения плутония через 5 мин в крови его остается
50 %. Попавший в организм плутоний вызывает подавление миелоидного кроветворения, истощение лимфоидных фолликулов селезенки,
атрофию лимфоузлов, снижает продолжительность жизни эритроцитов
и т.д. Иммуногенез нарушается, так как подавляется образование антителобразующих клеток в лимфоузлах. Происходит образование
остеосарком.
Плутоний имеет выраженные гепатотропные свойства. Из крови до
45 % плутония депонируется в печени с периодом биологического полувыведения 20 лет. Уже через два-три месяца после поступления плутония возникает цирроз печени, а при высоких дозах – диффузный
некроз; возможны гематомы и аденомы желчных протоков. В семенниках он концентрируется в макрофагах интерстициальных тканей, а в
яичниках – в атретических фолликулах мозгового слоя.
Выводится в основном печенью и желчью.
Плутоний способен преодолевать плацентарный барьер, но в плаценте его концентрируется в 10 раз больше, чем в плоде.
Изотоп 238Pu (период полураспада 87,7 года) обладает высокой генетической эффективностью, индуцируя хромосомные аберрации. При
инкорпорации 238Pu локализация радиационных опухолей (остеосаркомы) зависит от возраста. У взрослых животных они локализуются в основном в конечностях, а у молодых – в голове или в позвонках.
4.10. Острая лучевая болезнь животных
при инкорпорации радионуклидов
Радиопоражаемость животных обычно наступает при поступлении
РВ в пределах 3-5 мкКи/кг. В зависимости от количества поступивших
радионуклидов
развиваются
4
степени
болезни:
1) легкая степень – 3 мкКи/кг;
2) средняя степень – 0,1-0, 5 мКи/кг;
3) тяжелая степень – 1,0-3,0 мКи/кг;
4) крайне тяжелая степень – более 3 мКи/кг.
63
При сочетанном радиационном поражении тяжелая степень ОЛБ у
крупного рогатого скота наступает при следующих условиях – внешнее
облучение 350 Р + внутреннее облучение 2 Ки, или 200 Р + 2,5 Ки соответственно.
Особенности течения острой лучевой болезни при инкорпорированном облучении следующие: в латентный период развивается
нейтрофильный лейкоцитоз со сдвигом влево на 20-25 сутки при легкой
степени, на 5-7 сутки при тяжелой степени. В период разгара болезни
наблюдается лимфоцитарная лейкопения (признак истощения органов
кроветворения), расстройство функции желудочно-кишечного тракта
вследствие язвенно-некротического энтероколита с кровавыми поносами, истощением. Характерны риниты, бронхиты, пневмонии (при поступлении РВ через органы дыхания), геморрагический синдром проявляется только кровоизлияниями в кишечнике. Выздоровление животных
затягивается обычно до 3 месяцев и более. Чаще всего при внутреннем
облучении
развивается
хроническая
лучевая болезнь с характерными симптомами поражения щитовидной
железы.
В зависимости от поглощенной щитовидной железой дозы развиваются следующие степени радиационного поражения крупного рогатого скота (по наблюдениям в зоне аварии Чернобыльской АЭС в 19861988 годах):
1) субклиническая форма радиационного поражения – до 100 рад;
2) легкая степень – 100-1000 рад;
3) средняя степень – 1000-10000 рад;
4) тяжелая степень – 10000 рад и более.
Субклиническая форма радиационного поражения характеризуется кратковременным повышением функции щитовидой железы, а затем
развивается ее неустойчивость. В отдаленный период у части животных
развиваются склеротические процессы, различные виды зоба, снижаются хозяйственно-полезные качества.
Легкая степень хронической лучевой болезни проявляется
внешне при неполноценном кормлении, плохом содержании и уходе,
беременности, родах. Проявляется неустойчивой картиной крови, снижением общей реактивности, снижением продуктивности, повышением заболеваемости, нарушением полового цикла, повышением процента
патологии
беременности
и приплода.
Периодически уменьшается содержание гормонов щитовидной железы и ТТГ гипофиза, повышение титра аутоантител к тканям щитовидной железы, печени, легких. Гистологически обнаруживается умеренная
64
атрофия щитовидной железы, появление кист в них. Прогноз для воспроизводства и молочной продуктивности сомнительный, для откорма –
благоприятный.
Средняя степень болезни проявляется снижением упитанности,
удоев, усиленным ростом волос (взъерошенность); нарушением полового цикла; утолщением кожи и повышением складчатости; преждевременным старением. При лабораторных исследованиях наблюдается
снижение количества лейкоцитов до 2,5-3 тыс. в 1 мм3 крови, тромбоцитов, эритроцитов, гемоглобина, лимфоцитов. Отмечается снижение до
30-50 % в крови гормонов щитовидной железы, повышение в 2-3 раза
концентрации ТТГ гипофиза, повышение титров аутоантител к тканям
щитовидной железы в сыворотке крови. Прогноз неблагоприятный –
потеря
хозяйственно-полезных
качеств
на
50-70 %,
животные в течение 5-6 месяцев подлежат убою.
Тяжелая степень проявляется снижением продуктивности, желтушностью кожных покровов, усиленным ростом волос, утолщением и
сухостью кожи, отеками межчелюстного пространства, подгрудка, суставов; нарушением половых циклов, часто происходят аборты, послеродовые осложнения, аномалии и болезни приплода.
При лабораторных исследованиях отмечается уменьшение количества тромбоцитов, лейкоцитов до 1-2 тыс. в 1 мм3 крови (лимфопения,
эозинофилия,
анемия,
протеинемия),
снижение
в 5-10 раз или полное отсутствие в крови йодсодержащих гормонов щитовидной железы. При патологоанатомическом исследовании выявляются полное разрушение и некроз поджелудочной железы, дистрофические изменения внутренних органов; гиперплазия лимфоузлов.
Прогноз неблагоприятный – животные подлежат убою.
РАЗДЕЛ 5
РАДИАЦИОННЫЕ ПОРАЖЕНИЯ ЖИВОТНЫХ
Ионизирующая радиация обладает сильным биологическим действием, на организменном уровне вызывает у всех млекопитающих и
птиц однотипную патологию – радиационные поражения в виде:
1) лучевой болезни различных нозологических форм;
2) лучевых ожогов – ранних поражений кожи;
3) отдаленных последствий радиационных поражений вследствие генетического действия ИИ.
65
5.1. Лучевая болезнь сельскохозяйственных животных
Лучевая болезнь – реакция организма на воздействие ионизирующей радиации, характеризующееся комплексом дозозависимых, последовательно развивающихся морфологических и функциональных изменений всех органов и систем.
Характер развития, тяжесть течения болезни зависит от вида лучевого воздействия, дозы облучения и ее мощности, кратности облучения,
индивидуальной и видовой радиочувствительности животных. Различают острую лучевую болезнь при внешнем, внутреннем (инкорпорированном) и сочетанном облучении; острую и хроническую форму болезни. Хроническая лучевая болезнь чаще всего развивается при
фракционированном внешнем в малых дозах облучении, при длительном поступлении радиоактивных веществ в организм сельскохозяйственных животных на территории, заряженной продуктами ядерного
деления (ПЯД) в субклинической, легкой, средней и тяжелой степени
тяжести.
5.1.1. Острая лучевая болезнь
сельскохозяйственных животных
при внешнем облучении
По тяжести патологических изменений выделяют 4 степени острой
лучевой болезни ОЛБ крупного рогатого скота:
1) легкая степень, развивается при поглощенной дозе 1,5-2,0 Гр;
2) средняя степень – 2-4 Гр;
3) тяжелая степень – 4-6 Гр;
4) крайне тяжелая степень – более 6 Гр.
Период формирования ОЛБ четко разделяется на 4 фазы или периода:
1 период – период первичных реакции;
2 период – латентный, скрытый период;
3 период – период разгара болезни;
4 период – период разрешения ОЛБ.
Острая лучевая болезнь легкой степени клинически выражена
слабо. Общее состояние животных остается удовлетворительной, при
физической нагрузке животные быстро устают, продуктивность снижается. Постоянные признаки болезни – уменьшение количества лейкоцитов в крови на 50-60 % и лимфопения. Эти изменения обнаруживаются
уже к концу первых суток и регистрируются в течение 3-4 недель. Исход болезни благоприятный, животные обычно выздоравливают.
66
Острая лучевая болезнь средней степени протекает с выраженными периодами заболевания. К концу первых суток первичная реакция
проявляется небольшим общим угнетением, животные стремятся уйти
из стада, часто ложатся, много пьют, плохо поедают корма. В периферической крови содержание лейкоцитов уменьшается на 50-70 %, снижается содержание эритроцитов, гемоглобина, эритроцитов и тромбоцитов. На 3-4 день общее состояние улучшается, появляется аппетит,
что свидетельствует о наступлении латентного периода заболевания.
При исследовании крови выявляют уменьшение числа лейкоцитов и
лимфоцитов. На 8-15-е сутки отмечается разжижение кала, а у некоторых животных – понос. Снижение удоев достигает 20-30 %. В период
разгара аппетит понижен, периодически исчезает жвачка, отмечают
состояние угнетения, тахикардию, одышку. Животные больше лежат,
на слизистой оболочке ротовой полости и глаз появляются точечные
кровоизлияния. Обычно с 20-25 суток улучшаются общее состояние,
аппетит, постепенно увеличивается число лейкоцитов крови – наступает
период восстановления. Гибель животных в этот период составляет 2530 %. При патологоанатомическом вскрытии устанавливают умеренные
геморрагии, изменения со стороны желудочно-кишечного тракта, легки,
лимфоузлов и других органах аналогичны.
Острая лучевая болезнь тяжелой степени характеризуется быстрым развитием. В период первичных реакции животные полностью отказываются от корма, с жадностью пьют воду, много лежат. У некоторых из них кратковременно повышается тактильная чувствительность.
Содержание лейкоцитов снижается до 20-25 % исходной величины на
третьи сутки. Затем на 3-14 сутки после воздействия наступает латентный период. Общее состояние животных несколько улучшается, но масса тела снижается. Изменения со стороны периферической крови прогрессируют и характеризуются лейкопенией до 15-25 % при абсолютной
лимфопении и нейтропении.
В период разгара болезни существенно ухудшается общее состояние животных – они угнетены, мало двигаются, отказываются от
корма, упитанность снижается. Иногда возможно кратковременное
повышение температуры тела, нередко наблюдаются отеки конечностей, подгрудка, межчелюстного пространства. Взрослые животные в
результате поражения внутренних органов принимают несколько необычные позы, горбятся. Постоянные устойчивые клинические признаки – одышка, хрипы, кашель, тягучие светлые, иногда с кровью, выделения из носовых отверстий, диарея. Период разгара болезни
продолжается до 30 дней, за этот срок масса тела животных снижается на 10 % и более, гибель животных наблюдается на 20-30 сутки. При
67
патологоанатомическом вскрытии обычно обнаруживаются множественные точечные и разлитые кровоизлияния в подкожной клетчатке,
серозных и слизистых оболочках и паренхиме органов. Регистрируют
выраженные изменения миокарда, легочной ткани, различные виды
пневмонии, отеки, полнокровие, дегенерацию печени, дряблость селезенки, воспаление слизистой кишечника. Лимфатические узлы, особенно брюшной полости и средостения, темно-красные на разрезе, структура их сглажена.
Улучшение общего состояния и восстановление функции органов
происходит в течение 6 месяцев и более, даже не достигая физиологической нормы.
Острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени клинически
проявляется спустя несколько часов после поражения. Животные
больше лежат, вялые, позывы на корм слабые, воду пьют. Отмечаются
взъерошенность
волосяного
покрова
и повышение тактильной чувствительности, общее угнетение и коматозное состояние. Расстройство пищеварения наблюдают у всех
животных с 3-5 дня, на 10 день начинается понос с примесью крови,
руминация и перистальтика кишечника отсутствуют.
Изменения в картине крови регистрируют с первых дней – через 2
суток число лейкоцитов составляет 25-30 %, на 10 сутки – 15-20 % от исходного количества. Перед гибелью содержание лейкоцитов достигает
0,9-1 тыс./мкл., угнетается фагоцитоз, увеличивается микробная обсемененность слизистой ротовой полости.
Средняя продолжительность жизни пораженного крупного рогатого
скота составляет 21-27 дней. При патологоанатомическом вскрытии
павших животных устанавливают выраженный геморрагический диатез,
изменения язвенно-некротического характера во внутренних органах и
лимфатических узлах.
Особенности острой лучевой болезни овец, наблюдаемые в процессе собственных экспериментов (ВНИВИ г. Казань, 1988-1992 гг.), представлены в таблице 19.
68
Таблица 19
Основные признаки ОЛБ взрослых овец
Степени
тяжести
Легкая
Средняя
Тяжелая
Кр. тяжелая
Дозы
1,5-3 Гр
3-4 Гр
4-6 Гр
свыше 6 Гр
1. ПЕРИОД ПЕРВИЧНЫХ РЕАКЦИИ
69
Продолжительность
Клинически нечеток, от
нескольких часов до
От нескольких часов до 1 суток
1 суток
Общее состояние
Удовлетворительное
Видимые слизистые оболочки
Бледно-розовые
Температура тела
В пределах нормы
СердечноБез изменений
сосудистая система
Без изменений. В перОрганы пищеваревые часы жажда. Аппения
тит сохранен
Периферическая
кровь
Абс. и относительный
нейтрофилез со сдвигом влево
Кроветворный
костный мозг
Некоторое увеличение
числа нейтрофилов.
Иммуннологические параметры
Тенденция к изменению
От нескольких часов до 2-3 суток
Удовлетворительное, у некоторой Кратковременное возбуждение
части – кратковременное возбуж- в первые 3-4 часа, затем угнетедение
ние
Гиперемированные с синюшным
Бледно-розовые
оттенком
Кратковременное повышение до
В пределах нормы
41 0С
Тахикардия, пульс слабого наполУчащение пульса
нения и напряжения
Аппетит значительно снижен в
В первые 24 часа жажда, Аппетит
первые сутки, потребление воды
сохранен
повышенное
Кратковременный нейтрофилез со
Абс. и относит. нейтрофилез со
сдвигом влево, гиперсегментоз
сдвигом влево, лимфопения на 25ядер их. Лимфопения на 40-50 %
30 % от базисного значения
от базисного значения
Некоторое угнетение миелопоэза, Ускорение созревания клеток,
увеличение числа зрелых нейтро- увеличение числа зрелых и пофилов
гибших клеток
Тенденция к их изменению
Повышение титра аутоантител к
ЛСЭ до 1-1,5 баллов, повыше-
Сразу с момента облучения до 3-4
суток
Кратковременное возбуждение,
переходящее в угнетение или
сразу угнетение
Синюшные, отечные
Повышение в первые сутки до
40,5-41,0 0С
Тахикардия, пульс слабого наполнения и напряжения
Жажда. Аппетит снижен в течение
всего периода
Прогрессирующая лейкопения,
лимфопения, нейтропения; гиперсегментоз ядер нейтрофилов
Прогрессирующее опустошение за
счет молодых форм клеток всех
ростков кроветворения
Пов-ние титра аутоантител к ЛСЭ
до 2-2,5 баллов, ув-ние отн. со-
Степени
тяжести
Легкая
Средняя
Дозы
1,5-3 Гр
3-4 Гр
Продолжительность
Общее состояние
70
Периферическая
кровь
Кроветворный
костный мозг
Иммуннологические параметры:
2-5 дней
Тяжелая
4-6 Гр
ние процента содержания АОК в
крови до 3,5-4,5 %. Повышение
уровня ЦИК на 10-15 %, концентрации IgM на 10-15 %, снижение
содержания Ig G и Ig A на 5-15 %
2. ПЕРИОД СКРЫТОГО ТЕЧЕНИЯ БОЛЕЗНИ
15 дней и более
10-12 дней
Кр. тяжелая
свыше 6 Гр
держания АОК до 5-8 %, снижение уровня ЦИК на 10-15 %, концентрации IgM на 10-20 % и IgG и
Ig A на 5-15 %
7-10 дней
Тяжелое, наблюдается быстрая
Удовлетворительное. Появляются утомляемость, вялость, овцы
Удовлетворительное.
Удовлетворительное. Масса тела признаки эпиляции – шерсть легко больше лежат. Сильная эпиляция в
Масса тела не снижаетвыдергивается. Снижение массы области спины и
снижается на 1-1,5 кг
ся
тела на 2-3 кг
шеи, уменьшение массы тела на
3,5-5 кг
Лейкопения до 4-5
Глубокая лейкопения со 2 дня до
Лейкопения до 1,5-3,5 тыс./мкл,
тыс./мкл., в основном Лейкопения до 3-3,5 тыс./мкл.,
1-1,5 тыс./мкл., лимфопения до 5снижение абсолютного числа
за счет лимфоцитов.
лимфопения до 20-25 %, снижение
10 %, абсолютная нейтропения до
лимфоцитов до 15-20 %, нейтроОтносительный
абс. количества нейтрофилов до
10-20 % от базисного уровня.
филов – до 25-30 % от базисного
нейтрофилез со сдви- 35-40 % от базисного уровня
Относительный нейтрофилез до
уровня
гом влево
60-70 % со сдвигом вправо
Резкое уменьшение числа клеток Резкое опустошение со 2-5 дня
Уменьшение общего числа клеток за счет молодых форм миэлоидно- числа клеток, исчезновение миэУвеличение содержаза счет молодых форм миэлоидно- го ряда до 8-12 % при резком
лобластов, промиэлоцитов и прония нейтрофилов со
го ряда до 10-16 %, увеличение
увеличении сегментоядерных
эритробластов, прогрессирующее
сдвигом в сторону
числа эритроцитарных элементов нейтрофилов до 20-26 %, умень- к 10 дню. Преимущественно созрелых форм
шение % про- и эритробластов,
держатся зрелые гранулоциты и
до 75-90 %
нормобластов
нормобласты.
1,0-1,5балла
1,5-2,0 балла
2,0-3,0 балла
3,0-3,5 балла
Степени
тяжести
Легкая
Средняя
Тяжелая
Кр. тяжелая
Дозы
титр АА к ЛСЭ
1,5-3 Гр
3-4 Гр
4-6 Гр
свыше 6 Гр
Отн. число АОК
3.8-4,0 %
3,5-4,0 %
3,0-3,5 %
5,0-8,0 %
Повышение на 20-25 % в начале
Уровень ЦИК, в %
Повышение на 15-20 % периода, затем снижение на 15к базисному
20 %.
Повышение на 10-15 % в начале
периода, а затем снижение на 15- Снижение на 20-25 %.
20 %.
Содержание иммунноглобулинов: Повышение на 20-30 % Повышение на 15-20 %
IgM
Повышение на 15-25 %
Снижение на 15-25 %
71
Ig G
Снижение на 15-20 %
Снижение на 15-20 %
Снижение на 25-35 %
Снижение на 35-45 %.
Ig A
Снижение на 15-20 %
Снижение на 15-25 %
Снижение на 40-45 %
Повышение на 10-15 %
Сумма Ig
Снижение на 10-20 %
Снижение на 20-25 %
Снижение на 25-35 %
Снижение на 35-45 %
3. ПЕРИОД РАЗГАРА БОЛЕЗНИ
Продолжительность
От нескольких дней до
3-5 недель
двух недель
Начинается внезапно, длится от 5
до 25 дн.
Тяжелое, наблюдается длительное
угнетение. Животные малопоУдовлетворительное, Средней тяжести. Отмечается
Общее состояние кратковременное угне- периодическое угнетенное состо- движны, встают неохотно, больше
лежат, при движении пошатыватение
яние
ются
Возможно повышение за 2-3 дня
Температура тела В пределах нормы
В пределах нормы
до гибели, перед гибелью – снижение до 37,5-38,0 0С
Эпиляция вплоть до полного
Эпиляция на спине, лопатках, шее.
оголения, за исключением лицеКожа и шерстный Без заметных измене- Иногда эпиляции нет, но шерсть
вой части и нижней части живота
покров
ний
выдергивается при физическом
и конечностей. Множественные
воздействии руками
кровоизлияния, болезненность
Начинается внезапно, длится 5-20
дней
Очень тяжелое, наблюдается
сильное угнетение, животные
встают очень редко даже при
физическом воздействии на них
Перед летальным исходом снижение
Обширная эпиляция. Множественные кровоизлияния
Степени
тяжести
Легкая
Средняя
Тяжелая
Кр. тяжелая
Дозы
1,5-3 Гр
3-4 Гр
4-6 Гр
Синюшные, разлитые множественные кровоизлияния, катаральный
ринит с истечениями серозногнойного характера, язвеннонекротический стоматит
Частичный отказ от корма, возможен жидкий кал с примесью слизи, крови, непереваренных остатков корма
Одышка, истечение из носовых
ходов серозно-гнойного характера, хрипы, притупленность перкуторного звука. Бронхопневмония
свыше 6 Гр
Видимые слизистые оболочки
Без заметных изменений
Гиперемированные, точечные
кровоизлияния
Без заметных изменеЧастичный отказ от корма, разОрганы пищеваре- ний, иногда дисфункжижение кала, усиление периния
ция кишечника в виде
стальтики кишечника
поноса
Одышка, истечение из носовых
Без заметных измене- ходов серозного характера, у
Органы дыхания
ний.
ослабленных животных бронхопневмония
Синюшные с обширными геморрагиями, эрозиями, язвами
Полный отказ от корма, кровавый
понос
72
Сильная одышка
вплоть до отека легких перед
летальным исходом. Обширная
бронхопневмония
Пульс резко учащен, слабого
СердечноБез заметных измене- Тахикардия, пульс слабого напол- Тахикардия, пульс слабого напол- наполнения и напряжения, явлесосудистая система ний
нения
нения и напряжения
ния сердечно-легочной недостаточности вплоть до отека легкого
Выраженная лейкопения до 0,5Резкая лейкопения до 0,3-1,0
Лейкопения до 50-60 %
Выраженная лейкопения до 1,5-2 2,5т./мкл., лимфопения до 0,5тыс./мкл, почти полное исчезновеот базисного уровня,
0,8т./мкл.
нейтропения
до
0,5тыс./мкл., лимфопения до 0,7-0,8
ние нейтрофилов. Снижение числа
Периферическая лимфопения до 1,5-2.5
1,5тыс/мкл., относительный нейтротыс./мкл.,
филез со сдвигом вправо. Уменьше- эритроцитов на 20-25 % и содеркровь
тыс.в 1 мкл. Относиотносительный нейтрофилез со ние числа эритроцитов на 15-20 % от жания гемоглобина на 30-40 % от
тельный нейтрофилез
сдвигом вправо.
базисного уровня. Анемия выражена базисного уровня. Выраженная
со сдвигом вправо.
анемия перед летальным исходом
перед летальным исходом
Кроветворный
костный мозг
Признаки раздражения
– увеличение % сегментоядерных нейтрофилов, увеличение
числа митозов
Умен. числа клеток до 12-30
тыс./мкл., снижение молодых
форм миэлоидного и увеличение % эритроцитарного ряда до
85-95 %, начало восстановления
гемопоэза через 15-20 дней
Опустошение костного мозга до 67 тыс./мкл. пунктата, в миэлоОбщее угнетение и истощение
кроветворения, отсутствие мито- грамме до 20-25 % зрелых
зов
нейтрофилов и 60-70 % нормобластов, отсутствие митозов
Степени
тяжести
Легкая
Средняя
Тяжелая
Кр. тяжелая
Дозы
1,5-3 Гр
3-4 Гр
4-6 Гр
свыше 6 Гр
Иммуннологические параметры:
Титр антител к
ЛСЭ
2,0-2,5 балла
2,5-3,0 балла
3,0-4,0 балла
3,5-4,5 балла
Отн. содержание
АОК
3,2-3,5 %
2,8-3,0 %
3,0-3,5 %
8,0-10,0 %
Снижение на 15-20 %
Снижение на 15-25 %
Снижение на 30-40 %
Повышение на 10-15 %
Снижение на 20-25 %
Уровень ЦИК в %
Снижение на 15-20 %
к базисному
Содержание иммуноглобулинов в %
Повышение на 35-40 % Повышение на 25-35 %
к базисному
73
Ig M
Ig G
Понижение на 20-25 % Снижение на 20-30 %
Снижение на 25-35 %
Снижение на 50-55 %
Ig A
Снижение на 10-15 %
Снижение на 15-20 %
Снижение на 25-30 %
Снижение на 20-20 %
Сумма Ig
Снижение на 10-15 %
Снижение на 15-20 %
Снижение на 25-30 %
Снижение на 35-45 %
Исход
Выздоровление
Гибель отдельных животных
Гибель 50-75 % животных
Гибель 90-100 % животных
5.1.2.1. Патологоанатомическая картина ОЛБ овец
При вскрытии трупов павших животных выраженность патологоанатомических изменений зависит от степени тяжести, длительности и
периода течения ОЛБ. В период разгара наиболее характерными признаками будут эпиляция, множественные кровоизлияния, воспалительно-некротические очаги на коже и видимых слизистых оболочках; в
плевральной полости скопление серозно-фибринозного или геморрагического экссудата, кровоизлияния различного характера и величины на
диафрагме, плевре, под эпикардом, особенно по ходу кровеносных сосудов и реже в эндокарде, дыхательных путях и в долях легких. В легких обнаруживаются воспалительно-некротические очаги и явления
лейкопенической пневмонии; в брюшной полости скопление кровянистой жидкости, на серозных и слизистых оболочках желудка и кишечника также кровоизлияния различного характера и величины. Стенки
желудка и кишечника отечны, в слизистой оболочке обнаруживаются
очаговые некрозы и язвы. В просвете кишечника жидкое, часто с примесью крови, содержимое. В печени – полнокровие, в корковом слое
почек, околопочечной клетчатке, лоханке и в слизистой оболочке мочевых путей – кровоизлияния. Селезенка уменьшена, при ее микроскопии
обнаруживается резкое обеднение клеточной пульпы клеточными элементами. Костный мозг имеет вид кровянистой массы, содержит в основном жировые, ретикулярные и плазматические клетки.
5.1.2.2. Иммунобиологические аспекты острой
лучевой болезни овец
Радиационное воздействие в различных дозах – от малых до абсолютно летальных – вызывает глубокие сдвиги в иммунобиологической
реактивности овец. Направленность и степень этих изменений определяются величиной дозовой нагрузки: малые дозы повышают общую
иммунобиологическую активность, а облучение в дозах, достаточных
для развития лучевой болезни, приводят к ее ослаблению или угнетению. При оценке тяжести острой лучевой болезни весьма важное диагностическое и прогностическое значение приобретает изучение клеточных
и гуморальных факторов иммунной реактивности: содержания Т- и Влимфоцитов,
аутоантител,
уровня
циркулирующих
иммунных комплексов и иммуноглоблинов различных классов.
Напряженность аутоиммунных процессов у овец, определяемых
титром аутоантител к лизату собственных эритроцитов (по реакции Уанье) и содержанием клеток – аутогемолизинов (анителообразующих
клеток),
характеризуется
стабильностью
74
в период первичных реакций при легкой и средней тяжести,
а при тяжелой и крайне тяжелой степени болезни она статически значимо возрастает уже к 3-4 суткам, а в период разгара болезни достигает
пиковых значений, имеющих неблагоприятное прогностическое значение.
Способность организма пораженных животных к элиминации лучевых аутоантигенов, образующихся как в процессе первичного воздействия гамма-лучей, так и в процессе вторичных аутоиммунных реакций,
выражается уровнем циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК).
Для овец при воздействии гамма-лучей в дозах, вызывающих ОЛБ легкой и средней степени тяжести, характерны повышение уровня ЦИК в
латентный период на 15-25 % и снижение концентрации иммуноглобулинов классов G и A на 15-25 %, а в период разгара болезни – снижение
уровня ЦИК на 15-20 %, концентрации Ig G и Ig A – на 20-30 % от базисных значений, что, по-видимому, свидетельствует об активной элиминации продуктов тканевого распада и нахождении их в составе ЦИК
в периферической крови и других биологических жидкостях, вследствие
чего осаждение иммунных комплексов на тканях незначительно.
При гамма-облучении в дозах, вызывающих ОЛБ тяжелой степени,
уровень ЦИК в начале латентного периода незначительно повышается
(на
10-15 %).
Затем
динамично
снижается
и в период разгара его уровень ниже на 15-25 % от базисного. Концентрация иммуноглобулинов снижается в период первичных реакции на
15-20 %.
У
овец,
пораженных
гамма-лучами
в дозе свыше 600 рад (крайне тяжелая степень ОЛБ), развивается дисиммуноглобулинемия: содержание Ig M снижается на 25-25 %, Ig G –
на 50-55 %, концентрация Ig A повышается на 20 – 30 % от базисных
значений; уровень ЦИК динамично снижается с 5 суток после гаммавоздействия и в период разгара болезни он ниже на 30-40 % от базисного.
Для пораженных гамма-лучами овец характерно возрастание концентрации поливалентного, высокореакционноспособного (в реакции
антиген + антитело) иммуноглобулина класса М. Его уровень повышается с 5 суток после воздействия, достигает значительного уровня
(0,750-0,800 мкг./мкл.) в период разгара острой лучевой болезни при
воздействии в дозах, вызывающих ОЛБ легкой и средней степени тяжести.
При ОЛБ тяжелой степени уровень Ig M повышается до 0,680-0,700
мкг./мкл., а при развитии ОЛБ крайне тяжелой степени снижается на 1525 % от базисных значений в периоды латентный и разгара.
У овец, переболевших легкой степенью острой лучевой болезни, в
период с 60 по 120 сутки после гамма-воздействия отмечается превы75
шение уровня Ig M на 10-15 %, уровня Ig G – на 5-10 % от базисных
значений, что свидетельствует об антигенной стимуляции иммунной
системы организма продуктами тканевого распада .
У выживших животных, (при ОЛБ средней и тяжелой степени тяжести) через 2-4 месяца после гамма-воздействия отмечается стабилизация уровня ЦИК, а содержание иммуноглобулинов остается ниже на
20-30 % от базисного значения.
5.1.2.3. Срок гибели животных
При однократном облучении в дозах более 10 Гр срок гибели овец
составляет от 1 до 7 дней, во всех других случаях ОЛБ тяжелой и
крайне тяжелой степени летальные исходы наблюдаются на протяжении
30 дней после облучения, большая часть животных погибает между 14 и
28 днями. Как правило, молодняк погибает в более ранние сроки после
облучения.
5.1.2.4. Хозяйственно-полезные качества животных
Животные, получившие летальные дозы ионизирующей радиации,
имеют срок жизни до 30 дней (первая категория), но их продуктивные
качества могут иметь интерес в плане их использования в непосредственный период после воздействия в процессе сортировки в зонах радиационного поражения.
Молочная продуктивность коров в первые 10-12 дней после радиационного
воздействия
снижается
в
период
первичных
реакций и в латентный период на 10-25 %, а в последующие
сроки развития ОЛБ резко уменьшается или отсутствует.
Мясная продуктивность откормочных животных изменяется более
значительно, снижение живой массы достигает в период разгара болезни 10-30 % в зависимости от вида животных, при этом отмечаются резкое
истощение
и
снижение
упитанности
до тощих кондиций. Исходя из этого, животные с ОЛБ тяжелой и крайне
тяжелой степени должны использоваться в более ранние сроки после воздействия.
Шерстная продуктивность овец этой категории страдает наиболее
глубоко вследствие интенсивной эпиляции.
Яйцекладка у кур-несушек, подвергшихся воздействию летальных
доз радиации, прекращается в течение ближайших 5-7 дней.
У животных, выживших после облучения в летальных и сублетальных дозах (вторая категория), имеют значение снижение и сроки, уровни восстановления продуктивности в последующие периоды, воспроизводительные качества. У коров закономерности снижения молочной
76
продуктивности те же самые, восстановления полной молочной продуктивности обычно не наблюдается, в целом за лактацию она снижается
на 15-18 %. Выжившие откормочные животные в своем росте уступают сверстникам даже при создании им благоприятных условий
содержания и кормления.
5.2. Лучевые (радиационные) ожоги животных
Лучевые ожоги вызываются преимущественно внешним облучением бета- и гамма-частиц вследствие их невысокой проникающей способности при осаждении на кожу животных. Наиболее выраженные поражения развиваются у животных с коротким и редким волосяным
покровом (свиньи), у других животных в областях тела с безшерстным,
безволосяным покровом.
Наибольшая поражаемость развивается в первые две недели после
осаждения радиоактивных веществ (поглощается 65 % энергии) в основном за счет короткоживущих радионуклидов.
В течение лучевых ожогов различают четыре периода:
1) период первичных реакций;
2) скрытый латентный период;
3) период острых воспалительных реакций;
4) период восстановления.
По тяжести поражения дифференцируют 4 степени тяжести:
1) легкая степень – развивается при поглощенной дозе 5 Гр;
2) средняя степень – при поглощенной дозе 5-10 Гр;
3) тяжелая степень – при поглощенной дозе 10-30 Гр;
4) крайне тяжелая степень – при поглощенной дозе более 30 Гр.
Период первичных реакций проявляется через несколько часов или
2-3 суток в зависимости от тяжести поражения кожи в виде гиперемии,
отека пораженных участков, болезненности, зуда.
Скрытый латентный период длится от нескольких часов до двух
недель, характеризуется повышенной потливостью, болезненностью
кожи.
Третий период болезни характеризуется выраженной воспалительной реакцией кожи, которая проявляется при легкой степени умеренной гиперемией и эритемой, незначительной эпиляцией и шелушением поверхностных слоев эпидермиса, отеком видимых слизистых
оболочек. Продолжительность этого периода при средней степени поражения 3-4 недели, характеризуется выраженной болезненностью, гиперемией, отеком поврежденной кожи и развитием эрозии и дистрофических изменений кожи. Повышается температура тела.
77
Тяжелая степень поражения характеризуется резко выраженной болевой и воспалительной реакцией в виде гиперемии, отека кожи, образования пузырьков, эрозии и язв на коже. Общие клинические признаки
– повышение температуры тела, увеличение региональных лимфатических узлов; в крови обнаруживается нейтрофильный лейкоцитоз, моноцитоз, эозинофилия, тромбоцитоз, ретикулоцитоз, ускорение СОЭ.
В сыворотке крови регистрируется уменьшение общего содержания
белков и липидов.
При крайне тяжелой степени поражения все вышеперечисленные
признаки сильно выражены, развиваются дополнительно глубокие гнойно-некротические процессы.
Период восстановления наступает при легкой степени поражения
через 1-2 месяца, при средней – 3-4 месяца, при тяжелой степени –
через несколько месяцев или лет.
5.3. Отдаленные последствия радиационного поражения
Отдаленные последствия ИИ возникают как после местного, так и
после общего внешнего и внутреннего облучения спустя длительное
время (месяцы – десятки лет). Различают неопухолевые и опухолевые
формы отдаленных последствии.
Неопухолевые формы отдаленных последствий включают
в себя:
1) гипопластические состояния;
2) склеротические изменения;
3) дисгормональные состояния.
Гипопластические состояния развиваются в кроветворной ткани,
слизистых оболочках органов пищеварения, дыхательных путей, в коже
при
длительном
накоплении
больших
доз
(3-10 Гр) при внешнем и инкорпорированном облучении. Эти состояния
проявляются гипо- и гиперхромной анемией, лейкопенией, атрофией
слизистой оболочки желудка, кишечника, гипо- или анацидными гастритами, атрофией половых желез и бесплодием.
Склеротические процессы – для этой формы отдаленных форм характерны обширные и ранние повреждения сосудистой сети облученных органов; развитие очаговых или диффузных разрастаний соединительной ткани на месте погибших паренхиматозных клеток. Эти
процессы проявляются как цирроз печени, нефросклероз, хронические
лучевые дерматиты, атеросклероз, лучевые катаракты, поражения нервной системы. Наиболее часто развивается радиационная катаракта – при
общем однократном облучении D0 = 2 Гр, при местном фракционированном облучении D0 = 4-5 Гр.
78
Дисгормональные состояния развиваются вследствие опосредованного действия ИИ. Они проявляются в форме ожирения, исхудания, гипофизарной кахексии, несахарного мочеизнурения; у самок – кистозными изменениями яичников, нарушением секреторной и гормональной
функции, гиперплазией слизистых оболочек и паренхимы молочной железы, альдостеронизмом. Очень часто развивается гипофункция или
дисфункция щитовидной железы, паратиреодный синдром, приводящие
к фиброзной остеодистрофии; сахарный диабет.
Результат отдаленных последствий – сокращение продолжительности жизни. Пороговая доза для млекопитающих по этому признаку
D0 = 0,04 Гр. У человека на каждые 0,01 Гр сокращается продолжительность жизни при однократном облучении на 1-15 суток, при хроническом облучении – на 0,08 суток (Даренская Н.Г.).
Опухолевые формы отдаленных последствий. Накопленный экспериментальный материал свидетельствует, что под влиянием облучения могут возникать новообразования практически во всех органах: но
наиболее частыми следует считать злокачественные опухоли кожи, костей, эндокринно-зависимые опухоли молочной железы и яичников,
щитовидной железы; лейкозы. Опухолевые формы возникают чаще всего при инкорпорировании альфа- и бета-излучателей, при общем нейтронном облучении.
Прямые экспериментальные данные показали, что существует линейная зависимость между дозой и частотой индукции опухолей. В области малых доз порога канцерогенного действия не существует, по
этому поводу Национальный комитет по радиационной защите (НКРЗ)
нашей страны, основываясь на решениях Международного комитета по
радиационной защите (МКРЗ) и Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) при ООН, вынес специальное решение, согласно которому дополнительное облучение в любой, сколь угодно малой
дозе сопряжено с дополнительным, отличным от нуля, риском канцерогенеза. Это признание основывается на двух аргументах. Во первых, на
экспериментальных радиобиологических данных, в которых показана
способность даже единичных актов ионизации вызывать нарушения в
наследственном аппарате клетки, в том числе мутации, ведущие к онкогенной трансформации клетки. Во вторых, на современных представлениях
о механизме канцерогенеза. Из этих представлений следует,
что в основе развития опухоли лежит одиночная онкогеннотрансформированная клетка, способная к нерегулируемому делению и
неразличимая для иммунного надзора. Явление онкогенной трансформации – процесс вероятностный.
79
Согласно современным представлениям о природе канцерогенеза, в
основе ракового перерождения клетки лежит изменение основы ее
наследственного аппарата – молекулы ДНК, приводящее к активации
онкогена. Такую активацию могут вызвать физические факторы (ионизирующее и ультрафиолетовое излучения), химические (канцерогены),
биологические
(вирусы
и гормоны); она спонтанно возникает и при обычной жизнедеятельности клеток, связанных с пролиферацией и старением. Большое значение
в канцерогенезе могут иметь промоторы – вещества и факторы, дающие
толчок к пролиферации онкогенно-трансформированной клетки, а также
проканцерогены – вещества, способствующие преобразованию метаболитов в канцерогены и облегчающие последним контакт с клеткой. Ионизирующие излучения являются лишь одним из многих канцерогенных
факторов, воздействующих на биологические объекты в реальной жизни,
которые разрушают депрессивный ген, подавляющий развитие онкогена.
РАЗДЕЛ 6
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЕДЕНИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА НА
ТЕРРИТОРИИ,
ЗАГРЯЗНЕННОЙ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
В основе стратегии применения мер ветеринарной противорадиационной защиты лежит обеспечение радиационной безопасности населения и сельскохозяйственных животных.
Обеспечение радиационной безопасности сельскохозяйственных
животных основано на принципе нормирования – не-превышение порога допустимых доз облучения животных от всех источников ионизирующих излучений, допустимых уровней радионуклидного загрязнения
кормов для животных и получаемой от них продукции; принципе оптимизации – поддержании на возможно низком уровне доз облучения животных
и степени загрязнения животноводческой продукции.
Радиационная безопасность животных обеспечивается: регламентацией условий функционирования всех отраслей животноводства, режимов работы персонала и проживания населения на радиоактивно загрязненной территории, проведением комплекса мер организационного,
ветеринарно-санитарного, ветеринарно-гигиенического характера; осу80
ществлением органами ветеринарной службы и гражданами мероприятий по соблюдению правил и норм ветеринарного законодательства
на территории, загрязненной радионуклидами; информированием
сельского населения о радиационной обстановке и обучением персонала
общественных и индивидуальных животноводческих хозяйств по обеспечению радиационной безопасности животных.
Введение ветеринарных противорадиационных мероприятий
(уровни вмешательства) на радиоактивно загрязненных территориях
обеспечивается решением компетентных органов управления.
Основной целью введения какого-либо мероприятия должно быть
сохранение
здоровья
сельскохозяйственных
животных
и производство нормативно-чистой продукции животноводства с
наименьшими затратами, насколько возможно, и с минимальными побочными эффектами.
6.1. Особенности ведения сельского хозяйства
в ближайший период после выпадения
радиоактивных осадков
До выяснения радиационной обстановки и получения необходимых
инструкций, специальных указаний нужно укрыть население и обслуживающий персонал в защитных сооружениях на 2-4 дня (до получения
результатов и информации об уровнях радиации на местности). За этот
период происходит значительное уменьшение радиоактивности.
Таблица 20
Снижение радиоактивности продуктов ядерного деления
с течением времени, в условных единицах
Время после
взрыва, ч
0,5
1
5
10
11
24
Относительный уровень Время после взрырадиации, %
ва, ч
240
30
100
48
14,5
60
6,3
72
5.6
96
2,2
120
Относительный уровень
радиации, %
1,69
0,96
0,73
0,59
0,42
0,32
Животных в этот период необходимо загнать в помещение, принять
меры по предотвращению выпаса скота на загрязненных пастбищах,
попадания РВ в помещение через вентиляционные системы. Продолжительность стойлового безвыгульного содержания скота определяется
конкретной радиационной обстановкой и периодом года. При радиоактивных выпадениях в зимне-стойловый период проблем с кормлением
81
скота не должно быть, если заготовлено достаточное количество кормов. Если какие-то корма подвергаются под открытым небом радиоактивному загрязнению, поверхностный слой кормов легко удалить до
начала использования.
Более сложные вопросы в животноводстве возникают при выпадении РВ в летне-пастбищный период, особенно в молочном скотоводстве. Для производства молока с низким содержанием радионуклидов
рекомендуется сформировать группу высокопродуктивных животных и
скармливать им в условиях стойлового содержания заведомо чистые в
отношении РВ кормов (силос, сенаж, грубые и концентрированные
корма, заготовленные на зимний стойловый период). При отсутствии
запасов этих кормов в последующие периоды после загрязнения РВ
нужно организовать зеленый конвейер из посевов озимых, многолетних
и однолетних трав, прежде всего, с культурных угодий, так как при выпасе молочного скота на естественных пастбищах с низким запасом
биомассы вместе с травой и дерниной в организм животных и в продукцию животноводства поступает больше радионуклидов.
6.1.1. Деление территории,
загрязненной радиоактивными веществами,
на отдельные зоны
С получением данных радиационных разведок и с учетом уровня
загрязненности территории РВ, они подразделяются на отдельные зоны.
Все мероприятия по ведению сельского хозяйств ведутся с учетом этих
зон, т.е. уровня радиационного загрязнения территории.
При аварии на предприятиях ядерной промышленности выделяют
следующие зоны (первая цифра по «Ветеринарным правилам обеспечения
радиационной
безопасности
животных
и продукции животного происхождения ВП 13.7.13» от 12 июля 1999 г.;
вторая по НРБ – 99 – «2.6.1. Ионизирующее излучение. Радиационная
безопасность. Нормы радиационной безопасности. СП 2.6.1. 758-99.»):
1) зона выборочного радиационного контроля – уровень внешнего радиационного фона на границе зоны не более 0,03 мР/ч (возможная
величина
годовой
эффективной
дозы
населения, которая может быть получена при отсутствии мер радиационной защиты от 1 мЗв до 5 мЗв);
2) зона жесткого, сплошного радиационного контроля (или зона
ограниченного проживания населения) – 0,03-0,1 мР/ч (возможная величина годовой эффективной дозы населения, которая может быть получена при отсутствии мер радиационной защиты от 5 мЗв до 20 мЗв);
82
3) зона отселения – 0,1-3 мР/ч (возможная величина годовой эффективной дозы населения, которая может быть получена при отсутствии
мер радиационной защиты от 20 мЗв до 50 мЗв);
4) зона отчуждения – более 3 мР/ч (возможная величина годовой
эффективной дозы населения, которая может быть получена при отсутствии мер радиационной защиты более 50 мЗв).
При локальных радиоактивных загрязнения критерием вмешательства является следующее:
1) при возможной годовой эффективной дозе населения от 0,01-0,3
мЗв/год требуется выполнить исследование источника загрязнения с
целью уточнения оценки годовой эффективной дозы и определения величины дозы, ожидаемой за 70 лет;
2) уровень вмешательства – более 0,3 мЗв/год. При превышении
этого уровня требуется проведение защитных мероприятий с целью
ограничения облучения населения.
По времени, прошедшего с момента чрезвычайной ситуации, различают период «йодной опасности», период поверхностного загрязнения территории и период корневого поступления РВ в сельскохозяйственные культуры. Вышеназванное разделение на отдельные зоны
относится к периоду именно «йодной опасности».
6.1.2. Ведение животноводства в период
«йодной опасности»
Первые дни и недели после чрезвычайной ситуации являются периодом «йодной опасности» (до 60 дней) потому, что в это время идет интенсивное выпадение радионуклидов из воздуха на объекты внешней
среды – растения, почву, здания и сооружения и на животных короткоживущих радионуклидов, преимущественно 131I и др., которые поражают щитовидную железу.
В этот период в зоне 1 проводится выборочный радиационный контроль продукции растениеводства и животноводства. Если эта продукция содержит продукцию не выше ВДУ, эта продукция используется
без ограничения, если радиоактивное загрязнение выше ВДУ, проводится пересмотр границ этой зоны или выбор пастбищ с низкой удельной радиоактивностью трав.
В зоне 2 вся продукция растениеводства и животноводства подвергается радиационному контролю. С целью снижения радиационного
воздействия на животных и уменьшения радиоактивного загрязнения
продукции животноводства устанавливается запрет на выпас животных
на пастбище, организуется их стойловое содержание с соответствую-
83
щим типом кормления или кормят зеленой массой однолетних и многолетних кормовых культур с низким содержанием РВ.
Для ограничения поступления населению молока с высоким содержанием радионуклидов выполняют следующие меры:
1) все свежее молоко как общественного, так и частного
секторов изымается из употребления;
2) молоко перерабатывается на молокозаводах на молочные продукты, которые выдерживаются до естественной дезактивации или подвергаются искусственной дезактивации;
3) в рацион молочного скота вводятся препараты стабильного йода,
вызывающие ускоренное выведение радиоактивного йода из организма.
Содержание свиней и кур в закрытых помещениях в этой зоне не
требует специальных защитных мероприятий. Также не требуют специальных защитных мероприятий крупные предприятия по доращиванию
и откорму скота с использованием следующих типов кормления: силосно-концентратного в сочетании с грубыми кормами; сенажноконцентратного; жомового или бардяного в сочетании с грубыми кормами,
силосом,
сенажом
и концентратами. Такие типы кормления предотвращают поступление
РВ с зелеными кормами, потому что используются ранее заготовленные
корма.
Клеточное звероводство ведется в обычном порядке.
Убой животных разрешается только на специально оборудованных
убойных пунктах и мясокомбинатах с обязательным исследованием мяса
и других продуктов убоя на радиоактивность.
Запрещаются охота на диких и промысловых животных, отлов рыбы, сбор ягод, грибов и т.д.
Зона 3 – отселения. После истечения 4-7-дневного срока после
начала радиоактивного загрязнения все работы в растениеводстве и животноводстве прекращаются. Население и животные эвакуируются в
безопасные места. Уборка созревшего урожая сельскохозяйственных
культур ведется вахтовым методом и используется после соответствующей дезактивации. При снижении уровня радиоактивности в этой зоне
может устанавливаться режим 2 зоны.
Зона 4 – отчуждения. Население и сельскохозяйственные животные эвакуируются в обязательном порядке. Проведение всех сельскохозяйственных работ прекращается. Сельскохозяйственные угодья подлежат залесению.
84
6.1.3. Сортировка животных в очагах РЗМ
Сортировка животных, пораженных ионизирующей радиацией,
производится
после
их
эвакуации
из
зоны
отселения
и отчуждения.
Цель сортировки. При сортировке пораженных животных ставятся
следующие цели:
– не допустить поступления продуктов животноводства в пищу для
населения и сырья для промышленности с радиоактивностью выше
ВДУ и не отвечающих ветеринарно-санитарным требованиям;
– снизить потери в животноводстве от всех факторов ядерного оружия;
– обеспечить сохранение племенных и особо ценных животных;
– определить пути наиболее оптимального и полного использования
пораженных животных.
Элементы сортировки. Сортировка животных складывается из
следующих последовательных элементов:
– оценки радиационной обстановки на местности – радиационного
фона на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению;
– определение дозы и уровня мощности внешнего облучения, уровня радиоактивного загрязнения кожи, мышц, внутренних органов и щитовидной железы;
– оценка клинического состояния животных (по внешним, гематологическим и другим показателям);
– прогнозирование характера и исхода радиационных поражений и
степени острой лучевой болезни;
– определение путей хозяйственного использования животных.
6.1.3.1. Порядок сортировки пораженных животных
На основании клинического обследования животных они подразделяются на следующие группы:
1 группа – животные, предназначенные для дальнейшего использования по назначению. В эту группу отбирают животных с легкой
степенью острой лучевой болезни (ОЛБ при внешнем обучении 1-2 Гр,
при внутреннем облучении 3 мкКи/кг). При необходимости плановый
убой этих животных проводят в последнюю очередь. Эта группа животных нуждается в полноценном кормлении и в создании хороших условий
содержания,
им необходимо выделять «чистые» в отношении радионуклидов пастбища для предотвращения дальнейшего поступления в организм РВ;
2 группа – животные, нуждающиеся в лечении. В эту группу отбирают обычных животных со средней степенью радиационного пора85
жения (внешнее облучение в дозе 2-4 Гр, внутреннее облучение в дозе
0,1-0,5 мКи/кг); молодых животных с полноценной продуктивностью;
высокоценных в племенном отношении животных с тяжелой степенью
лучевого поражения. Эта группа животных подвергается интенсивному
лечению, им предоставляются хорошее содержание и лучшие корма;
3 группа – животные, предназначенные для убоя. В эту группу
включают животных с крайне тяжелой (более 6 Гр при внешнем и более
3 мКи/кг при внутреннем облучении) и тяжелой (4-6 Гр при внешнем
облучении, 1,0-3,0 мКи/кг при внутреннем облучении) степенями
острой лучевой болезни; ослабленных, старых, малопродуктивных животных со средней степенью лучевого поражения. Эта группа животных
нуждается в поддерживающем лечении до убоя. При выборе очередности убоя животных этой группы необходимо руководствоваться следующими правилами:
1. Животных, имеющих только внешнее облучение, забивают как
можно раньше с целью предупреждения потери упитанности и профилактики бактериальной обсемененности мяса и внутренних органов –
при
крайне
тяжелой
степени
ОЛБ
–
не позднее 3-5 суток, при тяжелой степени ОЛБ – в первые
6-10 суток, при средней тяжести ОЛБ – в первые 10-12 суток после радиационного воздействия.
2. При внутреннем облучении, если нет нового поступления радионуклидов, убой животных со средней и тяжелой степенью радиационного поражения задерживают для снижения удельной радиоактивности
за счет физического распада (Т физ.) и биологического выведения (Тбиол.);
животным этой группы предоставляют «чистые» корма и воду.
3. При сочетанном облучении животных (внешнее + внутреннее
облучение) поступают как с животными с тяжелой и крайне тяжелой
степенями острой лучевой болезни.
4 группа – животные в агональном состоянии. Животные этой
группы подвергаются немедленному убою в первую очередь, туши – утилизацируются.
При определении сроков и процентов убоя и использования можно
пользоваться данными таблицы 21.
Таблица 21
Сроки и процент использования для убоя на мясо
сельскохозяйственных животных
Дозы облучения
1. 350 Р-ЛД50/30
Время после
облучения
7
14
Выжило животных, %
100
100
86
Используется
в пищу мяса, %
100
100
2. 550 Р-ЛД50/30
3. 750 Р-ЛД100/30
30
365
7
14
30
365
4
7
14
30
365
100
100
100
80
50
48
100
100
35
0
0
100
100
100
100
50
48
100
100
35
0
0
6.1.4. Порядок оценки продуктов убоя
при облучении животных и инкорпорации их
радиоактивными веществами
Существует следующий порядок оценки продуктов убоя, полученных при убое животных при внешнем, внутреннем облучении и
внешнем загрязнении:
Продукты убоя, полученные при
внешнем облучении при отсутствии патологических изменений выпускаются без изменения; но при наличии патологических изменений мяса
и внутренних органов, подвергаются бактериологическому исследованию – при отрицательном результате они используются без ограничения, при положительном результате – подвергаются обеззараживанию
от микроорганизмов путем термической обработки (проварка).
Продукты убоя, полученные от
животных при инкорпорации РВ и подвергшиеся внутреннему облучению и при сочетанном радиационном поражении – подлежат
обязательной радиометрии. При отсутствии патологических изменений, если удельная радиоактивность не выше временно допустимых
уровней (ВДУ), используются без ограничений; а если выше ВДУ –
подвергаются дезактивации существующими методами. При наличии
патологических изменений, если удельная радиоактивность не выше ВДУ,
подлежат бактериологическому исследованию, при отрицательном результате используются без ограничений, а при положительном результате – подвергаются обеззараживанию путем термической обработки.
Внутренние органы, полученные
от животных при внутреннем и сочетанном облучении, подвергаются
утилизации или захоронению.
При поверхностном загрязнении
продуктов убоя РВ они должны обязательно подвергаться радиометрии,
если удельная радиоактивность выше ВДУ, подлежат дезактивации путем обмывания или зачистки поверхностных слоев. Если удельная ра87
диоактивность ниже ВДУ, то такие продукты убоя используются без
ограничений.
При наличии наведенной радиоактивности продукты убоя подвергаются хранению при низкой температуре в течение 5-7 суток, затем они подлежат повторной радиометрии,
если удельная радиоактивность ниже ВДУ – продукты используются
без ограничений.
6.1.5. Изменения продуктивности животных
и качества продуктов животноводства
при радиационных поражениях
Радиационные поражения в значительной степени влияют на продуктивность молочных животных и качественный состав молока. При
внутреннем облучении коров дозой 3 Ки в первые сутки удой снижается
на 33 %, на 10 – на 52 %, на 30 – на 85 %; при тяжелой степени ОЛБ от
внешнего облучения, начиная с 7 суток, продуктивность падает на 50 %,
а за несколько суток до смерти молокообразование прекращается полностью.
Состав молока изменяется – увеличивается показатель
сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) в 1,5 раза,
повышаются удельная масса, кислотность, содержание Ca;
снижаются жирность (на 20 %) и антибактериальные свойства.
Так как в волосяных фолликулах, сальных железах и других элементах кожи при воздействии радиации происходят структурноморфологические изменения атрофического порядка, эти изменения
способствуют снижению качества кожевенного сырья и шерсти: уменьшаются настриг шерсти, ее густота, длина, тонина, извитость шерсти;
прочность и толщина овчины.
Существенных изменений в мышцах как при внешнем, так и при
внутреннем облучении не происходит – образующиеся радиотоксины
разрушаются при кипячении; но возможны бактериальная обсемененность мышц, прежде всего, микрофлорой кишечника, снижение рН мяса. При развитии геморрагического синдрома возможны обширные кровоизлияния в мышцы, что ведет к снижению товарных качеств мяса.
Возможность использования молока и мяса определяется поглощенной дозой внешнего облучения и степенью внутреннего загрязнения
скота радионуклидами йода – 131I и другими короткоживущими радионуклидами в первые 2 месяца после радиоактивного загрязнения; 137Cs и
90
Sr – в последующие сроки.
В случае внешнего облучения кур дозой 200-400 Р яйцекладка не
изменяется, при тяжелой степени ОЛБ при внешнем облучении – пре88
кращается в разгар развития ОЛБ. При внутреннем облучении яичник
кур является критическим органом для радиоактивных веществ, которые выводятся с яйцами. Наблюдается избирательное накопление радионуклидов в отдельных частях яиц: 131I – в желтке, 137Cs – в белке и 90Sr
– в скорлупе яиц. Вопрос дальнейшего использования их решается с
учетом удельной радиоактивности.
6.1.6. Методы дезактивации продуктов животноводства
Дезактивацией называется снижение удельной радиоактивности
продуктов животноводства, окружающей среды, кормов, воды и других
объектов при их загрязнении радиоактивными веществами.
6.1.6.1. Дезактивация мяса
При обработке мясной продукции следует учитывать особенности
распределения радионуклидов по разным органам и тканям. Например,
концентрация 90Sr в костной ткани свиней, получавших с рационом этот
радионуклид, хронически превышает концентрацию в мягких тканях в
600-700 раз. Радионуклиды цезия и 40К концентрируются, главным образом, в мышцах. В ранние периоды после поступления радионуклидов
во внешнюю среду наибольшая концентрация радиоактивного йода
накапливается в щитовидной железе. С учетом указанных особенностей
распределения радионуклидов при разделке животных часть продукции
(мышцы, субпродукты) может быть использована для пищевых целей, а
другая часть (щитовидная железа, лимфатические узлы) выведена из
пищевой цепи или подвержена выдержке для уменьшения концентрации короткоживущих радионуклидов. В последнем случае наиболее
быстро содержание радионуклидов будет уменьшаться в субпродуктах,
более медленно – в костях. Для снижения содержания радионуклидов в
костной ткани рекомендуется вываривать ее в воде с добавлением соли.
Переход 90Sr из кости в бульон после хронического поступления радионуклида животным колеблется в пределах 0,009-0,18 %, а при затравке
животных перед убоем – 4-10 % и более. Из костей коровы, которой был
введен 131I за неделю до убоя, в бульон переходит 2,5±0,2 %. Выварка
106
Ru из костей козы, затравленной за 8 суток до убоя, не превышает
33 %, а из костей разных животных в бульон переходит 67-80 % 137Сs.
В процессе варки мяса 7-месячного бычка в бульон переходит
57±11 % 90Sr, а после добавления в воду кислоты (лимонной или молочной) – 76-85 %. Примерно столько же 90Sr переходит из мяса в бульон у
кур, получавших радионуклид в течение 1 месяца. При этом 50-60 %
радионуклида, накопленного в мясе, переходит в бульон в первые 10
минут варки и может быть удалено вместе с бульоном.
89
Выварка 137Сs не связана с длительностью затравки и видом животных, но имеет тенденцию к увеличению у взрослых животных. Так, из
мяса телят, козлят и поросят в бульон переходит 77-81 % 137Сs, а из мяса
взрослых животных – 85-87 %, что позволяет снизить концентрацию
цезия в вываренном мясе в 3-6 раз по сравнению с сырым продуктом.
Аналогичные данные получены для рыб и кроликов .
Снизить концентрацию радионуклидов в мясе можно длительным
хранением его в засоленном виде и вымачиванием солонины. Применение этих технологических приемов (четыре обработки со сменой рассола) снижает концентрацию 137Сs в мышечной ткани на 63-99 %, причем
эти значения зависят от размеров нарезанных кусочков мышечной ткани, числа обработок проточной водой, длительности вымачивания и
отношения твердой и жидкой фаз. Перетопка сала сопровождается переходом свыше 95 % 137Сs в шквару, в результате чего концентрация
этого радионуклида в топленом жире снижается почти в 20 раз и становится примерно в 100 раз меньше, чем в мышцах.
Обвалка мяса – отделение мягких тканей мяса от костной ткани.
Так как костная ткань является основным органом, где происходит
накопление радиостронция, удаление костей вызывает снижение радиоактивности на 15-45 %;
При контактном, поверхностном загрязнении мяса РВ эффективна
промывка
водой
или
слабыми
растворами
кислот
(молочной, уксусной, лимонной) и удаление поверхностных
загрязненных слоев.
Таким образом, применение стандартных и специальных методов
технологической, кулинарной обработки мяса позволяет существенным
образом снизить содержание радионуклидов.
6.1.6.2. Дезактивация молока
В случае превышения ВДУ загрязнения молока радионуклидами
оно подвергается дезактивации. Так, после сепарирования цельного молока 85-90 % 90Sr, 131I, 137Cs остаются в обезжиренном молоке и 8-16 % –
в сливках. Двух-, трехкратная промывка сливок теплой питьевой водой
и обезжиренным молоком снижает содержание в них 90Sr еще в 50-100
раз. При переработке сливок в сливочное масло основная часть указанных радионуклидов переходит в пахту и промывные воды. Концентрация 90Sr, 131I, 137Cs в сливочном масле составляет 36, 76 и 49 % концентрации радионуклидов в молоке. Очевидно, из загрязненного молока,
прежде всего, целесообразно получать сливки и сливочное масло. Переработка сливок на масло и пахту – в пахте остается 7-13 % радиоактивных веществ от первоначального содержания в молоке, в масле – 2-3 %.
Перетопка сливочного масла позволяет удалить из этого продукта прак90
тически полностью 90Sr и 137Cs, 10 % 131I. Переработка молока на сыры,
творог, порошковое и сгущенное молоко, которые также могут быть
подвергнуты длительному хранению, позволяет значительно снизить
или исключить содержание в этих продуктах короткоживущих радионуклидов, например 89Sr, 131I, 140Ba. Обезжиренное молоко, в котором
остается основная часть радионуклидов, может быть использовано для
получения белковых концентратов – творога и сыра. При переработке
обрата на кислый казеин и сыворотку в казеине остаточное количество
РВ составляет 2-6,5 %, в сыворотке – 80-85 % от первоначального содержания в молоке.
В результате такой технологической обработки молока получают
относительно «чистые» в отношении радионуклидов конечные продукты – топленое масло и кислый казеин.
По способности переходить из молока в творог при кислотном способе свертывания радионуклиды образуют следующий ряд:
131
I > 137Cs > 90Sr. После промывки кислотного сгустка происходит эффективное вымывание из него 131I и особенно 137Cs, тогда как 90Sr остается в сгустке. В кислотный казеин из молока поступает 6,3-8,2 % 90Sr,
3,0-3,9 % 131I и лишь 1,0-1,6 % 137Cs. Из обезжиренного молока может
быть выработан сыр типа коттедж, в который переходит лишь 2,7 % 90Sr
и 1,1 % 137Cs. Концентрация радионуклидов в сыре соответственно в 1,9
и 6,2 раза меньше, чем в молоке.
Таким образом, замена в рационе молока, содержащего повышенные концентрации радионуклидов, полученными из него продуктами
позволяет более чем в 10 раз снизить поступление радионуклидов в рацион
человека.
Переработка
цельного
молока
в сметану и творог домашним способом исключает из питания человека до
63-82 % содержащихся в нем 90Sr, 137Cs и 131I, а переработка такого молока
на творог и сыр заводским способом снижает содержание в рационе 90Sr,
137
Cs на 90 %, а 131I на 70 % .
Радиоизотопы цезия и йода находятся, главным образом, в водной
фазе молока, поэтому при получении масла и сыров они остаются в основном в водной фазе. Стронций же, являясь аналогом кальция, связан в
основном с казеином в виде казеинат-фосфатного комплекса. Поэтому
для очистки в молоке необходимо вначале разрушать этот комплекс
путем подкисления лимонной или соляной кислотой. При сквашивании
молока этот комплекс разрушается молочной кислотой, выделяемой
молочнокислыми бактериями. При кислотном свертывании молока до
85 % стронция выводится с сывороткой, а при бескислотном сычужном
свертывании молока с сывороткой – не более 20 % стронция и 80 % его
переходит в сыр. Удаление с сывороткой 137Cs и 131I практически одинаково как при сычужном, так и при кислотном свертывании молока. В
91
полученном таким образом сыре остается в среднем 6 % цезия и около
10 % йода.
Очистка молока от радионуклидов может быть проведена
с помощью малорастворимых соединений щелочноземельных элементов, использования ионообменного метода и электродиализа. Так, применение пирофосфата в течение одних суток позволяет удалить из молока до 83 % 90Sr без существенного изменения состава и свойств
продукта. Один объем анионита Дауэкс 2Wх-8 позволяет удалить свыше 95 % 131I из объемов молока и примерно 50 % 90Sr. Такой прием позволяет с помощью одного катионита удалить около 70 % 137Cs из 30
объемов молока; при этом химический состав продукта практически не
изменяется. Электродиализный метод очистки молока удаляет до 90 %
90
Sr, 80 % 140Ba и 99 % 137Cs, а на электродиализной установке с анионообменной мембраной из молока может быть удалено 70-90 % 131I. Этот
метод представляется перспективным для промышленного применения,
так как характеризуется компактностью оборудования, простотой эксплуатации и эффективностью удаления радионуклидов из молока.
Хорошие результаты получают при использовании ионообменных
смол – анионитов (КУ – 2-8 чс., АВ – 17-8 чс.), которые удаляют до
90 % цезия и йода и 60-65 % стронция без ухудшения качества молока.
Селикагель удаляет из молока 80-90 % цезия и йода и 30-40 % стронция;
цеолиты снижают загрязненность молока цезием на 90 %.
Сорбент на основе анионообменной целлюлозы ЦМ-А2 можно использовать как в промышленных условиях, так и в индивидуальных хозяйствах. Он позволяет убрать из молока до 95 % радиоактивного йода.
Метод очень прост и технически выполняется добавлением данного
сорбента прямо в ведро из расчета на 1 л молока 35-40 г. Через 15-30
минут перемешивания сорбент отделяют фильтрованием через слой
ваты или лавсановую ткань. Сорбент в индивидуальных хозяйствах рассчитан
на
однократное использование, после чего его утилизируют как
радиоактивные отходы.
В случае контактного загрязнения молочных продуктов – масла
сливочного, сыра, брынзы, их дезактивацию проводят срезанием поверхностного слоя на глубину 2-3 мм.
6.1.6.3. Дезактивация яиц
Яичник кур является критическим органом для радиойода – 131I, при
поступлении РВ в желтке откладывается до 3-4 % радиойода, в белке
депонируется до 9-10 % 137Cs, в скорлупе – до 37-40 % 90Sr от суммы РВ,
введенных в организм. В первые дни после радиоактивного загрязнения
птицы радиоактивность яйца по 131I может составить 50 % общей актив92
ности от суточной дозы, а на 19-20 сутки соотношение отдельных радиоактивных веществ изменяется и составляет: по I-131 6,5-3,7 %, по Sr90 – 75-93 %, по Cs-137 – 18-30 %.
Дезактивация яиц проводится методом длительного хранения целых яиц или же раздельной переработкой желтка и белка на меланж и
яичный порошок с закладкой их на длительное хранение.
Радиоактивность белка за 43 дня хранения, желтка за 14 суток хранения уменьшается в 10 раз. Скорлупа при переработке яиц на меланж и
яичный порошок закапывается в землю.
Яйца, полученные от кур при внешнем облучении, используются
без ограничений.
Дезактивация шерсти и кожевенного сырья проводится методом
длительного хранения при соответствующих условиях.
6.2. Ведение животноводства в период
поверхностного загрязнения радиоактивными веществами
В течение первого года после выпадения радиоактивных осадков
радионуклиды находятся на поверхности растений и в верхнем 5сантиметровом слое почвы. В этот период и в последующее время зонирование территории проводится по количеству находящихся на ней
наиболее опасных в радиобиологическом отношении долгоживущих
радионуклидов – 137Cs и 134Сs, 89Sr и 90Sr, 239Pu и 240Pu и других на единице площади, выраженное в Бк/км2 или Ки/км2.
Таблица 22
Зонирование территории в зависимости
от плотности загрязнения долгоживущими РВ
Зона
загрязнения
1
2
3
4
Плотность загрязнения, Ки/км2
137
Cs
до 15
15-40
40-80
свыше 80
90
Sr
до 3
3-10
10-30
свыше 30
В хозяйствах, оказавшихся в зоне 1, сельскохозяйственное производство ведется без существенного перепрофилирования.
В зоне 2 коров переводят на стойлово-лагерное содержание. Естественные сенокосы и пастбища исключают из использования для молочного скота, а для откормочного скота исключают их за 2-3 месяца до
убоя.
93
При кормлении животных учитывают коэффициент перехода (дискриминации) изотопов из рациона в продукцию животноводства. Коэффициент дискриминации (перехода) – процентное содержание РВ в
животноводческой продукции от общего содержания в рационе. Например, коэффициенты перехода 137Cs в продукцию животноводства следующие: в молоко – 1 %, мясо говяжье – 4 %, мясо свиное – 25 %, сало
свиное – 5 %, мясо баранье – 15 %, мясо куриное – 45 %, в яйцо – 2,5 %.
В зоне 3 сельскохозяйственные угодья не используют, подвергают
их коренному улучшению.
В зоне 4 все виды сельскохозяйственных работ запрещены, коренного улучшения земли не проводится.
6.3. Ведение животноводства в период
корневого поступления РВ в растения
На второй и последующие годы после выпадения радиоактивных
осадков
основное
количество
РВ
будет
находиться
в почве и из нее поступать в вегетативную массу и урожай сельскохозяйственных культур и траву пастбищ, а затем с кормом – в организм
животных; через продукты питания – в организм человека.
Зонирование территории в этот период будет производиться также
по удельной радиоактивности территории.
Таблица 23
Зонирование территории РЗМ в период корневого поступления РВ, Ки/км2
Зоны РЗМ
1 зона
2 зона
3 зона
4 зона
137
Cs
1-5
5-15
15-40
свыше 40
90
Sr
1-2
2-3
свыше 3
-
Для снижения поступления радиоактивных веществ в организм животных проводят ряд комплексных мероприятий как агротехнических,
так и зоотехнических.
Агротехнические мероприятия разделяются на две группы:
1) традиционные в растениеводстве, направленные на повышение плодородия почвы, урожайности и качества продукции;
2) специальные приемы, направленные на снижение накопления радионуклидов в продукции растениеводства.
Традиционные агротехнические мероприятия включают вспашку
загрязненной почвы с оборотом пласта или отвальным плугом; подбор
культур и сортов растений с наименьшим накоплением радионуклидов;
94
применение приемов прополки, снижающих вторичное загрязнение;
перевод естественных кормовых угодий в кормовой севооборот (полевое кормопроизводство); поверхностное улучшение кормовых угодий;
коренное улучшение природных сенокосов и пастбищ, известкование
кислых почв; внесение двойных доз калийных и фосфорных удобрений,
внесение органических удобрений (40 т/га и более) и микроудобрений.
Специальные защитные мероприятия предусматривают применение высоких доз калийных удобрений, глинистых минералов и местных
глин для увеличения емкости поглощения почвой радиоактивного цезия
и снижения его биологической подвижности.
Специальные технологические приемы включают применение приемов уборки урожая, снижающих вторичное загрязнение частицами почвы: уборка зерновых прямым комбайнированием, использование высокопроизводительных машин, промывку, сортировку и первичную
очистку плодоовощной продукции и корнеплодов, переработку продукции с целью снижения содержания радионуклидов.
1. Агротехнические мероприятия. Обработка почв. Система обработки почв в зоне радиоактивного загрязнения направлена на снижение накопления радионуклидов в урожае, уменьшение эрозийных процессов и снижение времени воздействия ионизирующих излучений на
работающих в поле.
Мелиоративная глубокая вспашка, снижающая поступление радионуклидов в 5-10 раз, возможна на почвах с мощным гумусовым и торфяным слоем. Ее выполняют плантажными, болотными или специальными одноярусными плугами с предплужниками. По пласту
многолетних трав для проведения такой вспашки необходима предварительная разделка дернины фрезерованием на глубину загрязнения. Такая вспашка производится один раз, последующие обработки проводятся таким образом, чтобы их глубина была меньше глубины
расположения заделанного загрязненного слоя. На легких песчаных и
супесчаных почвах с уровнем загрязнения менее 15 Ки/км2 (555 кБк/м2) по
137
Cs и менее 1 Ки/км2 (37 кБк/м2) по 90Sr целесообразна система минимальной обработки. Вспашка необходима только на задерненных почвах, а также под пропашные культуры (картофель, корнеплоды) при внесении больших доз органических удобрений.
При
высокой
плотности
загрязнения
радионуклидами
(15-40 Ки/км2 или 555-1480 кБк/м2 по 137Cs и 1-3 Ки/км2 или 37111 кБк/км2 по 90Sr) рекомендуется комбинированная система обработки
почвы, включающая дополнительно к минимальной обработке почвы
заделку в подпахотные слои больших доз органических удобрений или
95
сидеральных культур. Глубина вспашки не должна превышать мощности пахотного горизонта.
Посев зерновых, зернобобовых и крестоцветных культур должен
быть особо качественным, на строго заданную глубину, с равномерным
распределением по площади питания. Повышение эффективности и
уменьшение потерь удобрений обеспечивается при закладке на глубину
5-9 см с боковой ориентацией относительно рядков семян в пределах 34 см.
Коренное улучшение – наиболее эффективный способ снижения
поступления радионуклидов из почвы в луговые травы малопродуктивных естественных кормовых угодий. Первичную обработку дернины
осуществляют тяжелыми дисками в два-три слоя на глубину 18-20 см
(слабозадерненные луга), 30-35 см (сильнозадерненные луга и торфяноболотные почвы).
Подбор кормовых культур. Многолетние травы сенокосов и пастбищ отличаются наибольшей способностью аккумулировать радионуклиды. По степени уменьшения поступления радионуклида естественные травы располагаются в следующем порядке: разнотравье –
осоки – ежа сборная – мятлики. Среди злаковых многолетних трав по
накоплению 137Cs установлен следующий убывающий ряд: костер безостый – тимофеевка луговая – ежа сборная – овсяница луговая – мятлик луговой – райграс пастбищный. Накопление 137Cs на единицу сухого
вещества однолетних полевых культур уменьшается в следующем порядке: зерно люпина, зеленая масса пелюшки, редьки масличной и рапса,
зерно гороха и вики, семена рапса, зеленая масса гороха, вики, ботва
свеклы, солома ячменная, овсяная, озимой ржи, озимой пшеницы, зерно
кукурузы, овса, ячменя, озимой ржи и пшеницы.
Убывающий ряд культур по накоплению 90Sr следующий: клевер –
горох – рапс – люпин – однолетние бобово-злаковые смеси – разнотравье суходольных сенокосов и пастбищ – многолетние злаковые травы –
солома ячменная – солома овса – зеленая масса кукурузы и озимой ржи –
свекла кормовая – зерно ячменя – овса – озимой ржи – картофель.
Известкование кислых почв. Внесение извести – эффективный прием снижения поступления 137Cs и 90Sr из почвы в растения и одновременного повышения урожайности. Установлено, что внесение извести в
дозе, соответствующей полной гидролитической кислотности, снижает
содержание радионуклидов в продукции растениеводства в 1,5-3 раза в
зависимости от типа почв и исходной кислотности. Минимальное
накопление радионуклидов наблюдается при оптимальных показателях
реакции почвенной среды (pH в KCl), которые для дерновоподзолистых почв в зависимости от гранулометрического состава со96
ставляют: глинистые и суглинистые – 6,0-6,7; супесчаные – 5,8-6,2; песчаные – 5,6-5,8; на торфяно-болотные – 5,0-5,3; минеральные почвы
сенокосов и пастбищ – 5,8-6,2. Если разовая доза внесения извести составляет более 8 т/га, она вносится в два приема – под вспашку и под
культивацию. При плотности загрязнения 137Cs свыше 350 Бк/м2 известкование проводится один раз в три года, а при меньших плотностях загрязнения – один раз в пять лет.
Применение удобрений. Применение органических удобрений в
обычных дозах уменьшает переход радионуклидов из почвы в растения
на 15-30 %.
Применение калийных удобрений в высоких дозах обеспечивает
антагонизм ионов калия по отношению к радиоактивному цезию, что
снижает его накопление в растениях, особенно на бедных калием дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах (K2O вносится из
расчета более 240 кг/га, в первые годы после радионуклидного загрязнения почвы), в последующие годы калийные удобрения вносят в
обычных дозах. Одновременно калийные удобрения снижают накопление и радиостронция в растениях. Особенно эффективно внесение повышенных доз калийных удобрений под многолетние травы, картофель
и корнеплоды.
Фосфорные удобрения снижают поступление радионуклидов в растительную продукцию на почвах с низким содержанием подвижных
фосфатов.
При недостатке доступного азота в почве снижаются урожайность и
концентрация радионуклидов в продукции несколько повышается. Повышенные дозы азотных удобрений усиливают накопление радионуклидов в растениях.
Микроудобрения также снижают поступление радионуклидов в
сельскохозяйственные культуры.
Размеры накопления радионуклидов в урожае зависят от их видовых и сортовых особенностей при наблюдающейся аналогии поступлении в растения радиостронция, радиоцезия и стабильных изотопов
кальция и калия. В товарной части растениеводческой продукции на единицу сухой массы урожая больше всего 90Sr и 137Cs содержат корнеплоды, бобовые культуры, картофель и зерновые культуры.
Следует отметить существенную разницу в накоплении радионуклидов в урожае озимых и яровых зерновых культур. Озимые зерновые культуры накапливают в 2-2,5 раза меньше стронция и радиоцезия,
чем яровые зерновые культуры. Для относительной оценки содержания
радионуклидов в рационе животных необходимо знать размеры сравнительного их накопления в хозяйственно ценной части урожая.
97
Таблица 24
Сравнительное количество радионуклидов в урожае растений
Коэффициент содержания
для 90Sr
для 137Cs
1
1
0,35
0,4
0,35
0,4
1,3
0,8
2,0
1,9
1,4
0,9
2,6
0,6
2,2
1,9
0,8
0,6
1,6
2,3
Культура
Пшеница яровая (зерно)
Пшеница озимая (зерно)
Рожь озимая (зерно)
Овес (зерно)
Горох (зерно)
Гречиха (зерно)
Кукуруза (зеленая масса)
Вико-овсяная смесь (зеленая масса)
Картофель (клубни)
Столовая свекла (корнеплоды)
Если в хозяйстве в период корневого поступления РВ продукция
животноводства продолжает содержать значительное количество РВ, то
хозяйства перепрофилируют: вместо молочного скотоводства развивают
откормочное скотоводство или свиноводство, птицеводство. Учитывают
то, что отрасли мясного скотоводства, свиноводства и птицеводства
меньше используют пастбищные зеленые корма, как источник основного
поступления радионуклидов.
Как правило, поля в хозяйствах должны использоваться для возделывания культур кормового и технического назначения (зерновые, рапс,
лен, конопля, сахарная свекла, картофель на переработку и др.), ведения
семеноводства всех сельскохозяйственных культур. Эти культуры можно дезактивировать обычными технологическими приемами.
Нормирование содержания радионуклидов проводится на основе
ВДУ.
Таблица 25
Временные допустимые уровни содержания радионуклидов цезия-137
в пищевых продуктах и питьевой воде, установленные
в связи с аварией на Чернобыльской АЭС (Бк/кг)
Продукт
Вода питьевая
Молоко, кисломолочные продукты, сметана,
творог,
сыр, масло сливочное
Молоко сгущенное
Молоко сухое
Масло сливочное
ВДУ-88
18,5
98
370
1110
1850
1110
Удельная активность
ВДУ-93
РДУ-96 Белоруссия
18,5
18,5
370
1200
6000
370
111
740
740
185
Мясо и продукты из них:
говядина
свинина
птицы
баранина
Жиры раст. и животные, маргарин
Картофель, корнеплоды, овощи, столовая
зелень, садовые фрукты, ягоды, овощи
Консервированные продукты из овощей,
садовых фруктов и ягод
Хлеб и хлебопродукты,
крупы, мука, сахар
Свежие дикор. ягоды и грибы
Сухофрукты
Сушеные грибы
Спец. продукты детского питания
2960
1850
1850
1850
370
600
600
600
600
370
600
370
370
600
185
740
600
100
740
600
74
370
1850
11100
11100
370
370
600
6000
6000
185
74
370
3700
3700
37
Таблица 26
Временно допустимые уровни содержания 90Sr в пищевых продуктах,
Бк /кг (Ки /кг)
Россия
(ВДУ-93)
0,37 (1  10-11)
37 (1  10-9)
200 (6  10-9)
37 (1  10-9)
100 (3  10-9)
3,7 (1  10-10)
1000 (3  10-9)
100 (3  10-9)
Продукт
Вода питьевая
Молоко и цельномолочные продукты
Молоко сухое и концентрированное
Хлеб и хлебопродукты
Картофель
Детское питание
Специи, чай, мед
Прочие продукты
Белоруссия
(РДУ-96)
0.37 (1  10-12)
3,7 (1  10-10)
74 (2  10-10)
3,7 (1  10-10)
3,7 (1  10-10)
1.86 (5  10-11)
37 (1  10 -9)
37 (1  10 -9)
Примечания:
1. Отдельные республики имеют право устанавливать контрольные уровни содержания радионуклидов в пищевых продуктах и питьевой воде как для всей республики, так и
для отдельных территорий. При этом они не должны превышать численность значений
ВДУ-91. Контрольные уровни устанавливаются, исходя из реальной радиационной обстановки и экономических возможностей республики в целом или отдельных территорий.
2. Производство детского питания из продуктов, получаемых на загрязненных территориях, не рекомендуется.
3. Соблюдение ВДУ по цезию-137, как правило, обеспечивает соблюдение ВДУ по
стронцию-90.
99
6.3.2. Зоотехнические мероприятия
по снижению содержания радионуклидов
в продукции животноводства
В летне-пастбищный период хороший эффект дают перевод животных на стойловое содержание и организация зеленого конвейера. В
этом случае исключается возможность поступления радиоактивных
веществ с дерниной, на которой находится большая часть радиоактивных веществ. Хорошие результаты дает целенаправленное кормопроизводство при использовании всех агрохимических и агротехнических способов снижения миграции радионуклидов из почвы в
растения. Подбирая соответствующие корма, можно снизить поступление радионуклидов в организм животных и переход их в мясо
и молоко.
Размеры накопления радионуклидов в урожае зависят от их видовых и сортовых особенностей при наблюдающейся аналогии в поступлении в растения радиостронция, радиоцезия и стабильных изотопов
кальция и калия. В товарной части растениеводческой продукции на
единицу сухой массы урожая больше всего 90Sr и 137Cs содержат корнеплоды, бобовые культуры, картофель и зерновые культуры.
Следует отметить существенную разницу в накоплении радионуклидов в урожае озимых и яровых зерновых культур. Озимые зерновые культуры накапливают в 2-2,5 раза меньше стронция и радиоцезия,
чем яровые зерновые культуры. Для относительной оценки содержания
радионуклидов в рационе животных необходимо знать размеры сравнительного их накопления в хозяйственно ценной части урожая.
Разные сорта одних и тех же растений также отличаются по степени
поглощения радионуклидов из почвы, межсортовые различия могут
достигать 2-3-кратных величин. Закономерности такие, что растения с
более продолжительным вегетационным периодом меньше накапливают радионуклидов.
Луговые и пастбищные растения отличаются более высоким накоплением радионуклидов по сравнению с растениями на пахотных землях.
Это связано с поглощением травами питательных веществ из дернины и
с тем, что дернина задерживает больше радионуклидов. Поэтому при
введении полевых кормовых севооборотов поступление радионуклидов
по
сравнению
с использованием естественных пастбищ и лугов сравнительно меньше.
Таблица 27
Влияние типа рациона на поступление радионуклидов
в организм и продукцию животных, %
100
Поступление с рационом
Тип рациона
Смешанный
Силосноконцентратный
Sr-90
Cs-137
35
44
18
48
Содержание 90Sr
в мыш- в молоцах
ке
33
36
20
18
Содержание 137Сs
в мышцах
в молоке
43
50
50
57
Очень важно обеспечивать животных полноценным фосфорнокальциевым питанием. Это позволит снизить содержание радиоактивного стронция в молоке и мясе приблизительно в 2-4 раза, особенно при
двукратном превышении рекомендуемых норм содержания кальция и
фосфора в рационе животных.
При выращивании и откорме мясных животных на кормах, загрязненных радионуклидами, большое внимание нужно уделять заключительному, предубойному периоду. Для прижизненного очищения мяса и
субпродуктов от радионуклидов организуют кормление животных «чистыми» кормами в последние 1-3 месяца предубойного периода.
6.3.3. Снижение содержания радионуклидов
в сельскохозяйственной продукции при ее переработке
Переработка загрязненной сельскохозяйственной продукции дает
возможность существенно снизить содержание радионуклидов в конечном продукте. Даже такие простейшие операции, как обмывание в проточной воде, позволяет снизить загрязнение зерна в 1,5-3 раза.
Таблица 28
Эффективность приемов обработки урожая, загрязненного РВ
Культура
Пшеница, рожь (зерно)
Рис, гречиха, ячмень, овес
Картофель (клубни)
Капуста (кочан)
Турнепс, свекла
Томаты, огурцы
Конопля, лен
Способ обработки
Отвеивание
Отмывание проточной водой
Переработка в крахмал
Переработка в спирт
Обрушение, удаление пленок
Очистка
Переработка в крахмал
Удаление кроющих листьев
Срезание головки корнеплода
Отмывание проточной водой
Засолка отмытых овощей
Отмачивание в воде
Кратность снижения
1,2
1,5-3,0
50
1000
10-20
2
50
40
20
3-10
2-2,5
3-4
Методы дезактивации животноводческой продукции рассмотрены в
параграфе 6.1.
101
6.4. Прогнозирование поступления радионуклидов
в сельскохозяйственную продукцию
6.4.1. Прогноз загрязнения растениеводческой продукции
Прогноз загрязнения растениеводческой продукции позволяет заблаговременно планировать набор культур для возделывания на загрязненных радионуклидами угодьях, их размещение по полям севооборотов и отдельным участкам с учетом плотности загрязнения почв и
возможности
использования
получаемой продукции.
Для прогнозирования поступления радионуклидов в корма
и продукцию животноводства необходимо, прежде всего, установить,
какими радионуклидами загрязнены воздух и территории сельскохозяйственных угодий и каковы плотность и равномерность этих загрязнений. Другие важнейшие показатели – биологическая доступность и способность мигрировать радионуклидов по пищевым цепочкам.
Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции зависит как от плотности загрязнений, так и от типа почв, от их гранулометрического состава и агрохимических свойств. При повышении содержания в почве физической глины от 5 до 30 %, гумуса от 1 до 3,5 %
переход радионуклидов в растения снижается в 1,5-2 раза, по мере содержания в почве подвижных форм калия и фосфора от низкого (К2О
менее 100 мг/кг почвы) до оптимального (200-300 мг/кг) и изменения
реакции почвы от кислой (рН 4,5-5,0) к нейтральной (рН 6,5-7,0) – в 2-3
раза (см. данные прил. 7 и 8).
Еще в большей степени на накопление радионуклидов влияет режим увлажнения почвы. Минимальное накопление 137Cs в многолетних
травах обеспечивается при поддержании уровня грунтовых вод на глубине 90-120 см от поверхности осушенных торфяных и торфяноглеевых почв. На переувлажненных песчаных и торфяных почвах высокая степень загрязнения кормов и молока наблюдается даже при относительно низких плотностях загрязнения 137Cs (2-5 Ки/км2) и 90Sr (0,31 Ки/км2). В то же время на окультуренных участках дерновоподзолистых суглинистых почв продукция с допустимым содержанием
радионуклидов была получена при плотности загрязнения 137Cs до 20-30
Ки/км2. Существенно на переход 137Cs из почвы в растение влияет содержание в ней органического вещества. Поступление этого радионуклида в растения из торфяных почв превышает его поглощение из
минеральных
почв
в несколько раз.
102
Сортовые различия в накоплении радионуклидов значительно
меньше (до 1,5-3 раз).
Для прогноза накопления радионуклидов в продукции растениеводства используются:
а) коэффициенты перехода из почвы в урожай в расчете на
1 Ки/км2, которые дифференцированы в зависимости от типа
и гранулометрического состава почв, содержания обменного калия и
реакции почвенной среды (см. данные прил. 7 и 8).
б) результаты агрохимического и радиологического обследований
почв.
6.4.1.1. Определение уровня содержания радионуклидов
с использованием коэффициента пропорциональности накопления в
растениеводческой продукции
Для прогноза уровня загрязнения конкретной культуры радионуклидами цезия или стронция необходимо коэффициенты, рассчитанные для плотности загрязнения почв 1 Ки/км 2 (37 кБк/м2), умножить
на величину плотности фактической загрязненности почвы:
A = B K 37,
(1)
где A – уровень загрязненности растениеводческой продукции, Бк/кг;
B – плотность загрязнения почвы, Ки/км2;
K – коэффициент пропорциональности (удельная радиоактивность
1 кг продукции при плотности загрязнения почв 1 Ки/км2, данные
прил.), нКи/кг;
37 – коэффициент для перевода нКи в Бк.
Сопоставляя полученную величину с нормативной величиной,
определяем возможность использования корма.
Например, необходимо определить уровень радиоактивной загрязненности сена многолетнего злаково-бобового (по 137Cs) на дерновоподзолистой суглинистой почве. Плотность загрязнения почвы по данным радиохимических исследований равна 15 Ки/км2 при содержании
обменного калия 150 мг/кг почвы.
По данным приложения 6, коэффициент пропорциональности равен
0,57 нКи/кг.
Решение: A = 15 Ки/км2  0,57  37 = 316 Бк/кг.
Аналогично делают расчеты для прогноза содержания 90Sr в сельскохозяйственных культурах с учетом уровня кислотности почв (прил.
6).
103
6.4.1.2. Метод определения накопления 90Sr в растениях
с помощью комплексного показателя (КП)
В.М.Клечковского
Для определения содержание
90
Sr в растениях пользуются форму-
лой:
A = КП  a / с,
(2)
где A – содержание 90Sr в почве, с. ед. (стронциевые единицы);
с – содержание Ca на 100 г почвы, мг.-экв.;
а – плотность загрязнения почвы радионуклидом 90Sr, мКи/км2 или
Бк/м2;
КП – комплексный показатель по В.М.Клечковскому (табл. 29).
Одна стронциевая единица – отношение концентрации 90Sr (пКи/кг
продукции) к концентрации в нем кальция (г/кг). При поверхностном
загрязнении естественных кормовых угодий 90Sr, равном 1 мКи/км2 (37
Бк/м2), 1 кг сухого вещества естественных трав содержит 4,9 с.е., сеяных злаковых трав – 1,5 с.е., свеклы – 1,7 с. е., клубней картофеля – 1,56
с.е., а в 1 кг зерна пшеницы – 0,8 с.е. 90Sr.
Таблица 29
Величина комплексного показателя (КП)
для сельскохозяйственной продукции
Значение КП
экстремальные
Вид
продукции
Сено:
естественных лугов
клевера
люцерны
Силосные культуры и солома
Зерно злаковых и злак. боб.
30-200
13-16
11-14
9 – 16
7 – 11
средние
60
15
12
14
9
Например: необходимо дать прогноз концентрации 90Sr в сене клевера, если известно, что содержание Sr-90 в почве равно 40 мКи/км2
(1480 Бк/м2, а содержание обменного Ca – 10 мг.экв./100 г почвы.
Содержание Sr-90 в растениях составит:
A = 15  (40 мКи/км2 : 10 мг. экв.) = 60 с. е.
Этот метод прогноза вполне удовлетворителен на пахотных землях
с содержанием обменного Ca от 4 до 25 мг. экв/100 г почвы.
6.4.1.3. Определение содержания 90Sr
в растениеводческой продукции методом проростков
(по Б.Н.Анненкову и Е.В.Юдинцевой)
Берутся образцы почв с глубины пахотного слоя конкретного поля,
тщательно перемешивают, затем на таком усредненном образце высевают
пророщенные семена. Через 20 дней надземную массу растений срезают
104
на уровне почвы, промывают проточной водой, высушивают и в воздушно-сухом материале определяют содержание радионуклидов радиохимическим методом.
Таблица 30
Коэффициенты пересчета содержания радионуклидов
в 20-дневных растениях для прогноза загрязненности урожая
137
Культура
Овес
Ячмень
Яр. пшен.
Гречиха
Вика
Картофель
Cs
Зерно,
клубни
0,20
0,20
0,22
0,21
0,35
0,56
90
Солома,
ботва
0,45
0,50
0,46
0,39
0,70
0,70
Культура
Овес
Ячмень
Оз. пшеница
Яр. пшеница
Горох
Картофель
Sr
Зерно,
клубни
0,050
0,035
0,060
0,045
0,040
0,035
Солома,
ботва
0,70
0,50
0,60
0,70
1,25
0,70
Примечание. Коэффициенты пересчета приведены в расчете на воздушно-сухую
массу урожая.
6.4.2. Прогноз поступления радионуклидов
в продукцию животноводства
Определяющим фактором для прогноза накопления радионуклидов
в продукции животноводства является степень загрязнения кормов.
Большое значение имеют биологическая доступность и способность
радионуклидов мигрировать по пищевым цепочкам, она характеризуется коэффициентами их перехода в корма и продукцию животноводства.
Накопление радионуклидов в организме животных и получаемой от них
продукции зависит также от вида, возраста, физиологического состояния животных, их продуктивности, типа рациона.
Прогноз содержания радионуклидов в продукции животноводства
рассчитывается по формуле:
A прод. = A рац.  K пер./100,
(3)
где A прод. – содержание радионуклидов в продукции, Бк/кг;
A рац. – активность радионуклидов в суточном рационе;
K – коэффициент перехода радионуклидов из рациона в 1 л (кг)
продукции, в % от суточного поступления.
Таблица 31
Коэффициенты перехода радионуклидов из суточного рациона
в продукцию животноводства (% на 1 кг продукта)
Вид продукции
Радионуклиды
Сs
137
105
90
Sr
Молоко коровье (в ср. за год)
стойловый
пастбищный
Говядина
Свинина
Баранина
Мясо кур
Яйцо
0,62
0,48
0,74
4
25
15
450
3,5
0.14
0,14
0,14
0,04
0,10
0,10
0,20
3.20
С увеличением содержания клетчатки в рационе от 1,3 до 3,1 кг/сут.
уменьшается коэффициент перехода 137Cs с 0,9 до 0,6. В условиях содержания коров на малопродуктивном естественном пастбище с изреженным травостоем отмечается многократное повышение перехода радиоцезия в молоко.
Переход 90Sr для взрослых жвачных животных из почвы в концентратный рацион в среднем составляет 0,8, то в сенной рацион – 1,5-2,5.
Содержание 90Sr в мышцах животных, пользующихся концентратным
рационом, в среднем в 4 раза меньше, чем у животных, получающих
сенной рацион (см. данные табл. 32).
Таблица 32
Коэффициент накопления 137Сs в организме животных
в зависимости от их возраста и массы тела, % суточного поступления
в расчете на 1 кг живой массы
Крупный рогатый скот
возраст,
масса,
коэф.
мес.
кг
накопления
2-3
100
26,0
6-9
200
6,5
12-15
300
3,5
15-16
400
3,0
Взрослые
500
2,5
Взрослые
600
2,0
возраст,
мес.
2
4
5
6
7
8
Свиньи
масса.
кг
15
40
50
70
90
110
коэф.
накопления
60,0
25,0
20,0
15,0
12,0
10.0
По уровню накопления 90Sr в организме мясопродуктивные животные располагаются в следующем порядке: овцы – крупный рогатый скот
– свиньи – куры (в убывающей последовательности).
106
РАЗДЕЛ 7
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ
РАДИАЦИИ И РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
7.1. Использование ИИ и РВ в растениеводстве
Методы радиационной биотехнологии основаны на биологическом
действии ИИ. К настоящему времени сложились четыре основных направления использования ИИ и РВ в растениеводстве:
1) использование радиационного мутагенеза для решения вопросов
получения полезных мутаций основных сельскохозяйственных культур
и использования мутантов в селекционной работе для выведения новых
сортов;
2) для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений
путем предпосевного облучения семян;
3) для удлинения сроков хранения растениеводческой продукции
без изменения ее качества;
4) использование радиоактивных индикаторов при решении вопросов питания растений и механизмов поступления в растения макро- и
микроэлементов.
Радиационный мутагенез используется при выведении новых сортов растений. При воздействии ИИ выведено более 150 новых сортов
сельскохозяйственных растений: пшеница «Новосибирская-67» – высокоурожайная и устойчивая к полеганию, ячмень «Обский», хлопчатник
АН-402, АН-40 – высокоустойчивые к заболеваниям, в Швеции – неполегающие раннеспелые низкорослые сорта ячменя, в Японии – рис РейМет (высокоурожайный). Приоритет в применении ИИ в селекции зерновых культур принадлежит советским ученым-генетикам Л.Н.Делона и
А.А.Сапегину (семена пшеницы и ячменя – 1928-1931 – мутанты, обладающие рядом ценных свойств). Объектом облучения (гамма и
нейтронные лучи) служат семена, вегетирующие растения, пыльца растений, корнеплоды на разных этапах органогенеза. При воздействии ИИ
частота появления мутации повышается в 200 раз по сравнению с
природными условиями. Образование мутации зависит от условий облучения, дозы облучения, ее мощности и вида ИИ:
– вероятность возникновения мутации будет возрастать,
с увеличением поглощенной дозы (но не до бесконечности вследствие
гибели растений). Чаще используют дозы, вызывающие 70 % гибель
ЛД = 70, которая зависит от радиочувствительности растений;
107
– от вида излучений: ИИ с большой ЛПЭ вызывают более глубокие
нарушения и генетическая эффективность их выше: нейтронное облучение; ИИ с малой ЛПЭ более эффективны при получении растений,
устойчивых к заболеваниям;
– от состояния облучаемого объекта: облучение сухих семян вызывает бо́льший мутационный эффект, чем влажных; в первом случае
устраняется репарационный эффект ферментов, активных только во
влажных условиях.
7.1.2. Повышение продуктивности
сельскохозяйственных растений с помощью ИИ
В основе повышения продуктивности сельскохозяйственных растений с помощью ИИ лежит явление радиационного гормезиса – способности биологических объектов противоположным способом отвечать на
воздействие ИИ малых и больших доз облучения; т.е. при воздействии
ИИ проявляется стимулирующий эффект малых доз облучения.
Накоплены факты, показывающие положительное влияние радиации на развитие и рост растений при предпосевном облучении семян –
повышение урожайности сельскохозяйственных культур, ускорение их
созревания и улучшение их качества.
Стимулирующий эффект зависит от радиочувствительности растений и дозы облучения. Например: при воздействии дозой 5 кР наблюдается увеличение вегетативной массы и урожайности пшеницы сорта
Диамант, 10 кР – снижение вегетативной массы и урожайности, более
20 кР
–
снижение
урожайности
и повышение вегетативной массы.
Предпосевное облучение клубней картофеля повышало урожайность клубней на 10-28 % (в дозах от 100 Р до 500Р), содержание витамина С при этом на протяжении всего периода хранения оставалось
выше по сравнению с контролем. Для зерновых культур стимулирующий эффект проявлялся в пределах следующих величин: для кукурузы –
0,5-3,0 кР, для гороха – 0,5-10 кР, для овощей – 1,0-40 кР. Механизм
стимулирующего действия малых доз ИИ на растения по А.М.Кузину
заключается в усилении синтеза рибосомальных РНК и ДНК, белков,
ферментов, липидов; при этом также наблюдается более высокий уровень
содержания фитогормонов (гетероауксинов).
7.1.3. Использование ионизирующей радиации
для сохранения сельскохозяйственной продукции
Экспериментальные исследования показали, что путем облучения
можно подавлять прорастание клубней картофеля, лука, корнеплодов и
108
др. Облучение клубней картофеля в дозе 10 крад полностью подавляет
прорастание клубней вследствие гибели меристемных тканей в точках
роста проростков и нарушение обмена веществ, сопровождающееся
накоплением активных ингибиторов развития – радиотоксинов.
Этот метод разрешен решением МАГАТЭ в 1973 году и применяется в ряде стран.
Гамма-излучение применяется для удлинения сроков хранения скоропортящихся фруктов и ягод при облучении в дозе 200-300 крад за
счет снижения микробной загрязненности их.
7.1.4. Использование ИИ в растениеводстве
для других целей
Ионизирующую радиацию можно использовать для борьбы с вредителями зерна, муки, круп путем воздействия на яйца и личинки амбарных
вредителей (амбарный долгоносик, огневка и др.) в дозах, вызывающих
радиационную стерилизацию (10-25 крад).
Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и собранного урожая предложено использовать ИИ в трех направлениях:
– радиационная половая стерилизация самцов, специально разведенных и выпущенных после стерилизации в естественные условия – в
этом случае стерильные самцы спариваются с самками, те откладывают
неоплодотворенные яйца, личинки не выводятся и численность популяции в этом случае снижается;
– радиационная селекция болезнетворных для насекомых возбудителей – микроорганизмов, грибков и др., вызывающих гибель вредных
насекомых и уменьшающих численность популяции до порога невредоносности;
– радиационная дезинсекция.
7.1.5. Радиоактивные препараты
в агрохимических исследованиях
В настоящее время налажено производство радионуклидов ряда
биологически важных элементов с периодом полураспада, позволяющим проводить исследования с растениями в течение всего вегетационного
периода:
H-3,
C-14,
Na-24,
P-32,
S-35,
K-42, Ca-45, Cr-51, Fe- 59, I-125, I-131 и др.
Радиоиндикационный метод – (метод меченых атомов) предусматривает использование -частиц. Введенные в организм радионуклиды ведут себя в биологических системах так же, как и их стабильные изотопы. Современные радиометрические приборы позволяют
измерять радиоактивные изотопы массой 10-18-10-20 г. Этот метод ис109
пользовался в опытах по изучению эффективности различных сроков и
способов внесения в почву удобрений, при определении количества
микро- и макроэлементов, усвоенных растениями из меченого радионуклидами удобрения и из почвы.
Было установлено, что фотосинтетический кислород происходит не
из СО2, а из воды; что в процессе взаимодействия между привоем и
подвоем минеральные элементы (Р, Сa и др.) переходят не только из
подвоя
в
привой,
но
и
в
обратном
направлении.
Этот метод использовался для изучения способов передвижения и
усвоения минеральных и питательных веществ минеральных удобрений
в почве и растениях.
7.2. Использование ИИ и РВ
в животноводстве и ветеринарии
7.2.1. Радиоиндикационный метод
Сущность метода заключается в том, что радиоактивные
и стабильные изотопы одного и того же элемента обладают одинаковыми химическими свойствами и биологическими закономерностями поступления,
распределения
и
метаболизма;
но
радиоактивные изотопы неустойчивы, подвергаются самопроизвольному распаду, сопровождающемуся испусканием энергии в виде того или
иного вида ионизирующего излучения. Это излучение может быть измерено, что дает возможность определять количество РВ в исследуемом
объекте.
Достоинства этого метода заключаются:
– в высокой чувствительности метода (10-18-10-20 г) по сравнению с
обычными химико-биологическими методами измерения (10-6-10-7 г);
– данный метод позволяет изучать функцию органов и систем без
хирургического вмешательств (например: метод оценки функционального состояния щитовидной железы с помощью радиоактивного изотопа I-131);
– быстрота измерения содержания РВ в образце внешней радиометрией органов или специально приготовленных препаратов (крови,
лимфы, гистологических срезов тканей и др.);
– дает возможность математического (количественного) описания
протекающих биологических процессов в организме на языке формул и
математических уравнений.
С помощью этого метода был изучен процесс пищеварения в желудочно-кишечном тракте: что синтез аминокислот возможен из минеральных и питательных веществ кормов микроорганизмами рубца – из
110
Na2C+O3 меченый углерод переходит в аминокислоты, из Na2S+O4 – в
серосодержащие аминокислоты переходит меченая сера, использование
неорганической серы при переходе в АК составляет 15-35 % .
Была изучена возможность синтеза органических кислот в рубце
жвачных из уксусной кислоты, что в течение одних суток в рубце коров
в среднем образуется около 2400 г уксусной, 950 г пропионовой, 930 г
масляной кислот, у овец 193, 80 и 36 г соответственно.
В радиобиологических исследованиях с использованием 35S и 14C
определены биологические периоды полуобновления протеина в печени
(6,9 дней) и мышцах (38,5 дня), было определено, что в биосинтезе молочного жира наиболее эффективно используются карбоновые кислоты,
а не глюкоза, что 50 % молочного жира синтезируется из органических
кислот, а 50 % из липидов крови, поступающих в молочную железу.
С помощью этого метода были изучены биологические закономерности отрастания шерсти у овец: что шерсть состоит из белков кератинов, образуемых полипептидами из серосодержащих аминокислот, что
рост всех видов шерстных волокон прекращается в апреле-мае. Формирование
шерстного
покрова
при внутриутробном развитии ягнят начинается за 35-47 дней до окота
(радиоактивная метка обнаруживается на верхушке шерстного волокна
при введении в организм в этот срок).
7.2.2. Авторадиография
Авторадиография – метод получения фотографических изображений в результате действия на фотоэмульсию излучения радиоактивных
элементов, находящихся в исследуемом объекте.
Сущность этого метода заключается:
1) в предварительном введении подопытным животным того или
иного количества радиоактивного вещества;
2) во взятии у животных тех или иных органов и в изготовлении из
них препаратов (гистологические срезы, шлифы, мазки) для авторадиографии;
3) в создании в течение некоторого времени тесного контакта между
препаратом,
содержащим
радиоактивный
элемент
и фотопластинкой, фотоэмульсией;
4) в проявлении и фиксации фотоматериала (в результате чего серебро восстанавливается и появляется почернение);
5) в визуальном анализе данных измерений и проведении денситометрии (количественный анализ по оптической плотности почернения
фотоэмульсий радиоавтограмм).
111
7.2.3. Радиационное обезвреживание навоза
и навозных стоков, использование ИИ в кормопроизводстве
Радиационное обезвреживание навоза и навозных стоков основано
на подавлении жизнеспособности микроорганизмов и гельминтов при
воздействии очень больших доз – 1,5-3 Мрад. Для этих целей применяются радиационные установки, содержащие 60Со или 137Сs с использованием ускоренных электронов с энергией до 2,5 Мэв.
Радиационная технология применяется также в кормопроизводстве
с целью гидролиза целлюлозы соломы, древесных опилок, торфа; при
воздействии ИИ увеличивается содержание легкогидролизуемых углеводов, которые в дальнейшем используются для выращивания грибков,
при данной технологии увеличивается синтез протеина в 4-5 раз.
Проведены исследования по использованию свиного навоза в кормовых целях: при этой технологии свиной навоз смешивается с соломой, обогащается аминокислотами, витаминами, микроэлементами и
подвергается радиационной обработке в больших дозах. При этом кормовая ценность этой смеси увеличивается до 0,40-0,45 к. ед. Эта технология использовалась в условиях свинооткормочного комплекса «Боровляны» Минской области Республики Беларусь.
7.2.4. Использование радиационной технологии
при производстве вакцин
В медицине и ветеринарии для борьбы с инфекционными
и инвазионными заболеваниями широко применяются живые
и инактивированные (ослабленные или мертвые микроорганизмы) вакцины.
Для
ослабления
вирулентности
живых
вакцин
(с живыми микроорганизмами) или для их полной инактивации
(гибели) используются химические и физические факторы. С помощью
ИИ инактивируются вирусы бешенства, болезни Ауески, возбудители
рожи свиней, салмонеллеза, споры сибирской язвы (0,2-1,1 Мрад).
Ионизирующее излучение используется при изготовлении вакцин против гельминтозов (диктиокаулеза овец и крупного рогатого скота), при
этом радиационному воздействию подвергаются личинки гельминтов,
которые в инактивированном состоянии вводятся в организм животных
и вызывают выработку антител.
Ионизирующая радиация используется для холодной стерилизации
материалов и препаратов медицинского и ветеринарного назначения, не
выдерживающих термической обработки или воздействия химических
дезинфицирующих средств – сульфаниламиды, антибиотики, витамины,
гормоны, готовые вакцинные препараты, одноразовые шприцы и т.д.
112
7.2.5. Консервация продукции животноводства
с помощью ИИ
Использование ИИ для консервации продукции животноводства
основано на летальном воздействии больших доз радиации на микроорганизмы, вызывающих их порчу.
При воздействии в дозе 0,2-0,6 Мрад снижается содержание микрофлоры в мясе, что позволяет удлинить срок хранения в обычных холодильниках в 3-5 раз. Полуфабрикаты мяса или кулинарные мясные изделия,
расфасованные в полимерные упаковки под вакуумом, подвергаются стерилизации гамма-радиацией; этот прием позволяет продлевать срок
хранения до 5 месяцев при температуре +20 0С. Этот же метод используется для удлинения сроков хранения яичного порошка (воздействие 0,6
Мрад).
Исследованиями ВОЗ, Института питания РАМН установлено, что радиационная обработка мяса и мясопродуктов, рыбы и рыбопродуктов не
приводит к образованию в них вредных веществ.
ИИ используется для консервации шкур животных в дозе 1 Мрад),
что позволяет их хранить 12 дней без применения других консервантов;
для консервации шерсти в тюках и кожевенного сырья Австралия, Новая Зеландия, 1960 г.).
7.2.6. Использование малых доз ионизирующей радиации
в животноводстве
Проблема использования малых доз ионизирующего излучения
изучалась
в
Казанском
ветеринарном
институте,
в МВА им. академика Скрябина, во ВНИИ сельскохозяйственной
радиологии, ВНИВИ (г. Казань) и др. Было установлено, что прединкубационное облучение яиц, облучение 1-2-дневных цыплят, молодняка и взрослых кур в малых дозах (0,5-100 рад) приводит к положительным результатам: выводимость и сохранность цыплят
увеличиваются; наблюдается заметное ускорение их роста и развития;
повышается яйценоскость кур при увеличении массы яиц, возрастает
мясная продуктивность бройлеров и выход тушек первой категории.
Стимулирующий эффект сохраняется в течение 12 месяцев после воздействия.
При облучении норок в дозах 10-30 Р увеличивается их выживаемость, повышается интенсивность их роста (в возрасте 6,5 месяцев – на
10 %), улучшается качество пушнины за счет пробуждения «спящих»
волосяных фолликул.
113
Облучение суточных поросят в дозе 10-25 Р приводит к увеличению
интенсивности их роста, к концу 3 месяца масса тела у них выше контроля на 10-15 %, 6 месяцев – на 6-8 %.
Собственными исследованиями (ВНИВИ г. Казань, 1988-1992 гг.)
было установлено, что воздействие малых доз радиации повышает интенсивность роста и развития молодняка овец породы прекос, живая
масса у опытных животных по сравнению с контрольными была выше
на 9-12 %; однократное облучение взрослых овец в малых дозах в период суягности отрицательного влияния на внутриутробное и постнатальное развитие молодняка не оказывало, по живой массе ягнята, родившиеся от облученных овцематок, превосходили своих интактных
сверстниц. При этом иммунобиологические показатели опытных
взрослых овец и молодняка превышали показатели интактных сверстниц.
При воздействии малых доз радиации увеличивается шерстная продуктивность овец, повышаются качества кожевенного сырья – овчин.
7.2.7. Радиоактивные индикаторы в эндокринологии
Разработка радиоиммунологических методов (РИА) определения
концентрации гормонов в плазме крови (а для некоторых гормонов,
например, прогестерона в молоке) открыла большие возможности для
изучения гормонального статуса у животных и его связей с ростом и
развитием, воспроизводительной функцией и лактацией, состоянием
здоровья, продуктивностью и т.д. Уже давно в научноисследовательских работах в массовом масштабе используют меченые
(большей частью 125I и 3Н) гормоны, среди которых можно назвать такие, как тестостерон, прогестерон, пролактин, лютеинизирующий гормон (ЛГ), фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), паратгормон, гормон роста, инсулин, окситоцин и др. По сравнению с обычными
биологическими методами (БМ) измерения концентрации гормонов радиоиммунные методы отличаются рядом существенных преимуществ.
Так, например, если для определения концентрации ЛГ обычными методами требуется 120 мл плазмы крови, то при определении этого гормона с помощью РИА необходимо всего 0,1-0,2 мл плазмы; чувствительность БМ составляет 300-400 нг, РИА – 0,05-1,25 нг;
производительность с помощью БМ-8 проб, РИА-3000 проб в неделю.
Важное достоинство РИА – возможность определения в одном образце
нескольких гормонов.
В последние десятилетия опубликованы сотни оригинальных работ
по эндокринологии сельскохозяйственных животных. Эти данные имеют
не
только
большую
научную
ценность,
но
114
и необходимы для разработки практических мероприятий в животноводстве. Можно указать, например, на осуществление жесткого контроля за
содержанием
гормональных
препаратов
в мясе, полученном при убое скота, которому в период выращивания
вводили гормоны для увеличения мясной продуктивности. Избыток
содержания гормонов в продуктах питания нежелателен, так как считается, что они оказывают канцерогенное действие. Большие надежды
возлагаются на раннюю диагностику беременности путем массового
определения
прогестерона
в плазме крови (у лактирующих коров – по содержанию его
в молоке), так как у успешно осемененных коров концентрация прогестерона существенно выше, чем у неосемененных животных и во время
эстрального цикла (половой цикл у самок – время между двумя точками). Точность раннего прогноза стельности коров после осеменения
составляет 80-100 %. Определение прогестерона может быть с успехом
использовано для выявления коров, овец, кобыл с ненормальной функцией матки для их лечения, а в случае отсутствия эффекта лечения –
своевременной выбраковки из стада. Большой интерес представляют
работы по использованию радиоиммунологического анализа для ранней
диагностики лейкоза крупного рогатого скота.
115
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Основные физические величины, используемые в радиационной биологии,
и их единицы
Физическая
величина
Активность нуклида в радиоактивном
источнике
Экспозиционная
доза излучения
Мощность экспозиционной дозы излучения
Поглощенная доза
излучения
Мощность поглощенной дозы излучения
Интегральная доза
излучения
Эквивалентная доза
излучения
Мощность эквивалентной дозы излучения
Единица, ее наименование,
обозначение (межд., русское)
Соотношение
между единицами
внесистемная и СИ и внесиСИ
стемная
1 Ки= 3,7х1010 1Бк= 2,7х10-11
Бк
Ки
внесистемная
системы СИ
кюри (Сi, Ки)
беккерель
(Вq,Бк)
рентген (R,Р)
рентген в сек.
(R/s,Р/с)
кулон на кг
(С/kg,Кл/кг)
ампер на кг
(А/kg,А/кг)
1 Р=2,58х10-4
Кл/кг
1Р/с= 2,58х10-4
А/кг
1Кл/кг=
3876 Р
1 А/кг=
3876 Р/с
рад (rad,рад)
грей (Gy,Гр)
1 рад=0,01 Гр
рад в секунду
(rad/s,рад/с)
грей в секунду
(Gy/s,Гр/с)
1 рад/с=
0,01Гр/с
1 Гр=
100 рад
1 Гр/с=
100 рад/с
рад-грамм(rad х
g рад х г)
бэр (rem, бэр)
джоуль (J,Дж)
бэр в секунду
(rem/s,бэр/с)
зиверт в сек.
(Sv/s,Зв/с
1 рад х г=
10-5 Дж
1 бэр=
0,01 Зв
1 бэр/с=
0,01 Зв/с
1Дж=
105 рад х г
1 Зв=
100 бэр
1 Зв/с=
100 бэр/с
зиверт (Sv,Зв)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Множители и приставки для образования десятичных кратных
и дольных единиц
Множитель
1012
109
106
103
Приставка
наименование
обозначение
тера
T/Т
гига
G/Г
мега
M/M
кило
к/г
116
Множитель
10-1
10-2
10-3
10-6
Приставка
наименование обозначение
деци
d/д
санти
с/с
милли
m/м
микро
µ/мк
гекто
дека
102
101
h/г
da/да
нано
пико
10-9
10-12
н/n
p/п
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Периоды полураспада радиоизотопов
Изотоп
Углерод-14 (14С)
Натрий -24 (24Na)
Фосфор-32 (32Р)
Сера-35 (35S)
Калий-40 (40К)
Калий-42 (42К)
Кальций-45 (45Са)
Железо-59 (5Fe)
Кобальт-60 (6Со)
Стронций-89 (8Sr)
Стронций-90(90Sr)
Рутений-106(10Ru)
Йод-125 (125I)
Йод-131 (131I)
Период полураспада
(ТФИЗ.)
5730 лет
14 часов
14,3 суток
87,4 суток
1,42109лет
12,3 часа
163 суток
44,5 суток
5,3 года
50,5 суток
28,6 года
1 год
60 суток
8,06 суток
Изотоп
Цезий-134 (134Cs)
Цезий-137 (137Cs)
Барий-140 (140Ba)
Церий-143 (143Се)
Радий-226 (226Ra)
Бром-82 (82Br)
Золото-198 (198Аи)
Сурьма-124 (124Sr)
Теллур-127 (127Те)
Полоний-210(210Ро)
Уран-235 (235U)
Иттрий-90 (90y)
Тритий-3(3Н)
Плутоний-238(238Рu)
Период полураспада (ТФИЗ.)
2 года
30 лет
13 суток
33,4 часа
1600 лет
36 часов
64 часа
60 суток
9,3 часа
139 суток
7  108 лет
2,6 суток
12,35 года
87,74 года
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Содержание 137Cs- (нКи/кг) в урожае сельскохозяйственных культур в зависимости
от типа почв и обеспеченности их обменным калием
при плотности загрязнения 1 Ки/км2
Культура
Зерно (14 % влажн.):
Овес
Озимая пшеница
Ячмень
Солома (вл. 20 %):
Овес
Озимая пшеница
Ячмень
Сено (влажн. 16 %):
Клевер
Многолетн. злак.
Многолетн. зл.-бобовые
Однолетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Массовая доля обменного калия, мг/кг почвы
менее 80
81-140
141-200
201-300
более 300
Дерново-подзолистая почва
0,42
0,10
0,09
0,25
0,05
0,07
0,21
0,04
0,05
0,18
0,03
0,05
0,11
0,05
0,04
0,82
0,38
0,38
0,70
0,22
0,24
0,41
0,18
0,19
0,29
0,09
0,16
0,20
0,05
0.14
1.24
2,33
1,79
0,80
3,23
2,06
1,72
1,39
0,50
2,17
0,63
0,80
0,72
0,40
1,81
0,59
0,65
0,61
0,33
1,59
0,51
0,58
0,54
0,26
1,49
117
Культура
Массовая доля обменного калия, мг/кг почвы
менее 80
81-140
141-200
201-300
более 300
Зел. масса (вл. 82 %):
Клевер
0,26
0,23
0,13
Многолетн. злак.
0,50
0,37
0,17
Многолетн. зл.-бобовые
0,38
0,30
0,15
Однолетн. зл.-бобовые
0,17
0,11
0,09
Ест. травы
1,25
0,84
0,69
Картофель
0,11
0,07
0,05
Св. кормовая
0,13
0,09
0,06
Дерново-подзолистая суглинистая почва
Зерно (14 % влажн.):
Овес
0,29
0,23
0,17
Оз. пшеница
0,09
0,04
0,03
Ячмень
0,07
0,05
0,03
Солома (вл. 20 %):
Овес
Оз. пшеница
Ячмень
Сено (влажн. 16 %):
Клевер
Многолетн. злак.
Многолетн. зл.-бобовые
Однолетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Зел. масса (вл. 82 %):
Клевер
Многолетн. злак.
Многолетн. зл.-бобовые
Однолетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Картофель
Свекла кормовая
Зерно (14 % влажн.):
Овес
Оз. пшеница
Ячмень
Солома (вл. 20 %):
Овес
Оз. пшеница
Ячмень
Сено (влажн. 16 %):
Клевер
Многолетн. злак.
Многолетн. зл.-бобовые
Однолетн. зл.-бобовые
Ест. травы
0,12
0,14
0,13
0,09
0,59
0,05
0,05
0,11
0,12
0,11
0,07
0,45
0,04
0,04
0,10
0,02
0,03
0,09
0,01
0,02
0,49
0,29
0,18
0,43
0,26
0,17
0,36
0,18
0,12
0,24
0,15
0,06
0,18
0,13
0,05
1,37
1,72
1,55
0,56
2,72
0,93
1,04
0,99
0,35
2,56
0,56
0,57
0,57
0,28
2,02
0,48
0,49
0,49
0,23
1,76
0,31
0,36
0,36
0,18
1,70
0,10
0,10
0,10
0,06
0,38
0,02
0,03
0,05
0,08
0,07
0,05
0,30
0,02
0,03
0,29
0,19
0,12
0,37
0,22
0,12
0,33
0,21
0,12
0,12
0,08
0,06
0,58
0,56
0,43
0,08
0,07
0,03
0,05
Дерново-подзолисто-песчаная почва
0,46
0,13
0,10
0,31
0,11
0,08
0,26
0,09
0,07
0,22
0,07
0,06
0,15
0,05
0,04
0,84
0,42
0,35
0,65
0,36
0,29
0,53
0,30
0,22
0,48
0,23
0,19
0,28
0,19
0,15
1,35
2,40
1,88
1,1
6,08
1,16
1,86
1,51
0,69
4,09
0,79
0,85
0,82
0,55
3,40
0,59
0,67
0,63
0,46
2,98
0,55
0,62
0,59
0,36
2,81
118
Массовая доля обменного калия, мг/кг почвы
менее 80
81-140
141-200
201-300
более 300
Культура
Зел. масса (вл. 82 %):
Клевер
Многолетн. злак.
Многолетн. зл.-бобовые
Однолетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Картофель
Св. кормовая
0,29
0,52
0,40
0,23
1,30
0,14
-
0,25
0,40
0,32
0,15
0,87
0,10
0,15
0,17
0,18
0,18
0,13
0,72
0,08
0,13
0,13
0,14
0,14
0,13
0,64
0,05
0,08
0,11
0,13
0,13
0,10
0,60
0,04
0,05
Примечание. Материалы взяты из Руководства по ведению агропромышленного
производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на
1997-2000 гг.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Содержание 90Sr (нКи/кг) в урожае сельскохозяйственных культур в зависимости от
степени кислотности дерново-подзолистых почв при плотности загрязнения 1 Ки/км2
Культура
Зерно (вл. 14 %)
Овес
Озимая пшеница
Ячмень
Солома (вл. 20 %)
Овес
Озимая пшеница
Ячмень
Сено (вл. 16 %)
Клевер
Многолетн. злаковые
Многолетн. зл.-бобовые
Одноголетн. зл.-бобовые
Ест. сенокосы
Зел. мас.(вл.82 %):
Клевер
Многолетн. злаковые
Многолетн. зл.-бобовые
Одноголетн. зл.-бобовые
Естеств. лугов
Картофель
Свекла корм.
Зерно (14 % вл.):
Овес
Оз. пшеница
Ячмень
Уровень кислотности почвы, рН (КСl)
менее 4,5 4,6-5,0 5,1-5,5 5,6-6,0 6,0-7,0 более 7,0
Дерново-подзолистая супесчаная почва
1,62
1,07
1,92
1,36
1,43
1,73
1,21
1,33
1,63
1,18
1,32
1,50
1,17
1,05
1,45
1,16
1,06
1,35
6,55
6,10
6,96
5,60
6,44
6,69
4,54
5,99
6,42
4,20
5,94
5,83
4,15
4,77
5,48
4,10
4,77
5,20
13,64
18,62
33,95
11,79
22,87
14,21
13,56
25.68
9,89
17,79
13,44
11,40
22,17
8,24
15,20
11,63
8,45
18,56
7,65
13,11
9,15
7,90
14,41
5,8
10,11
5,85
6,05
7,27
5,49
4,74
2,92
2,52
2,12
1,76
4,89
3,81
3,25
3,19
2,88
2,49
3,99
2,90
2,44
1,81
0,37
0,28
0,24
0,17
0,97
0,67
Дерново-подзолистая суглинистая почва
3,97
1,64
2,81
1,96
1,69
0,12
0,58
3,09
1,24
2,16
1,25
1,29
0,12
0,53
1,08
0,83
4,35
1,02
0,73
4,28
1,55
0,93
5,70
1,22
1,26
5,28
119
1,15
0,09
4,57
1,11
0,96
4,44
Культура
Солома (вл. 20 %):
Овес
Оз. пшеница
Ячмень
Сено (вл. 16 %):
Клевер
Многолетн. злаковые
Многолетн. зл.-бобовые
Одноголетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Зел. мас вл. 82 %:
Клевер
Многолетн. злаковые
Многолетн. зл.-бобовые
Одноголетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Картофель
Св. кормовая
Зерно (14 % вл.):
Овес
Оз. пшеница
Ячмень
Солома (вл.20 %):
Овес
Оз. пшеница
Ячмень
Сено (вл. 16 %):
Клевер
Многолетн. злаковые
Многолетн. зл.-бобовые
Одноголетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Зел. мас. вл. 82 %:
Клевер
Многолетн. злаковые
Многолетн. зл.-бобовые
Одноголетн. зл.-бобовые
Ест. травы
Картофель
Св. кормовая
менее 4,5
Уровень кислотности почвы, рН (КСl)
4,6-5,0 5,1-5,5 5,6-6,0 6,0-7,0 более 7,0
4,82
5,34
5,70
4,78
5,06
5,28
4,51
4,34
4,57
4,06
3,95
4,44
3,97
3,47
4,35
1,90
3,04
4,28
12,41
14,61
30,44
10,21
20,33
11,61
10,99
23,10
8,57
15,84
10,47
8,95
17,55
7,79
12,52
9,06
7,95
14,03
7,08
10,56
7,12
7,37
12,18
5,30
8,74
4,55
5,45
2,66
3,12
0,33
6,52
2.,19
4,35
2,50
2,35
0,25
4,95
3,76
1,84
1,60
3,39
2,68
2,26
1,96
1,92
1,70
0,20
0,14
0,83
0,56
Дерново-подзолистая песчаная почва
3,00
1,52
2,26
1,54
1,57
0,12
0,50
2,61
1,13
1,87
0,98
1,17
0,11
0,48
1,90
1,24
2,40
1,50
1,14
2,04
1,43
1,07
1,72
1,36
0,99
1,60
1,28
0,90
1,54
1,20
0,64
1,50
6,99 6,72
8,02
6,10
6,00
7,93
5,51
5,40
7,03
4,99
4,54
5,62
4,80
4,54
5,62
4,73
4,10
5,40
18,31
21,79
40,64
16,70
17,90
18,01
18,10
33,84
14,45
24,15
16,13
15,82
26,39
11,96
19,18
13,96
12,75
21,80
11,42
16,61
10,98
12,01
17,25
8,10
12,68
7,02
8,15
3,92
4,67
0,72
-
8,70
3,58
6,14
3,83
3,88
0,30
-
7,25
3,09
5,17
3,45
3,39
0,45
1,36
5,65
2,56
4,11
2,99
2,73
0,33
0,90
4,67
2,45
3,56
2,35
2,57
0,24
0,81
3,69
1,73
2,72
1,50
1,75
0,24
0,79
Примечание. Материалы взяты из Руководства по ведению агропромышленного
производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на
1997-2000 гг.
120
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Гигиенические нормативы качества и безопасности
продовольственного сырья и пищевых продуктов
Допустимое содержание, не
более, Бк/кг
Примечание
90
137
Sr
Cs
6.1. Мясо и мясопродукты, птица, яйца и продукты их переработки
Мясо и субпродукты свежие, охл.,
50
160
без костей
замор.;
п/ф мяса всех видов;
80
250
оленина (без костей)
колбасные изделия;
100
320
диких животных
консервы (контроль по сырью)
200
160
кости (все виды)
Птица всех видов, субпродукты,
колбасные изделия, консервы из
80
180
Контроль по сырью
птицы
Яйца и продукты их перераб.
50
80
6.2. Молоко и молочные продукты
Молоко сырье,
сливки-сырье,
25
50
кисломолочные продукты
Консервы молочные
(молоко сгущенное и концентриро100
200
ванное)
Продукты молочные сухие: молоко
200
360
и сливки
Сыры сычужные и плавленые
100
50
Масло коровье
60
100
6.3. Рыба и продукты из рыбы
Рыба живая, замор., фарш, филе
100
130
Рыба сушеная, вяленая
200
260
6.5. Сахар и кондитерские изделия
Сахар
100
140
Мед
80
100
6.6. Плодоовощная продукция
Свежие, свеже-замороженные:
картофель
60
320
овощи, бахчевые
50
130
фрукты, ягоды
50
40
грибы
50
500
Сухие:
картофель
240
1200
овощи, бахчевые
240
600
фрукты, ягоды
240
200
грибы
250
2500
Орехи
100
200
Группа продуктов
121
Допустимое содержание, не
более, Бк/кг
90
137
Sr
Cs
Чай (все виды)
100
400
6.7. Масличное сырье и жировые продукты
Семена масл. культур
90
70
Масло растительное(все виды)
80
60
Жир-сырец всех видов
80
60
шпик свиной
50
100
Масло коровье
60
100
6.9. Другие продукты
Изоляты, концентраты, гидролизаты
раст. белков; мука и пищевой шрот
100
80
из семян бобовых, масличных и
нетрад. культур
Отруби пищевые из зерновых и
140
80
зернобобовых культур,
пищевые волокна из отрубей
100
60
Группа продуктов
Примечание
зерновые
зернобоб.
Примечание. Источник – выписка из Сан П и Н 2.3.2.560-96.
При обосновании нормативов удельной активности стронция-90 и цезия-137 в продовольственном сырье и пищевых продуктах было принято:
1. Предлагаемые нормативы для конкретных отечественных продуктов должны
обеспечивать непревышение предела годовой дозы облучения (1 мЗв), а также пределов
годовых поступлений стронция-90 и цезия-137 с пищей соответственно 3,6 х 104 Бк и 7,7 х
104 Бк.
2. Указанным пределам годовых поступлений соответствует активность суточного
рациона:
100 Бк /сутки для стронция-90 и 210 Бк /сутки для цезия-137.
Расчеты допустимой удельной активности пищевых продуктов произведены с учетом доли вклада данного конкретного вида продукта в загрязненность суточного рациона,
масса которого равна 1860 г/сут. и реальной удельной активности стронция-90 и цезия-137
в
пищевых
продуктах.
Для
отдельных
территорий эти нормативы могут быть изменены в порядке, установленном НРБ-96.
3. Пищевой продукт годен к употреблению, если:
(А/Н) цезий-137 + (А/Н) стронций-90 <= 1,
где: А – удельная активность радионуклидов стронция-90 и цезия-137 в данном пищевом
продукте,
Н – нормативы по стронцию-90 и цезию-137 для этого вида берутся из таблицы;
(А/Н) цезий-137 + (А/Н) стронций-90 > 1
или когда в пищевых продуктах, пищевом сырье присутствуют другие радионуклиды
техногенного происхождения, то следует руководствоваться НРБ-96 п. 7.2.4.
4. Контроль за удельной активностью пищевого продукта проводится на основе действующих ГОСТов, методических указаний, утвержденных Минздравом России.
5. Нормативные документы:
– Федеральный закон «О радиационной безопасности населения»;
– нормы радиационной безопасности – НРБ-96;
– Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды / Под. ред. А.Н.Марея, А.С.Зыковой. М., 1980.
122
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АОК – антителообразующие клетки
А – клетки – макрофагальные клетки крови
Бк – беккерель (единица активности радионуклидов)
БМ – биологический метод
бэр – биологический эквивалент рентгена
В – лимфоциты – бурсозависимые лимфоциты
ВДУ – временно допустимые уровни (радиоактивных веществ)
ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения
Гр – грей (единица поглощенной дозы в системе СИ)
Д0 – начальная доза, при которой отмечается развитие какого-то патологического процесса (синдрома)
Д погл. – поглощенная доза облучения
Д экв. – эквивалентная доза облучения
Д эксп. – экспозиционная доза облучения
Дж/кг – джоуль/кг
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота
ЕРФ – естественный радиоактивный фон
Ig A, M, G – иммуноглобулины классов А, М, Джи
ИИ – ионизирующее излучение
ИРФ – искусственный радиационный фон
I-131 – радиоактивный изотоп йода с атомной массой 131 у.ед.
К – коэффициент поглощения радиоактивных излучений веществом
Ки – внесистемная единица активности радионуклидов
КК – коэффициент качества ионизирующих излучений
Кл/кг – кулон на кг, единица экспозиционной дозы излучения в СИ
КЭ – кислородный эффект
ЛД 50/30 – летальная доза ионизирующего излучения, вызывающая
50 % гибель животных за 30 дней
ЛПЭ – линейная передача энергии
ЛРТ – липидные радиотоксины
ЛСЭ – лизат собственных эритроцитов
МАГАТЭ – Международное агентство по контролю за атомной
энергетикой
МКРЗ – международный комитет по радиационной защите
МЭв – мегаэлектронвольт (109 Эв) энергии
НКДАР ООН – Научный комитет по действию атомной радиации
ООН
НРБ – нормы радиационной безопасности
ОЛБ – острая лучевая болезнь
123
ОСП – основные санитарные правила
ПД – предел дозы
ПДД – предельно допустимая доза
ПДУ – предельно допустимый уровень
ПРТ – первичные радиотоксины
ПРФ – природный радиоактивный фон
ПЯВ – продукты ядерного взрыва
ПЯД – продукты ядерного деления
Р – рентген, внесистемная экспозиционная доза облучения
РИА – радиоиммунологический анализ
РНК – рибонуклеиновая кислота
РПД – радиоактивные продукты деления
СанПиН – санитарные правила и нормы
СОЭ – скорость оседания эритроцитов
СПЖ – средняя продолжительность жизни
Cs-137 – радиоактивный изотоп цезия с атомной массой
137 у.ед.
SH-группы – сульфгидрильные группы
Sr-90 – радиоактивный изотоп стронция с атомной массой 90 у.ед.
Т – лимфоциты – тимусзависимые лимфоциты
Т – клетки-хелперы – тимусзависимые лимфоциты – помощники
Тбиол. – биологический период полувыведения радионуклидов
Тфиз. – физический период полураспада радионуклидов
Тэфф. – эффективный период полувыведения радионуклидов из организма
ЦИК – циркулирующие иммунные комплексы
124
ЛИТЕРАТУРА
1. Анненков Б.Н., Юдинцева Е.В. Основы сельскохозяйственной радиологии/
Б.Н.Анненков, Е.В.Юдинцева. – М.: Агропромиздат, 1991. – 287 с.
2. Белов А.Д., Киршин В.А. Ветеринарная радиобиология/А.Д.Белов, В.А.Киршин. –
М.: Агропромиздат, 1987. – 286 с.
3. Бударков В.А., Краткий радиоэкологический словарь/ В.А.Бударков, А.С.Зенкин,
В.А.Киршин // Под. ред. В.А.Бударкова. – Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 1998.
4. Ветеринарные правила обеспечения радиационной безопасности животных и продукции животного происхождения. ВП13.7.13. от 11 мая 1999 г.// Ветеринарная газета. –
1999. – № 20. – 11 окт. – С. 20-26.
5. Ионизирующее излучение. Радиационная безопасность: нормы радиационной безопасности (НРБ -99) СП 2.6.1. 758-99. – М.: Минздрав России, 1999.
6. Киршин В.А., Бударков В.А. Ветеринарная противорадиацонная защита/ В. А. Киршин, В. А. Бударков. – М.: Агропромиздат, 1990.
7. Кузин А.М., Каушанский Д.А. Прикладная радиобиология/ А.М.Кузин,
Д.А.Каушанский. – М: Энергоиздат, 1981.
8. Корнеев Н.А., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных/ Н.А.Корнеев, А.Н.Сироткин. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
9. Лурье А.А. Сельскохозяйственная радиология и радиоэкология/ А.А.Лурье. – М.:
МСХА. 1999.
10. Макаров В.А. и др. Ветеринарно-санитарная экспертиза с основами технологии
переработки и стандартизации продуктов животноводства / Под ред. В.А.Макарова. – М.:
Агропромиздат, 1991. – 463 с.
11. Практикум по ветеринарной радиобиологии / А.Д.Белов, А.С.Косенко, В.В.Пак и
др. – М.: Агропромиздат, 1988. – 240 с.
12. Радиобиология / А.Д.Белов, В.А.Киршин, Н.П.Лысенко, В.В.Пак и др. //Под ред.
А.Д.Белова. – М.: Колос, 1999.
13. Федеральный закон о радиационной безопасности населения // Российская газета.
– 1996. – 17 янв. – С. 4.
14. Ярмоненко, С.П. Радиобиология человека и животных/ С.П.Ярмоненко. – М.: Высш.
шк., 1988.
15. Александров Ю.А., Махоткин А.Г. Основы сельскохозяйственной радиологии /
Метод. указания по выполнению лаб.-практ. работ для студентов зооинженерного отделения. – Йошкар-Ола: МарГУ, 1997. – 48 с.
16. Александров Ю.А., Махоткин А.Г. Сельскохозяйственная радиология / Метод.
указания по выполнению контрольных работ для студентов 4 курса зооинженерного отдния. – Йошкар-Ола: МарГУ, 1998. – 20с.
17. Александров Ю.А. Повышение радиорезистентности овец // Дисс. … канд. биол.
наук по специальности 03.00.01. – Радиобиология. Защищена 14.01.92. Утв. 19.04.92. –
Казань, спецчасть ВНИВИ, инв. № 5722с. – 1992. – 162 с.
18. Александров Ю.А. Повышение радиорезистентности овец: Автореф. дисс. … канд.
биол. наук. – Казань: Спецчасть ВНИВИ, инв. № 5721с. – 1992. – 20 с.
19. Александров Ю.А. Действие ионизирующего излучения на суягность овцематок и
их потомство / Первые Вавиловские чтения: Материалы постоянно действ. Всерос. конф.
– Йошкар-Ола: Изд-во МарГТУ. – 1996. – С. 367.
20. Александров Ю.А. Физические факторы – как средства повышения общей резистентности овец / Вторые Вавиловские чтения: Материалы постоянно действ. Всерос.
конф. Ч. 2 – Йошкар-Ола: Изд-во МарГТУ. – 1997. – С. 253.
125
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 4
1. ПРЕДМЕТ РАДИОБИОЛОГИЯ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРЕДМЕТА.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ РАДИОБИОЛОГИЕЙ ............... 4
2. ИСТОРИЯ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ РАДИОБИОЛОГИИ ............... 5
3. СВЯЗЬ ПРЕДМЕТА С ДРУГИМИ НАУЧНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ ............... 7
РАЗДЕЛ 1
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ (ИИ) ................................................... 8
1.1. СТРОЕНИЕ АТОМА. ПОНЯТИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ ........................... 8
1.2. ЕДИНИЦЫ РАДИОАКТИВНОСТИ .........................................................10
1.3. ТИПЫ ЯДЕРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИИ С
ВЕЩЕСТВАМИ. ВИДЫ ИИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА ..................................11
1.3.1. Альфа-распад ..........................................................................11
1.3.2. Бета-распад ..............................................................................12
1.3.4. К-захват электронов ядром ....................................................13
1.3.5. Самопроизвольное деление ядер ...........................................13
1.3.6. Термоядерные реакции ..........................................................13
1.4. ПОНЯТИЕ ДОЗИМЕТРИИ. ПОГЛОЩЕННАЯ
И ЭКСПОЗИЦИОННАЯ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ ..................................................14
1.4.1. Экспозиционная доза излучения ...........................................14
1.4.2. Поглощенная доза излучения ................................................14
1.5. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИИ ..............15
1.6. МОЩНОСТЬ ДОЗЫ И ЕДИНИЦЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ .................................16
1.7. ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА .................................................17
РАЗДЕЛ 2
ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
И ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ..................................................18
2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ИИ. ПРИРОДНЫЙ
РАДИАЦИОННЫЙ ФОН ..............................................................................18
2.2. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИИ ......................................................19
126
2.3. ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И
ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА ...............................................................................22
2.3.1. Гигиеническая характеристика РВ, образующихся при
ядерном взрыве .................................................................................22
2.3.2. Гигиеническая характеристика атомной энергетики .........24
2.4. Общие закономерности перемещения радиоактивных
веществ в биосфере ..........................................................................27
РАЗДЕЛ 3
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО
ИЗЛУЧЕНИЯ ...............................................................................................28
3.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ ...................................................................28
3.1.1. Первичные физико-химические процессы
при действии ИИ ..............................................................................28
3.1.2. Действие ионизирующих излучений на клетку ...................31
3.2. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ НА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ ...................................................34
3.2.1. Виды и формы радиационного поражения
сельскохозяйственных животных ...................................................34
3.2.2. Влияние ИИ на кровь и кроветворные органы ....................38
3.2.3. Влияние ИИ на иммунологическую реактивность
животных ...........................................................................................41
3.2.4. Влияние ИИ на органы пищеварения ...................................45
3.2.5. Влияние ИИ на воспроизводительные качества
животных ...........................................................................................47
РАЗДЕЛ 4
ТОКСИКОЛОГИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ .............................51
4.1. ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ РВ В ОРГАНИЗМ ЖИВОТНЫХ...........................51
4.1.1. Желудочно-кишечный путь поступления
радионуклидов ..................................................................................52
4.1.2. Ингаляционное поступление радионуклидов ......................53
4.1.3. Поступление радионуклидов через кожу, слизистые
оболочки и раны ...............................................................................54
4.2. ТИПЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНИЗМЕ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ. ГРУППЫ
РАДИОТОКСИЧНОСТИ РВ .........................................................................54
127
4.3. КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ПО СТЕПЕНИ
ИХ ТОКСИЧНОСТИ ....................................................................................56
4.4. РАДИОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 131I .......................57
4.5. РАДИОТОКСИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА CS-137...................58
4.6. РАДИОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 90SR .....................60
4.7. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИТТРИЯ...........................61
4.8. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАДИЯ ............................61
4.9. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛУТОНИЯ .....................62
4.10. ОСТРАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ ЖИВОТНЫХ ПРИ ИНКОРПОРАЦИИ
РАДИОНУКЛИДОВ .....................................................................................63
РАЗДЕЛ 5
РАДИАЦИОННЫЕ ПОРАЖЕНИЯ ЖИВОТНЫХ ...................................65
5.1. ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ .............66
5.1.1. Острая лучевая болезнь сельскохозяйственных
животных при внешнем облучении ................................................66
5.2. ЛУЧЕВЫЕ (РАДИАЦИОННЫЕ) ОЖОГИ ЖИВОТНЫХ.............................77
5.3. ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РАДИАЦИОННОГО ПОРАЖЕНИЯ .........78
РАЗДЕЛ 6
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЕДЕНИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА НА
ТЕРРИТОРИИ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ РАДИОАКТИВНЫМИ
ВЕЩЕСТВАМИ ...........................................................................................80
6.1. ОСОБЕННОСТИ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
В БЛИЖАЙШИЙ ПЕРИОД ПОСЛЕ ВЫПАДЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ
ОСАДКОВ ..................................................................................................81
6.1.1. Деление территории, загрязненной радиоактивными
веществами, на отдельные зоны .....................................................82
6.1.2. Ведение животноводства в период «йодной
опасности».........................................................................................83
6.1.3. Сортировка животных в очагах РЗМ ....................................85
6.1.4. Порядок оценки продуктов убоя при облучении
животных и инкорпорации их радиоактивными веществами .....87
6.1.5. Изменения продуктивности животных и качества
продуктов животноводства при радиационных поражениях ......88
6.1.6. Методы дезактивации продуктов животноводства .............89
128
6.2. ВЕДЕНИЕ ЖИВОТНОВОДСТВА В ПЕРИОД ПОВЕРХНОСТНОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ..................................93
6.3. ВЕДЕНИЕ ЖИВОТНОВОДСТВА В ПЕРИОД КОРНЕВОГО
ПОСТУПЛЕНИЯ РВ В РАСТЕНИЯ ...............................................................94
6.3.2. Зоотехнические мероприятия по снижению
содержания радионуклидов в продукции животноводства .......100
6.3.3. Снижение содержания радионуклидов
в сельскохозяйственной продукции при ее переработке ...........101
6.4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ
В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННУЮ ПРОДУКЦИЮ............................................102
6.4.1. Прогноз загрязнения растениеводческой продукции ........102
6.4.2. Прогноз поступления радионуклидов в продукцию
животноводства ..............................................................................105
РАЗДЕЛ 7
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ
РАДИАЦИИ И РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ..................................107
7.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИИ И РВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ ..........................107
7.1.2. Повышение продуктивности сельскохозяйственных
растений с помощью ИИ ................................................................108
7.1.3. Использование ионизирующей радиации
для сохранения сельскохозяйственной продукции .....................108
7.1.4. Использование ИИ в растениеводстве для других
целей ................................................................................................109
7.1.5. Радиоактивные препараты в агрохимических
исследованиях .................................................................................109
7.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИИ И РВ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
И ВЕТЕРИНАРИИ .....................................................................................110
7.2.1. Радиоиндикационный метод................................................110
7.2.2. Авторадиография ..................................................................111
7.2.3. Радиационное обезвреживание навоза и навозных
стоков, использование ИИ в кормопроизводстве .......................112
7.2.4. Использование радиационной технологии
при производстве вакцин ...............................................................112
7.2.5. Консервация продукции животноводства с помощью
ИИ ....................................................................................................113
7.2.6. Использование малых доз ионизирующей радиации в
животноводстве ..............................................................................113
7.2.7. Радиоактивные индикаторы в эндокринологии .................114
129
ПРИЛОЖЕНИЯ .........................................................................................116
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ......................................................................................116
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ......................................................................................116
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ......................................................................................117
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ......................................................................................117
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ......................................................................................119
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ......................................................................................121
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ .......................................................................123
ЛИТЕРАТУРА ...........................................................................................125
СОДЕРЖАНИЕ ..........................................................................................131
130
АЛЕКСАНДРОВ Юрий Александрович
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ РАДИОБИОЛОГИЯ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Литературный редактор
Смоляр Е.Г.
Компьютерная верстка
Токмакова С.В.
Лицензия ИД № 06434 от 10 декабря 2001 г.
Тем. план 2005 г. № 13.
Подписано в печать 21.01.2016 г. Формат 60х84/16.
Усл. печ. л. !Syntax Error, ;. Уч.-изд.л. !Syntax Error, ;. Тираж 200. Заказ № 1544.
Оригинал-макет подготовлен к печати в РИО и отпечатан ООП
Марийского государственного университета.
424001, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1
132
Ю.А.АЛЕКСАНДРОВ
ЙОШКАР-ОЛА, 2005
134