Сельскохозяйственная радиобиология (стр. 6 )

Таблица 6

Характеристика наиболее значимых радионуклидов
глобальных выпадений

Нуклид	Период полураспада	Основной вид облучен.	Критический орган	Т биол. сутки	Резорбция из ЖКТ	Е эфф. МэВ/рас.
3H	12,34 года	Внутрен.	Все тело	12	100	0,01
14С	5730 лет	>>	Жировая ткань	10	100	0,054
89Sr	51 сут.	>>	Кость	1,8´104	9	0,56
90Sr	28,8 года	>>	>>	1,8´105	9	1,13
131I	8,06 сут.	Внешнее и внутр.	Щитов. железа	10,4	100
137Cs	30 лет	>>	Все тело	70	100	0,59
239Pu	2,44´104	Внутрен.	Кость	7,3´104	2,410-3	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	Вид излучения	В мбэр
Естественный радиационный фон	внешнее внутреннее суммарно	65 160 225
Технологически изм. РФ: РВ, содержащиеся в стройматериалах и воздухе помещений РВ, содержащиеся в минеральных удобрениях	внешнее внутренне суммарно суммарно	10 130 140 0,015
Искусственный РФ: атомные электростанции выпадения вследствие испытаний ядерного оружия	суммарно внешнее внутреннее суммарно	0,017 1 1,5 2,5
Рентгено - и радиоизотопная диагностика	суммарно	140
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.

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 нейро-гуморальными 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

H2O + e-1 ® H2O-

Возникающие 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 вторично-радикальным 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) 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.