Всасывание радиоактивных веществ

При оральном, ингаляционном и кожном путях поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных птиц их токсичность и размеры перехода в продукцию животноводства в значительной мере определяются степенью их поглощения в желудочно-кишечном тракте, в легких или поверхностью кожи.

Для оценки кишечной, легочной и кожной проницаемости важно знать коэффициент всасывания радионуклидов тем или иным органом. Выделение количественных характеристик поглощения радионуклидов в желудочно-кишечном тракте, в легких и через кожу животных позволяет объективно оценить уровень поступления их в продукцию животноводства и обосновать мероприятия по ограничению этого поступления.

Исследованиями установлено, что интенсивность всасывания радионуклидов у животных зависит от химической формы соединения, источника его происхождения и путей поступления в организм.

Биологически доступную фракцию радионуклидов составляет та их часть, которая может в результате процессов выщелачивания и вымачивания переходить из частиц выпадений непосредственно в почву, почвенный раствор и в дальнейшем включается в цепочку миграции почва — растение — сельскохозяйственные птица — продукты животноводства — человек.

При проникновении во внешнюю среду радионуклидов, инкорпорированных в состав карбонатных и силикатных частиц, степень доступности их для растений и животных может существенно отличаться от доступности водорастворимой формы радионуклидов — это отличие определяется природой радиоактивного материала. При наземных ядерных взрывах на карбонатных грунтах растворимость радиоактивных частиц в воде составляет примерно 10%, а на силикатных грунтах — лишь 1,5%. Степень перехода в воду смеси радиоактивных продуктов деления из частиц, выпавших на различном удалении от эпицентра ядерного взрыва, с увеличением расстояния возрастает.

Размеры перехода смеси радионуклидов из частиц в однонормальный раствор НСL и желудочный сок примерно в 2−3 раза больше, чем в воду. Величина перехода радионуклидов из радиоактивных частиц в воду зависит от их состава. Из силикатных частиц в водный раствор переходит всего лишь 1−4%, а из частиц раздробленной породы в зоне взрыва — до 60−80% содержащихся в них радионуклидов. Анализы проб, отобранных с различных участков следа и зоны базисной волны подземного ядерного взрыва, показали, что водорастворимая фракция стронция-89 составляет 70−90%, стронция-90 — 4−6%, бария-140 — 0,5−2%, рутения-103 и рутения-106 — 7−20% от валового содержания их в частицах. При этом наибольший переход отмечается у «летучих радионуклидов» или радионуклидов, имеющих газообразных предшественников (йод-131, теллур-132, цезий-137, стронций-89 и 90), а наименьший у радионуклидов тугоплавких металлов (цирконий-95, церий-114, нептуний-239).

Таким образом, в зависимости от источника поступления радиоактивных веществ в биосферу, формы соединений, в состав которых входят радионуклиды, их растворимость может быть весьма различной. К наиболее растворимым в воде и однонормалыюй соляной кислоте относятся радиоактивные частицы выпадений воздушных ядерных взрывов (до 100%), к наименее растворимым относят радиоактивные частицы наземных и подземных ядерных взрывов (от 1,5 до 76%).

Представления о биологической доступности радионуклидов для организма животных и птиц дают величины всасываний их в желудочно-кишечном тракте и перехода из рациона в молоко, мясо, субпродукты, яйцо.

Радионуклиды в чистом виде или их смеси могут поступать в желудочно-кишечный тракт в различных формах: в ионизированном состоянии, в виде абсорбированных на поверхности кормов, оплавленных карбонатных и силикатных частиц и т. д. Поглощение в желудочно-кишечном тракте животных радионуклидов щелочноземельных элементов также зависит от их свойств. Различие в поглощении радионуклидов также зависит от растворимости веществ, в составе которых они поступают в организм. Так, растворимость радиоактивных веществ из облака воздушного взрыва в 15 раз превышает растворимость из облака наземного взрыва, поэтому с точки зрения радиоактивного загрязнения животноводческой продукции первые представляют большую опасность, чем вторые. Вместе с тем установлено, что радиоактивные вещества ядерного взрыва всасываются из желудочно-кишечного тракта лучше, чем продукты термоядерного взрыва. Это обусловлено большим содержанием в составе радиоактивных продуктов деления ядерного взрыва хорошо всасывающихся радионуклидов йода. Продукты термоядерного взрыва содержат в значительном количестве нептуний-239 и поэтому поглощаются в кишечнике в незначительных количествах. Вместе с тем на величину и скорость всасывания продуктов ядерного взрыва в желудочно-кишечном тракте влияет функциональное состояние организма, возраст животного, анатомо-физиологические особенности желудочно-кишечного тракта, характер кормления, напряженность минерального обмена и скорость передвижения химуса (содержащаяся в кишках жидкая пищевая кашица, образующаяся из пищи под влиянием пищеварительных соков).

Установлено, что независимо от вида животных йод-131, цезий-137, стронций-89 и 90, кальций-45, барий-140, являющиеся представителями галогенов, щелочных и щелочноземельных металлов, всасываются в желудочно-кишечном тракте в значительных количествах (9−100%), в то время как представители тяжелых и редкоземельных элементов — рутений-106, цирконий-95, иттрий-90, церий-144 всасываются через кишечную стенку весьма слабо (от 0,05 до 2,3%). Это объясняется тем, что элементы второй группы образуют в кишечнике плохо растворимые соединения, переход которых из желудочно-кишечного тракта в кровь крайне ограничен, тогда как радионуклиды йода, цезия, кальция, стронция находятся в жидкостях организма в форме хорошо растворимых солей, что позволяет им легко и в значительных количествах проникать через кишечную стенку в кровяное русло.

Величина коэффициента всасывания радионуклидов в желудочно-кишечном тракте животных тесно связана с их возрастом. Снижение размеров всасывания нуклидов с возрастом животных обусловлено, с одной стороны, уменьшением проницаемости стенки желудочно-кишечного тракта, уплотнением ее мембран и уменьшением диаметра пор в них, с другой — снижением потребности взрослого организма по сравнению с растущим в минеральных элементах. Вместе с тем, при прочих равных условиях, всасывание радионуклидов в желудочно-кишечном тракте у животных различных видов происходит в неодинаковых количествах. Например, если у месячных поросят резорбция (всасывание) стронция-90 в кишечнике составляет 90,5%, то у ягнят и козлят аналогичного возраста — соответственно 81 и 72,2%, у телят — 69,81% введенного количества. Всасывание цинка-65 у 60-дневных поросят достигает 72%, тогда как у 70-дневных телят его количество равно лишь 32% от введенного. Различие в переходе радионуклидов первого барьера — желудочно-кишечного тракта на пути миграции из рациона в органы и ткани свидетельствует о более интенсивном обмене минеральных элементов у мелких животных, чем у крупного рогатого скота.

Динамика поступления радионуклидов из желудочно-кишечного тракта в кровяное русло и уровень концентрации их в крови зависят от строения пищеварительного тракта животных: у коз, имеющих 4-камерный желудок, максимальная концентрация радиостронция после разового введения отмечались через 12 ч и сохранялось на этом уровне в течение следующих 12 ч. У животных с однокамерным желудком (кролики, лошади, свиньи и др.) максимум концентрации радионуклидов наступает быстрее. Этот факт, очевидно, обусловлен тем, что скорость эвакуации химуса из желудка в кишечник — основное место всасывания нуклидов — у животных с однокамерным желудком происходит быстрее, чем у животных с многокамерным желудком. Говоря о всасывании радионуклидов из пищеварительного канала, следует обратить внимание на роль в этом процессе вида кормов, с которыми радионуклиды поступают в организм.