8.2. МІГРАЦІЯ РАДІОНУКЛІДІВ У НАВКОЛИШНЬОМУ СЕРЕДОВИЩІ І ОБ’ЄКТАХ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА ЧАСТИНА 2 (+КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ)

1. Надходження радіонуклідів до організму тварин

Надходження радіоактивних речовин в організм тварин відбувається через шлунково-кишковий тракт, органи дихання, а також крізь ушкоджені і неушкоджені шкіряні покриви. Аеральний шлях надходження, тобто через органи дихання, має вагомий внесок лише у період випадання радіоактивних опадів. Незначним є також проникнення радіоактивних речовин через шкіру – перкутальний шлях. Головним шляхом залучення їх у тваринний організм, як і організм людини, слід вважати пероральний – тобто з їжею та водою.

Доля радіоактивних речовин в організмі тварин не відрізняється від такої звичайних стабільних хімічних речовин, які входять до складу кормів. Надходячи до шлунково-кишкового тракту, кормові продукти піддаються механічній та біологічній обробці, перетворюючись на сполуки, які можуть бути засвоєні організмом. В процесі метаболізму радіоактивних речовин в організмі тварин розрізняють два етапи.

Перший етап – це перетворення їх у зручні для засвоєння форми. Для цього у шлунково-кишковому тракті є усі сприятливі умови: здатність до механічного руйнування та подрібнення їжі в шлунку; велика кількість різноманітних ферментів, які здійснюють початкові стадії розщеплення білків, жирів та вуглеводів на більш прості сполуки; зрештою, кисле середовище, що забезпечується за рахунок шлункового соку, яке сприяє переходу радіоактивних кормів у легкозасвоюваний розчинний стан.

Другий етап метаболізму – це всмоктування радіоактивних речовин у шлунково-кишковому тракті. Встановлено, що вони вбираються практично на всьому його протязі, хоча інтенсивність цього процесу на різних ділянках неоднакова: в шлунку, сліпій та дванадцятипалій кишках вона мінімальна; у товстій, порожній та клубових кишках – середня і в тонкому кишечнику – максимальна. Процес всмоктування залежить від багатьох умов, зокрема, характеру корму, його кількості, ступеня забруднення радіоактивними речовинами, їхньої розчинності. Але головними факторами, що визначають рухливість радіонуклідів в організмі тварин, в тому числі і всмоктування, є їх фізико-хімічні характеристики, форми сполук, вид тварин, їх вік, фізіологічний стан – ті ж самі, що визначають долю радіонуклідів в рослинах.

Для оцінки ступеня всмоктування радіонуклідів в шлунково-кишковому тракті використовують коефіцієнт всмоктування (К_ВС), який являє собою відношення кількості радіонуклідів, що знаходяться у крові до їх кількості, що надійшла з раціоном і виражається в процентах. В таблиці наведені значення К_ВС деяких радіонуклідів у п'яти видів сільськогосподарських тварин, які свідчать про те, що їх засвоєння може варіювати у дуже широких межах.

Коефіцієнти всмоктування (К_ВС) радіонуклідів у шлунково-кишковому

тракті дорослих сільськогосподарських тварин, % від введеної кількості

(А.М. Сироткін, 1991)

Так, якщо всмоктування ¹³¹І у жуйних тварин досягає 100%, то у свиней воно в 1,3–3 рази менше. Навпаки, радіоцезій всмоктується у свиней на 100%, а у жуйних – в 1,3–2 рази менше. В курей всмоктування ⁵⁹Fe та ⁶⁰Со значно вище, ніж у жуйних.

Всмоктування радіонуклідів залежить від віку тварин і у молодих особин для деяких з них наближається до 100%, в 5–15 разів перевищуючи всмоктування дорослими тваринами. Безсумнівно, це пояснюється високою проникністю кишкових стінок молодих тварин та меншою потребою дорослих тварин у мінеральних речовинах.

І все ж таки, хоча швидкість всмоктування радіонуклідів різна, вже через 24 год. після їх надходження до шлунково-кишкового тракту у ньому залишається не більш, як 10–15% від їх первинної кількості.

Радіонукліди, що всмокталися у кров, розповсюджуються з її током по органах і тканинах тварини, де частково затримуються, вибірково концентруючись в окремих органах. Та більша їх частина одразу виводиться з організму.                                                                                                                                       

Доля радіонуклідів, які беруть участь в обміні, неоднакова. Як правило, вони затримуються у тих тканинах і органах, до складу яких входять їх стабільні ізотопи і елементи з аналогічними хімічними властивостями. Оскільки хімічний склад тканин сільськогосподарських тварин вивчений досить добре, можна передбачати, до яких саме частин організму потрапить той чи інший радіонуклід.

Існує три основних типи розподілу радіонуклідів в організмі хребетних тварин: скелетний, дифузний та ретикулоендотеліальний. Скелетний тип властивий, перш за все, радіонуклідам лужноземельної групи, головними представниками якої є ізотопи кальцію та стронцію. В мінеральній частині скелету накопичуються також ізотопи барію, радіоактивні елементи радій, плутоній, уран та деякі інші. Дифузний тип характерний для ізотопів лужних елементів: калію, натрію, цезію, рубідію, а також водню, азоту, вуглецю,олонію. Ретикулоендотеліальне* розподілення властиве для  рідкоземельних металів: церію, прометію, а також цинку, торію, частково трансуранових елементів.

*Ретикулоендотеліальна система (від лат. reticulum – сіточка), система клітин сполучної тканини в організмі хребетних тварин і людини, здатних до фагоцитозу – знищенню чужорідних клітин, в т.ч. хвороботворних бактерій. Включає певні клітини кісткового мозку, лімфатичних вузлів, мигдаликів, селезінки, печінки, надниркової залози, гіпофізу та деякі інші.

Для деяких радіонуклідів властивий дуже високий ступінь нагромадження в окремих спеціалізованих органах і тканинах. Так, ізотопи йоду нагромаджуються у великих кількостях у щитовидній залозі, що відбувається внаслідок специфіки обміну речовин цього органу. Іноді виділяють навіть спеціальний тип розподілу радіонуклідів – тиреоїдний (від лат. glandula thyreoidea – щитовидна залоза). 

Ступінь радіаційного впливу радіоактивних речовин на окремі органи і в цілому на тварину залежить від часу перебування їх в організмі. Деякі з них, які залучаються до процесів обміну швидко метаболізуючих тканин, можуть протягом короткого часу виводитись з організму разом з продуктами метаболізму. Так, ізотоп водню тритій, який бере участь в обміні разом з водою, протягом кількох тижнів практично повністю виводиться з організму ссавців з сечею. В той же час ⁴⁵Са та ⁹⁰Sr, що приймають участь у формуванні скелету, можуть, практично не зменшуючись кількісно, перебувати в організмі тварини протягом всього її життя.

Для характеристики строків перебування в організмі окремих радіонуклідів існує поняття періоду піввиведення радіоактивного ізотопу з організму. Період піввиведення (Т_б) – це час, протягом якого кількість нагромадженого в організмі (іноді в окремому органі) радіонукліду зменшується удвічі внаслідок процесів біологічного виділення у перебігу природних процесів обміну. В таблиці наведені опосередковані дані тривалості періодів піввиведення з організму людини деяких радіоактивних ізотопів, які нагромаджуються  в тілі і окремих органах.

Періоди піврозпаду та піввиведення деяких радіонуклідів

з організму людини (В.Ф. Козлов, 1987)

Вони в цілому відбивають загальні тенденції поведінки таких ізотопів в організмі сільськогосподарських тварин-ссавців, хоча, звичайно, абсолютні показники часу дещо відрізняються внаслідок біологічних особливостей видів.

Значно впливає на виведення радіонуклідів з організму та відкладення їх в окремих тканинах і органах продуктивних тварин має швидкість їхнього руху у процесі метаболізму, яка врешті-решт призводить до переходу і накопиченню в молоці та м'ясі – продуктах, що є основним джерелом надходження радіонуклідів в організм людини. Так, у теперішній час внесок молока, як джерела ¹³⁷Сs і ⁹⁰Sr досягає 70% всієї їх кількості в раціоні людини. Ступінь переходу радіонуклідів в молоко та м'ясо характеризує коефіцієнт переходу (К_П), який оцінюють аналогічно коефіцієнту всмоктування (К_ВС).

Максимальні величини виділення радіонуклідів з молоком характерні для ³²Р, ¹⁴C, ³⁵S, ³H, ⁴⁰K, ⁴⁵Ca, ¹³¹I, ^134,137Cs. Це цілком природно, так як ізотопи перерахованих елементів та їх хімічні аналоги приймають активну участь в обміні речовин, є основними компонентами молока. Значення К_П радіонуклідів стронцію у 7–20 разів нижчі. Це пов'язано з тим, що переважаючим мінеральним компонентом молока є кальцій (більше 1 г на літр), який виступає у ролі конкурента та дискримінатора свого хімічного аналога стронцію.                   

Ступінь переходу радіонуклідів в молоко та м'ясо характеризує коефіцієнт переходу (К_П), котрий оцінюється аналогічно коефіцієнту всмоктування (К_ВС).   

Найбільш високі значення К_П з наведених мають радіонукліди цезію (як і калію, значення для якого тут не приводяться) – хімічного аналогу калію, іони якого відіграють важливу роль в генерації та проведенні біоелектричного потенціалу у м'язах, регуляції їх скорочення. Разом з калієм в процеси обміну та нагромадження у м'язах втягується і цезій.

Радіонукліди-представники рідкоземельних та важких металів, а також трансуранові елементи, як правило, переходять із раціону в молоко та м'ясо у незначних кількостях.

Слід відзначити, що і для ссавців тривалість періоду піввиведення радіонукліду у значній мірі залежить чи навіть визначається характером метаболізму. Так, для людини в залежності від віку період піввиведення ⁹⁰Sr з кісток варіює від 25 у дітей до 70–75 років у стариків, а ¹³⁷Сs з м'язів – відповідно, від 30 до 90 діб. 

У цій же таблиці наведені також значення періодів піврозпаду радіонуклідів. На відміну від досить варіюючи значень періодів піввиведення, ця величина, яка визначається за допомогою даних про середній час існування радіоактивних ядер, становить сталу величину, яка не залежить від будь-яких факторів.

Але, визначаючи ступінь очищення організму від радіонуклідів, необхідно враховувати і цей показник, тому що зменшення кількості радіоактивних речовин, як і дії іонізуючих випромінювань, йде водночас і за рахунок їх виведення і розпаду. В такому разі говорять про ефективний період піввиведення радіонукліду (Т_ЕФ), який визначається за формулою

                                     Т_ЕФ = Т_0,5 × Т_б / Т_0,5 + Т_б                                              

де Т_0,5 – період піврозпаду радіонукліду і Т_б – період його піввиведення.

Цілком природно, що шляхи надходження та міграції радіонуклідів в організмі людини принципово не відрізняються від таких у тварин-ссавців. Деякі ж їх особливості, як і специфічність дії випромінювань окремих радіонуклідів на людину вивчає радіаційна медицина.