Биологические свойства цезия-137 (137 Сs) - одного из наиболее биологически важных радионуклидов поступивших в окружающую среду после аварии на ЧАЭС.

Свойства радионуклида 137 Сs

Цезий-137 - бета-излучатель с периодом полураспада 30.174 года. 137 Сs открыт в 1860 г. немецкими учеными Кирхгофом и Бунзеном. Название получил от латинского слова caesius - голубой, по характерной яркой линии в синей области спектра. В настоящее время известно несколько изотопов цезия. Наибольшее практическое значение имеет 137 Сs , один из наиболее долгоживущих продуктов деления урана.

Ядерная энергетика является источником поступления 137 Сs в окружающую среду. Согласно опубликованным данным в 2000 году реакторами АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено около 22,2 х 10 19 Бк 137 Сs . Выброс 137 Сs осуществляется не только в атмосферу, но и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками. Суммарная активность продуктов деления, образовавшихся в ядерном реакторе атомной подводной лодки мощностью 60 МВт при его непрерывной работе в течение одного года, достигает более 3,7 х 10 17 Вк, в том числе 137 Сs - приблизительно 24 х 10 14 Бк. Естественно, что при крупных авариях, происшедших с двумя атомными подводными лодками США («Третер» в 1963 году и «Скорпион» в 1967), большая часть радиоактивных веществ, включая 137 Сs , могла поступить в воду и явиться источником длительного загрязнения.

По своим химическим свойствам цезий близок к рубидию и калию - элементам 1 группы. Радиоизотопы цезия применяются в химических исследованиях, в гаммадефектоскопии, в радиационной технологии, в радиобиологических экспериментах. 137 Сs используется как источник -излучения для контактной и дистанционной лучевой терапии, а также для радиационной стерилизации. Изотопы цезия при любом пути поступления в организм хорошо всасываются.

После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1.0 МКи цезия-137. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС . От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни.

Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность - цезий-137 плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему. Поэтому еще в доаварийные времена содержание этого радионуклида в выращенной здесь продукции было в 35-40 раз выше, чем в центральных районах страны. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не из-за опасно высокого радиационного фона - там стало невозможным ведение сельского хозяйства.

В Украине есть места, где нельзя получать чистую продукцию даже при уровне загрязнения цезием-137 в 1 Ки/км 2 .

Биологическое действие 137 Сs

Изотопы цезия, являясь продуктами деления урана, включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время 137 Сs обнаруживается в организме различных животных и человека. Следует отметить, что стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в количествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.

Всасывание 137 Сs в ЖКТ животных и человека составляет 100%. В отдельных участках ЖКТ всасывание 137 Сs происходит с различной скоростью. По данным ученых через час после введения всасывается по отношению к введенной дозе: в желудке всасывается 7% 137 Сs , в двенадцатиперстной кишке-77%, в тощей-76%, в подвздошной-78%, в слепой-13%, в поперечно-ободочной кишке-39%.

Через дыхательные пути в организм человека поступление 137 Сs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбции цезия может существенно различаться у разных видов животных. Поступив в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.

Л. А. Булдаков, Г. К. Королев считают, что изотопы цезия больше всего накапливаются в мышцах. По данным Ю. И. Москалева после внутривенного введения 137 Сs быстро покидает кровяное русло. В первые 10 - 30 мин максимальная концентрация его регистрируется в почках (7-10% в 1 грамме ткани). Затем происходит перераспределение его, и основные количества - до 52,2% - задерживаются в мышечной ткани.

Проводили исследования по распределению 137 Сs в организме свиней. Свиньям скармливали 137 Сs с пищей однократно или повторно в течение 7 суток в суммарных дозах 2,9 или 1,6 кБк. На 1, 7, 14, 28 и 60 суток после введения изотопа животных забивали и исследовали содержание 137 Сs в мышечной ткани. Содержание активности в мышечной ткани животных, получавших 137 Сs в дозе 2,967 кБк, было почти в 2 раза выше, чем у животных, получавших 137 Сs в дозе 1,609 кБк. Уменьшение радиоактивности в мышечной ткани было наиболее выражено в первые 14 суток при обеих дозах радионуклида. Выведение 137 Сs из организма свиней осуществлялось главным образом с мочой. Скорости выведения 137 Сs при однократном и повторных введениях существенно различались. Период полувыведения изотопа при однократном введении составлял 5 суток, а при повторных- 14 суток.

В организме северных оленей, после однократного введения, 137 Сs распределятся таким образом. В мышцах накапливается 100%, в почках - 79, сердце - б7, селезенке - 60, легких - 55, печени - 48 %.

В опытах на собаках, проведенных в 1968 году, было установлено, что при однократным внутри-венным введением 137 Сs в количестве 3,5 – 14 х 10 7 Бк/кг изучал распределение по органам. Показано, что наибольшие количества 137 Сs через 19-81 суток содержатся в скелетных мышцах, печени, почках. Важно отметить, что введенная доза 137 Сs и пол животных не влияют на распределение нуклида по органам и тканям.

Определение 137 Сs в организме человека проводят по измерению гамма-излучения от тела и бета-, гамма-излучению от выделений (моча, кал). Для этой цели используют бета-гамма-радиометры и счетчик излучений человека (СИЧ). По отдельным пикам спектра, соответствующим различным гамма-излучателям, можно определить их активность в организме. С целью профилактики радиационных поражений 137 Сs все работы с жидкими и твердыми соединениями рекомендуется проводить в герметичных боксах. Для предупреждения попадания цезия и его соединений внутрь организма необходимо использовать средства индивидуальной защиты и соблюдать правила личной гигиены.

На рабочем месте без разрешения санэпидемслужбы могут находиться открытые препараты цезия с активностью 0,37- 3,7 мБк (10-100 мкКи).

Неотложная помощь при остром поражении изотопами цезия

Неотложная помощь при поражении изотопами 137 Сs заключается в дезактивации рук и лица водой с мылом, моющими порошками «Эра», «Астра». Необходимо провести промывание носоглотки и ротовой полости водой или физиологическим раствором.

Для ускорения выведения цезия из организма рекомендуют применять в качестве сорбентов: ферроцин, 1,0: 100 мл воды, или бентонит, 20,0: 200 мл воды, с последующим вызыванием рвоты (1 % -ный апоморфин - 0,5 мл под кожу), или обильное промывание желудка водой. После очистки желудка повторное назначение курса лечения ферроцином (1,0 г 2-3 раза в сутки в течение 15-20 суток). В тяжелых случаях гемодиализ (применение аппарата «Искусственная почка»). Всемерное повышение водносолевого обмена. Назначение ацетата калия, 30,0: :200,0, по 1 столовой ложке 5 раз в день. Калиевая диета (изюм, курага) Внутривенное введение лимоннокислого натрия 10% -ного – 2 - З мл. Мочегонные с водной нагрузкой. Внутрь димедрол 0,05 г, антибиотики.

Допустимое поступление 137 Сs в организм человека не должно превышать 7,4 х 10 2 Бк/сутки. Допустимое годовое поступление 137 Сs в организм персонала через органы дыхания составляет 13,3 х 10 4 Бк/год. Допустимая концентрация 137 Сs в воздухе рабочих помещений 5,18 х 10 -1 Бк/л, в воде - 5,5 х 10 2 Бк/л, в атмосферном воздухе 18 х 10 -3 Бк/л.

Миграция 137 Сs в почвах

Выпавший, после аварии на ЧАЭС , на почву 137 Сs прочно удерживается в верхнем гумусированном слое. Со временем происходят его физико-химические превращения, осуществляется миграция по почвенному профилю, накопление растительностью. Для цезия характерно поглощение минеральной частью почв. Элемент внедряется в кристаллические решетки глинистых минералов, прочно связываясь там самой тонкодисперсной частью почвы. Наиболее интенсивно цезий поглощается вермикулитом, флогопитом, гидрофлогопитом, асканитом, гумбрином. Сорбция цезия почвенным поглощающим комплексом после его выпадения в почву осуществляется в первое время крупнодисперсными частицами, смещаясь затем в сторону поглощения мелкодисперсной фракцией. За семь лет доля цезия, фиксированного минеральной частью почвы, увеличилась в серых лесных почвах в 2,5 раза, дерново-подзолистых -4,5 раза, в черноземных - 7 раз и может достигать 80-95% валового содержания элемента в почве. Прочно связывается цезий почвенной органикой, образуя, в частности, гуматы и фульваты. Последние характеризуются значительно большей подвижностью. Увеличивают подвижность металла водорастворимые органические вещества, образующиеся при разложении растительности. При миграции цезия в глубь почвенного горизонта выделяют два типа массопереноса - быстрый (обусловленный передвижением металла вместе с тонкодисперсными частицами) и медленный (обусловленный передвижением водорастворимых форм). В суглинистых разностях дерново-подзолистых почв наблюдается только медленный перенос, в супесчаных и песчаных - и медленный, и быстрый с преобладанием последнего. В среднем доля быстрого переноса составляет 15% всех мигрирующих форм цезия.

Н. В. Тимофеевым-Ресовским с соавторами 137 Сs выделен в отдельную группу изотопов по характеру поведения в системе почва - раствор - в группу, обладающую признаками обменного и необменного поведения. Наиболее важным фактором миграции цезия в системе почва - раствор является изменение его собственной концентрации (он по-разному мигрирует в почвах-грунтах в зависимости от того, в каком количестве находится в них: поведение цезия в системе необменное при микроконцентрациях и обменное в области макроконцентраций).

В силу незначительной гидролизации сорбция 137 Сs слабо зависит от рН почвенного раствора.

Отмечено накопление 137 Сs в пойменных почвах, обусловленное дополнительным привнесением с механическими взвесями во время паводков. В пойменных почвах 137 Сs , как правило, задерживается в верхнем 5-сантиметровом слое. Однако в тех случаях, когда поверхностные горизонты пойменных почв представлены слоями легкого механического состава с низким содержанием гумуса, 137 Сs выщелачивается из этих горизонтов и задерживается в нижележащих. Миграционная способность 137 Сs повышена и в некоторых торфяных почвах, где он энергично поступает в растения. Японские исследователи отмечают факты проникновения 137 Сs в породы (невыветрелые базальты) на глубину 3-5 см.

Накопление радионуклида 137 Сs растениями

Цезий хорошо поглощается растительностью, коэффициент накопления элемента в урожае сельскохозяйственных культур может достигать 100%; накопление идет в основном в надземной фитомассе (до 60% поглощенного элемента). На супесчаных почвах 137 Сs в 7 раз более доступен для растений, чем 137 Сs . Интенсивное вовлечение элемента в биологический круговорот обусловлено кислотностью полесских ландшафтов, благоприятствующих физиологическому накоплению металла организмами, подвижностью металла, а также его аналогией с калием – биохимически активным элементом, дефицит которого в полесских ландшафтах ярко выражен, но который жизненно необходим растениям.

Литература:

• Бударников В.А., Киршин В.А., Антоненко А.Е. Радиобиологический справочник. – Мн.: Уражай, 1992. – 336 с.
• Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.
• Журавлев В.Ф. Токсикология радиоактивных веществ. – 2-е, изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 336 с.

Це́зий-137 , известен также как радиоце́зий - радиоактивный нуклид химического элемента цезия с атомным номером 55 и массовым числом 137. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии .

Цезий-137 - один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления 137 Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, а также лишайников . В организме животных 137 Cs накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и североамериканских водоплавающих птиц. Накапливается в грибах, ряд которых (маслята , моховики , свинушка , горькушка , польский гриб) считается «аккумуляторами» радиоцезия .

Образование и распад [ | ]

Цезий-137 является дочерним продуктом β − -распада нуклида (период полураспада составляет 3,818(13) мин):

Цезий-137 в окружающей среде [ | ]

Выброс цезия-137 в окружающую среду происходит в основном в результате ядерных испытаний и аварий на предприятиях атомной энергетики .

Радиационные аварии [ | ]

• При аварии на Южном Урале в 1957 г. произошёл тепловой взрыв хранилища радиоактивных отходов , в результате которого в атмосферу поступили радионуклиды с суммарной 74 ПБк , в том числе 0,2 ПБк 137 Cs .
• При аварии на реакторе в Уиндскейле в Великобритании в 1957 г. произошел выброс 12 ПБк радионуклидов, из них 46 ТБк 137 Cs .
• Технологический сброс радиоактивных отходов предприятия «Маяк » на Южном Урале в р. Течу в 1950 г. составил 102 ПБк, в том числе 137 Cs 12,4 ПБк .
• Ветровой вынос радионуклидов из поймы оз. Карачай на Южном Урале в 1967 г. составил 30 ТБк. На долю 137 Cs пришлось 0,4 ТБк .
• В целях глубинного зондирования земной коры по заказу министерства геологии произведён подземный ядерный взрыв 19 сентября 1971 г. около д. Галкино в Ивановской области. На 18 минуте после взрыва в метре от скважины с зарядом образовался фонтан из воды и грязи. В настоящее время мощность излучения составляет порядка 3 миллирентген в час, изотопы цезий-137 и стронций-90 продолжают выходить на поверхность.
• В 1986 г. во время аварии на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) из разрушенного реактора было выброшено 1850 ПБк радионуклидов, при этом на долю радиоактивного цезия пришлось 270 ПБк. Распространение радионуклидов приняло планетарные масштабы. На Украине, в Белоруссии и Центральном экономическом районе Российской Федерации выпало более половины от общего количества радионуклидов, осевших на территории СНГ . Среднегодовая концентрация цезия-137 в приземном слое воздуха на территории СССР в 1986 году повысилась до уровня 1963 года (в 1963 г. наблюдалось повышение концентрации радиоцезия в результате проведения серии атмосферных ядерных взрывов в 1961-1962 гг.)
• В 2011 г. во время аварии на АЭС Фукусима-1 из разрушенного реактора было выброшено значительное количество цезия-137 (до 15 ПБк ). Распространение, в основном, происходит через воды Тихого океана.

Локальные заражения [ | ]

Известны случаи загрязнения внешней среды в результате небрежного хранения источников цезия-137 для медицинских и технологических целей. Наиболее известным в этом отношении является инцидент в Гоянии , когда мародёрами из заброшенной больницы была похищена деталь из установки для радиотерапии, содержащая цезий-137. В течение более чем двух недель с порошкообразным цезием контактировали все новые люди, и никто из них не знал о связанной с ним опасности. Радиоактивному заражению подверглись приблизительно 250 человек, четверо из них умерли.

Биологическое действие [ | ]

Внутрь живых организмов цезий-137 в основном проникает через органы дыхания и пищеварения. Хорошей защитной функцией обладает кожа (через неповреждённую поверхность кожи проникает только 0,007 % нанесённого препарата цезия, через обожжённую - 20 %; при нанесении препарата цезия на рану всасывание 50 % препарата наблюдается в течение первых 10 мин, 90 % всасывается только через 3 часа). Около 80 % попавшего в организм цезия накапливается в мышцах, 8 % - в скелете, оставшиеся 12 % распределяются равномерно по другим тканям .

Накопление цезия в органах и тканях происходит до определённого предела (при условии его постоянного поступления), при этом интенсивная фаза накопления сменяется равновесным состоянием, когда содержание цезия в организме остаётся постоянным. Время достижения равновесного состояния зависит от возраста и вида животных. Равновесное состояние у сельскохозяйственных животных наступает примерно через 10-30 дней, у человека приблизительно через 430 суток .

Цезий-137 выводится в основном через почки и кишечник . Через месяц после прекращения поступления цезия из организма выводится примерно 80 % введённого количества, однако при этом следует отметить, что в процессе выведения значительные количества цезия повторно всасываются в кровь в нижних отделах кишечника .

Биологический период полувыведения накопленного цезия-137 для человека принято считать равным 70 суткам (согласно данным Международной комиссии по радиологической защите) . Тем не менее, скорость выведения цезия зависит от многих факторов - физиологического состояния, питания и др. (например, приводятся данные о том, что период полувыведения для пяти облучённых человек существенно различался и составлял 124, 61, 54, 36 и 36 суток) .

При равномерном распределении цезия-137 в организме человека с удельной активностью 1 Бк/кг мощность поглощённой дозы , по данным различных авторов, варьирует от 2,14 до 3,16 мкГр/год .

При внешнем и внутреннем облучении биологическая эффективность цезия-137 практически одинакова (при сопоставимых поглощённых дозах). Вследствие относительно равномерного распределения этого нуклида в организме органы и ткани облучаются равномерно. Этому также способствует высокая проникающая способность гамма-излучения нуклида 137 Ba m , образующегося при распаде цезия-137: длина пробега гамма-квантов в мягких тканях человека достигает 12 см .

Развитие радиационных поражений у человека можно ожидать при поглощении дозы примерно в 2 Гр и более. Симптомы во многом схожи с острой лучевой болезнью при гамма-облучении: угнетённое состояние и слабость, диарея , снижение массы тела, внутренние кровоизлияния. Характерны типичные для острой лучевой болезни изменения в картине крови . Уровням поступления в 148, 370 и 740 МБк соответствуют лёгкая, средняя и тяжёлая степени поражения, однако лучевая реакция отмечается уже при единицах МБк .

Помощь при радиационном поражении цезием-137 должна быть направлена на выведение нуклида из организма и включает в себя дезактивацию кожных покровов, промывание желудка, назначение различных сорбентов (например, сернокислого бария , альгината натрия ,), а также рвотных, слабительных и мочегонных средств. Эффективным средством для уменьшения всасывания цезия в кишечнике является сорбент ферроцианид , который связывает нуклид в неусваиваемую форму. Кроме того, для ускорения выведения нуклида стимулируют естественные выделительные процессы, используют различные комплексообразователи (ДТПА , ЭДТА и др.) .

Получение [ | ]

Из растворов, полученных при переработке радиоактивных отходов ядерных реакторов, 137 Cs извлекается методами соосаждения с гексацианоферратами железа, никеля, цинка или фторовольфраматом аммония. Используют также ионный обмен и экстракцию .

Применение [ | ]

Цезий-137 используется в гамма-дефектоскопии , измерительной технике, для радиационной стерилизации пищевых продуктов, медицинских препаратов и лекарств, в радиотерапии для лечения злокачественных опухолей. Также цезий-137 используется в производстве , где он применяется в виде хлорида цезия (плотность 3,9 г/см³, энерговыделение около 1,27 Вт/см³). Цезий-137 используется в датчиках предельных уровней сыпучих веществ (уровнемерах) в непрозрачных бункерах.

Цезий-137 имеет определённые преимущества перед радиоактивным кобальтом-60 : более длительный период полураспада и менее жёсткое гамма-излучение. В связи с этим приборы на основе 137 Cs долговечнее, а защита от излучения менее громоздка. Однако, эти преимущества становятся реальными лишь при отсутствии примеси

Цезий-137 - гамма-излучатель с периодом полураспада около 30 лет, до 80% гамма-квантов его имеют энергию 0,662 Мэв. 1 кюри Cs137 эквивалентно 0,42 г Ra.

Помимо указанной сферы применения цезия, напомним о его присутствии среди продуктов распада в осадках ядерных взрывов, что имеет значение для определенных групп населения, а также в выпадениях технологических выбросов при некоторых аварийных ситуациях (Anderson, Mithinen; цит. по: Eisenbud, 1966; Ю. И. Москалев и Л. А. Булдаков, 1968). Предельно допустимое содержание Cs137 во всем организме составляет 30 мккюри. Изотоп быстро и почти полностью всасывается из желудочно-кишечного тракта и легких и в известной мере независимо от путей поступления относительно равномерно распределяется в организме. Преимущественно концентрируется в мышечной ткани (до 50 %), а позднее - в печени и почках, задержка в скелете невелика - менее 5%. Эффективный период полувыведения у человека колеблется от 51 до 150 дней и принимается в среднем равным 140 дням. Концентрация Cs137 в клетках возрастает постепенно и градиент ее очень высок, поэтому со временем концентрация содержания изотопа в органах становится выше, чем в крови.

Согласно данным Ю. И. Москалева и Л. А. Булдакова (1968), содержание цезия в различных группах мышц зависит от величины производимой ими работы (наибольшее в сердечной мышце), что, по-видимому, связано с интенсивным кровоснабжением мышц в момент деятельности. Экскреция цезия так же, как и его распределение, мало зависит от путей поступления и происходит преимущественно (до 3/5) с мочой и в меньшей мере (около 2/5) с калом, по данным годичного наблюдения за больным Stewart (1958).

Величина ежедневной экскреции по отношению к находящемуся в организме количеству изотопа изменяется сравнительно мало и колеблется у человека в узких пределах - 0,55-0,7% в день (Rundo, 1967; Rosental, 1961). Помимо прямого измерения цезия в организме, идентифицированного по характерному спектру на тотальном гамма-счетчике, возможно и расчетное определение его содержания по уровню активности выделений. Накопление цезия в организме человека хорошо коррелирует с уровнем его содержания во внешней среде (в результате испытания ядерного оружия). Концентрация цезия в организме более четко зависит от изменения радиоактивности внешней среды, чем содержание стронция (А. А. Моисеев и др., 1964).

При сравнении накопления цезия и калия обнаруживается предпочтительная (в 3 раза большая) концентрация в организме калия. Ускорение выведения цезия достигается методом изотопного разбавления (путем создания избытка калия в диете и интенсификации водного обмена), что используется при лечении отравлений цезием.

В соответствии с характером распределения цезия у пострадавших при достижении определенной дозы могут быть обнаружены вначале общие реакции (в системе крови, неврологическом статусе), сочетающиеся к дальнейшем с признаками изменения функции критических органов, т. е. мышц и печени. К последним могут быть отнесены сдвиги показателей электромиограммы, электрокардиограммы, энергетического обмена мышц, некоторых ферментных систем мышц и печени. Клинические проявления реакции человека в диапазоне от долей предельно допустимых для профессионального контакта доз до 4 мккюри на весь организм изучены достаточно подробно и представлены рядом публикаций, в том числе и отечественных (М. Н. Фатеева, В. С. Климов, А. И. Понизовская, Н. И. Горбаренко, В. В. Соколов, М. И. Смирнова, 1960; В. И. Кирюшкин и др., 1963; Л. М. Омельяненко и др., 1965; И. С. Глазунов, А. А. Графов, В. А. Иванов, 1969, и др.).

Напомним, что при поступлении хорошо растворимого соединения доза 100 бэр в год как раз и создается наличием в организме 4,4 мкюри цезия. Если соединение цезия с носителем является слаборастворимым, то увеличивается облучение кишечника, а средняя доза общего облучения уменьшается примерно в 5 раз.

Для иллюстрации характерных черт клинического синдрома при воздействии цезия приводим описание нескольких случаев.

Больной Ч., 34 лет, радиотехник, наблюдался в радиологическом отделении Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР (Наблюдение М. Н. Фатеевой и др. (1960).) по поводу перенесенного подострого лучевого заболевания от воздействия цезия в течение З,5 лет.

В день происшествия пациент выпил некоторое количество спирта, содержавшего 4 мкюри Cs137. Это создало суммарную дозу общего облучения в год ~100 бэр, из них около 30 бэр за первые 2 месяца. Динамика показателей весьма несовершенной в тот период радиометрии была все же довольно закономерной для данного изотопа. Так, вначале, через 2,5 и 6 месяцев интенсивность внешнего излучения непосредственно у тела составляла соответственно 20 и 2 мр/час (дозиметр «Севан»), Активность мочи за те же сроки снизилась с 30-40 до 4,4 мккюри за сутки. Всего за первые 2,5 месяца с мочой выделилось около 0,723 мкюри изотопа. Активпость кала за 1-1,5 месяца снизилась с 90 до 1 мккюри в сутки. Через полгода с момента поступления изотопа общее содержание его в организме не превышало 1 мкюри, что удовлетворительно соответствовало константе выведения (Т1/2биол.~ 100 дней). Отчетливая первичная реакция отсутствовала.

При поступлении в клинику на 4-й день после приема цезия жалоб не предъявлял.

При объективном обследовании нерезкие отклонения были отмечены со стороны желудочно-кишечного тракта: язык обложен, сухой, аппетит понижен. При неврологическом осмотре отмечаются нистагмоидные подергивания глазных яблок при крайнем отведении глаз, тремор пальцев рук, легкая гипестезия кожи рук и гиперестезия стоп.

Некоторые симптомы следует, по-видимому, отнести в большей мере к проявлениям хронического алкоголизма, так как больной уже в течение 5 лет злоупотреблял алкоголем.

Первые 2,5 недели от момента поступления изотопа в организм самочувствие больного было хорошим, затем состояние легкого возбуждения и эйфории сменилось апатией, слабостью, повышенной утомляемостью. На третьей неделе появилась головная боль, головокружение, сон стал беспокойным, с неприятными сновидениями. Аппетит ухудшился, появились тошнота, изредка рвота, боли в эпигастральной области, неустойчивый стул. К концу 2-го месяца стал пальпироваться мягкий, безболезненный край печени, выходящий из-под края реберной дуги на 1 см. Отмечалась болезненность при пальпации кишечника. Пульс оставался лабильным, несколько учащенным (от 70 до 100 ударов в минуту), артериальное давление неустойчивое, чаще с тенденцией к понижению (120/50-80/60 мм рт. ст.); появились жалобы на сердцебиение и боли в области сердца; объективно при этом определялось приглушение сердечных тонов. ЭКГ, проведенная в эти же сроки (3-я неделя), не показала существенных изменений по сравнению с данными исследования на 5-й день после поступления изотопа. Сохранились косо опущенные интервалы S-ТII-III, переходящие в сниженные зубцы ТII-III (А. И. Сайтанов).

На 3-4-й неделе больного стали беспокоить боли в голенях и локтевых суставах. Была отмечена некоторая динамика неврологических симптомов, выражавшаяся в снижении и неравномерности сухожильных (ниже слева) и брюшных рефлексов, в изменении порога болевой, вибрационной чувствительности и мышечного тонуса. Периодически появлялись резкие мышечные боли в конечностях. Увеличилась лабильность вазомоторных реакций, потливость. Дермографизм стал более стойким, усилился тремор пальцев рук. На протяжении первых 4 месяцев картина крови характеризовалась наклонностью к умеренному лейкоцитозу (до 11 500 в 1 мм 3) без заметных сдвигов в формуле нейтрофилов: э. 1-6%, п. 1-10%, с. 52-65%, лимф. 16-33%. К началу 5-го месяца умеренный лейкоцитоз сменился нормализацией числа лейкоцитов также без существенных изменений в формуле. Количество эритроцитов и тромбоцитов за это время колебалось в пределах нормы (изредка умеренно снижено число тромбоцитов - до 170 000 в 1 мм 3); наблюдался периодически нерезкий ретикулоцитоз (до 15‰). Показатели свертываемости крови были нормальными. Костный мозг на 4-й день заболевания характеризовался незначительным увеличением количества ретикулярных и плазматических клеток (8,5 и 4%), увеличением числа ядер нейтрофилов с хроматинолизом и кариолизом, несколько увеличенным количеством распадающихся клеток.

Обращало на себя внимание преходящее небольшое увеличение аз-глобулиновых фракций и повышение содержания аминоазота крови, что позволяло авторам публикации предполагать некоторое усиление процессов деструкции, происходящее в это время в организме.

При последующей госпитализации (через 5,5-7,5 и 11 месяцев, 1-2 и 3,5 года от поступления изотопа в организм больного) заметного прогрессирования клинических явлений отмечено не было, за исключением некоторой динамики в неврологическом статусе. Через год был выявлен легкий систолический шум на верхушке сердца. Однако в те же сроки отмечалось дальнейшее улучшение биоэлектрических процессов в миокарде и постепенная полная нормализация ЭКГ показателей. Пульс и артериальное давление на протяжении всех этих лет оставались лабильными и колебались соответственно в пределах 66-118 ударов в минуту и 80/55-135/70 мм рт. ст. Следует отметить, что больной не прекращал употреблять алкоголь, однако несколько в меньшей степени, чем раньше. Сохранялась болезненность живота при пальпации в эпигастральной области и по ходу толстого кишечника. Периодически усиливались диспепсические явления, иногда оканчивающиеся приступами спазматических болей. Печень выступала из-под края реберной дуги на £ см, при пальпации стала более болезненной и плотноватой. Выявлена известная динамика секреторных показателей желудочного сока с нестойким снижением общей и свободной кислотности. Функция почек на протяжении всего периода наблюдения оставалась без изменений: удельный вес мочи колебался в пределах 1010-1022; следы белка были найдены только трижды, на 5-й день, через 2 и 3 месяца после поступления изотопа; при микроскопии осадка мочи патологических элементов найдено не было.

Больного продолжали беспокоить головные боли, головокружения, плохой сон со сновидениями, снижение памяти, повышенная раздражительность. Еще более (неравномерно) снизились коленные и ахилловы рефлексы, понизился тонус мышц нижних конечностей. Изменения болевой чувствительности на протяжении наблюдения характеризовались значительным ее повышением в сроки 3-4 месяца с последующей нормализацией к 8-му месяцу и вновь заметным обострением (резкое снижение порога) на 2-м году наблюдения.

Колебания показателей крови за все это время не выходили за пределы нормы: число лейкоцитов было 5000-6700 в 1 мм 3 , лимф. 22-32%, э. 1-6%, п. 6-8%, с. 53-60%; эр. 4 210 000-4 670 000 в 1 мм 3 ; тромбоцитов не ниже 190 000, чаще более 230 000 в 1 мм 3 . Количество ретикулоцитов колебалось в различные периоды наблюдения от 5 до 12 ‰.

Биохимические показатели крови и мочи оставались нормальными.

При обследовании больного через 3,5 года не удалось отметить существенных нарушений в деятельности основных критических для Cs137 органов и систем. Незначительные сдвиги в сердечно-сосудистой системе характеризовались по-прежнему преимущественными нервно-регуляторными расстройствами в сердечной деятельности и периферического кровообращения (онемение ног, боли в костях, головная боль, лабильность пульса и артериального давления, замедление кровотока в сосудах конечностей). Сохранялись некоторое приглушение сердечных тонов, систолический шум на верхушке, диффузные изменения в миокарде, аналогичные описанным ранее, инверсия линии S-Т в стандартных отведениях и снижение зубца ТIII. Печень выступала из-под края реберной дуги на 3 см, была болезненна при пальпации; сохранялся выраженный диспепсический синдром: тошнота, изредка рвота, изжога, резкие боли в животе, периодическое нарушение стула.

Ухудшения, как правило, провоцировались погрешностями в диете или приемом небольших количеств алкоголя. В психоневрологическом статусе отмечалось преимущественно наличие признаков типичного астено-вегетативного синдрома с незначительными явлениями вегетативного полиневрита, вызванного, по-видимому, систематическим употреблением алкоголя (неравномерно сниженные ахилловы s

Таким образом, больной Ч. перенес очень легкую подострую форму лучевой болезни, обусловленную воздействием Cs137, с преимущественными изменениями в начальном периоде со стороны желудочно-кишечного тракта, нервной и мышечной системы, без признаков существенного поражения печени и почек.

Период отдаленных последствий характеризовался незначительно нарастающими изменениями в сердечно-сосудистой системе, прогрессирующим увеличением печени; нестойкими астено-невротическими явлениями и отдельными признаками поражения периферической нервной системы. На всем протяжении функции печени и почек существенно не изменились.

Заболевание на протяжении всего периода наблюдения было отягчено хроническим алкоголизмом, что, по-видимому, явилось причиной ряда симптомов со стороны нервной и сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. К ним следует отнести изменения со стороны периферических нервов, а возможно и увеличение печени без признаков существенного нарушения ее функции.

Несмотря на поступление в организм значительных количеств цезия, более чем в 100 раз превышавших принятую для профессионального контакта предельно допустимую величину, не развилось очерченного клинического синдрома поражения. Однако могли быть отмечены некоторые характерные проявления реакции подострого типа: нарастание астенизации и нарушения нервно-сосудистой регуляции в сроки, когда доза общего облучения приближалась к 30-40 бэр (1-2 месяца от момента облучения); появление слабо выраженных расстройств деятельности кишечника - на 3-4-й неделе, т. е. в сроки, соответствующие максимальной экскреции изотопа из организма с калом, четко выраженного синдрома нервно-сосудистых нарушений с преимущественной локализацией в мышцах через 2-3 месяца после поступления изотопа, когда его рециркуляция через них была наибольшей, слабо выраженных и сравнительно поздно констатируемых признаков изменения функции печени с учетом известной неполноты биохимических исследований и возможного влияния на эти показания хронического алкоголизма.

В отличие от данных Л. М. Омельяненко с соавторами (1963), а также некоторых других публикаций и в полном соответствии с краткими клиническими сведениями о пациентах, приведенными в материалах симпозиума Assesment Radioactivity in Man (Вена, 1963), не отмечалось существенных сдвигов в картине крови и костного мозга, что соответствует весьма низким дозам облучения кости и костного мозга. Несмотря на наличие ряда отягчающих моментов в анамнезе больного, мы сочли целесообразным привести данное наблюдение, а также попытаться проанализировать критически факты, изложенные в первичной публикации по данному случаю (М. Н. Фатеева и др., 1960).

К сожалению, рассмотренный случай отличается неполной дозиметрической характеристикой, а также отсутствием материалов целенаправленного исследования критических органов и структур (мышечной ткани, более тонких и адекватных функциональных проб печени), что возможно способствовало бы более полной его клинической характеристике.

Некоторые детали клинического синдрома при обследовании группы лиц, подвергавшихся воздействию более низких уровней облучения от поступления цезия в количестве 300-500 мккюри, были отмечены нашими сотрудниками Г. И. Кирсановой, А, В. Барабановой и Э. Н. Садчиковой в процессе изучения сдвигов в деятельности мышечной системы: увеличение содержания аминофераз в крови, сдвиги в креатин-креатининовом обмене, закономерные при динамическом наблюдении изменения в биоэлектрической активности мышц.

Отчетливые нарушения нервно-сосудистой регуляции, в том числе и мозгового кровообращения, были отмечены И. С. Глазуновым с соавторами (1969). Доза общего облучения больного за счет поступившего цезия составила за первые дни 15-20 рад, а к концу 3-го месяца - около 100 рад. Слабее клинический синдром был очерчен в диапазоне совсем малых доз (всего в 2-3 раза превышавших допустимые) в 5 случаях, описанных В. И. Кирюшкиным с соавторами (1962). Проявления типичной лучевой болезни не сформировались ни в одном случае при наблюдении за больными в течение 1,5 лет.

Немногие сдвиги, выявленные при поступлении цезия в количестве 4-5 мкюри, свидетельствуют об определенных клинических возможностях диагностики поражения указанным изотопом. Сравнительно раннее возникновение реакций со стороны ряда органов и систем обусловлено тем, что распределение цезия приближается к субтотальному, подобно тому, как это имеет место в случае внешнего общего неравномерного облучения. С другой стороны, известная избирательность накопления изотопа в мышцах и печени позволяет в широком диапазоне доз зарегистрировать в первую очередь реакцию критических органов, доза облучения которых очевидно превышает среднюю для всего организма.

Отсутствие изменений в гранулоцитарном ростке костного мозга типично для сравнительно небольшого уровня лучевых нагрузок на кроветворную ткань во всех приведенных наблюдениях.

Наличие незначительных изменений красной крови (ретикулоцитоз и снижение осмотической резистентности эритроцитов - в наблюдениях В. И. Кирюшкина) остается неясным. Несмотря на избирательную концентрацию цезия в эритроцитах по сравнению с плазмой (по данным В. Ф. Хохрякова, превышающую таковую в 6-7 раз), учитывая небольшое количество Cs137, указанные изменения красной крови трудно отнести на счет его непосредственного воздействия на эритроциты.

История открытия цезия 137

Цезий имеет интересную историю открытия. В 1860г. в лабораторию немецкого ученого Бунзепа врачи прислали воду со шварцвальских источников. Испаривши воду, ученый внес раствор в пламя газовой горелки и стал рассматривать в спектроскоп. Обнаружил, что в пламени появилось новое вещество цвета небесной голубизны. Оно было названо цезием, что в переводе с латинского обозначает «небесно голубой» цезий – один из очень редких элементов, который находится в горных породах, морской воде, небольшая часть его находится в сахарной свекле, зернах какао, чайных листах. Знаком с ним и курильщик: об этом свидетельствует 2 голубые линии в спектре табачного дыма.

Цезий давно изучается учеными. Ученые с индийского института геофизических исследований пришли к выводу, что высокая концентрация в воде может быть приметой магматической активности недров.

Повышенная концентрация радиоактивного изотопа Cs-137 обнаружено в деревьях, которые сохранились в районах Тунгунского взрыва, причем изменения характерные для тех слоев ствола, которые относятся к 1908 г., когда это произошло.

Общая характеристика цезия 137

Изотоп Cs-137 является фактически единственным источником гамма-излучения, применяющимся в агрономических исследованиях для определения плотности и влажности почв, несмотря на то, что имеются и другие источники гамма-излучения. Удобство этого источника усиливается еще и тем, что он имеет 30-летний период полураспада, вследствие чего отпадает необходимость в ежедневной корректировке радиоактивного распада. Относительно низка также стоимость этого изотопа. Радиоактивные изотопы цезия, являющиеся химическими аналогами калия, отличаются высокой биологической подвижностью. При наличии в почвах они интенсивно поступают в растение. Размеры перехода радионуклидов из почвы в растения часто определяют величиной коэффициента накопления (КН) растениями.

Коэффициент накопления представляет собой отношение содержания радионуклида в единице растительной массы (Ср) к содержанию радионуклида в единице массы почвы (Сп):

В таблицу 1 занесены коэффициенты о накоплении радионуклидов в соломе на различных видах почвы.

Таблица 1- Коэффициент накопления радионуклидов в соломе

Так, при поступлении из почвы в растения коэффициент накопления Cs-137 может достигать 2.

Исходя из пяти основных рационов КРС, полученных из кормов, выращенных на основных четырех типах почв (дерново-подзолистые песчаные, супесчаные, суглинистые, и торфяно-болотные) проведены расчеты предельно-допустимого уровня (ПДУ) загрязнения сельскохозяйственных угодий радионуклидами Cs-137 в зависимости от содержания обменного калия в почве (80-500 мг/кг).

ПДУ Cs-137, где в почве содержалось 80 и менее мг/кг калия для дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв составили 0,37-1,09 МБк/м 2 , суглинистых 0,51-1,53 МБк/м 2 ,торфяно-болотистых (калий 250 мг/кг и менее) 0,09-0,14 МБк/м 2 .

Цезий – химический элемент 1 группы периодической системы Д.И.Менделеева. Щелочной металл. Атомная масса 132,91. В природе существует один стабильный изотоп Cs-133. Встречается главным образом в рассеянном состоянии в минералах лепирлите и карполлите. Образует и самостоятельные минералы поллуцит и родицит.

Цезий серебристо-белый металл, мягкий, тягучий. Во всех соединениях одновалентен. Плотность 1,903 г/см 3 (при 20º С), температура плавления

28,5ºС, температура кипения 670ºС. Обладает селективным фотоэлектрическим эффектом. На воздухе моментально воспламеняется с образованием перекиси Сs 2 Оз. Воспламеняется при взаимодействии с галогенами. С серой и фосфором взаимодействует со взрывом, так же протекает взаимодействие его с кислотой и водой. При 300ºС разрушает стекло и кварц, вытесняя кремний. Простые соли цезия (хлориды, сульфаты и др.), хорошо растворимы в воде, двойные и комплексные – плохо. Цезий извлекается из природных минералов вместе с рубидием. В разных почвах действие цезия различно: в глинистых, выщелоченных, обедненных калием он закрепляется прочно, плохо поступает из них в корни растений, в почвах, богатых органикой, хорошо усваивается корневой системой растений (частично этому способствует большая обменная катионная емкость органических почв). Цезий легко передвигается в самих растениях. Накапливается в лишайниках (иногда в 10 раз больше, чем в растениях юга), осоке, хвощах.

Среднее содержание его в растениях примерно 0,022% сухого вещества. В значительных количествах он накапливается в организме беспозвоночных животных – 0,0138% (на сухое вещество), в организме позвоночных его в 4 раза меньше. Цезий поступает в организм животных преимущественно с растительной пищей, легко всасывается в желудочно-кишечном тракте (50-80%) и свободно циркулирует по всему телу. Основная часть его депонируется в мышцах (80%) и костях (около 8%). Причем более активные мышцы поглощают цезий в больших количествах. У лактирующих животных значительная доля цезия переходит в молоко, у кур - в яйца. Выводится из организма с мочой и калом. Жвачные выводят цезий в больших количествах, чем другие животные.

Из пищевых продуктов цезием богаты хлеб, картофель, различная зелень. При парентеральном введении в организм выведение его с мочой и калом значительно увеличивается при обогащении рациона калием, и наоборот, снижение содержания калия в рационе приводит к снижению выведения цезия. О токсическом действии цезия в условиях его непрерывного поступления в организм с рационом данных нет. У разных видов животных уровни накопления различные. Например, в тканях коровы цезия значительно больше, чем в тканях овцы, поскольку масса мягких тканей у коровы примерно в 7 раз больше.

Радиоактивный изотоп Cs-137бета - излучатель. Распадается с испусканием двухкомпонентного бета-спектра. Ев = 511,7 кэВ (94,8%), Ев = 1173,4 кэВ (5,2%). Максимальная энергия 0,52 Мэв, средняя 179 кэВ. Этому изучению сопутствует гамма-излучение, испускаемое дочерним радиоактивным барием, с энергией 661,662 кэВ и рентгеновские лучи с энергией 32-36,5 кэВ. Поскольку цезий при попадании в организм циркулирует по всему телу, дозы облучения всех органов примерно одинаковы, и поэтому возможны генетические и соматические повреждения. Влияние Cs-137 на продолжительность жизни и другие эффекты одинаково при разных путях поступления в организм. При попадании на кожу Cs-137 всасывается по кровеносным сосудам и лимфатическим капиллярам, период полувыведения его из кожи равен одним суткам. Период полувыведения Cs-137 из организма различен у разных видов животных, например, у собак он равен 42 суткам, а у крыс 6. При инкорпорации Cs-137 в организм возможно развитие лейкемии, рака молочной железы и печени, подавление лимфоидного кроветворения, угнетение функции костного мозга, опухоли кожи.

Допустимые уровни активности Cs-137 в открытых водоемах 1,5 10-8 Ки/л (555 Бк/л), воздуха рабочей зоны – 1,4 10 –11 Ки/л (0,52 Бк/л), в атмосферном воздухе – 4,9 10-13 Ки/л (0,02 Бк/л).

Биологические свойства цезия-137 (137 Сs) - одного из наиболее биологически важных радионуклидов поступивших в окружающую среду после аварии на ЧАЭС.

Свойства радионуклида 137 Сs

Цезий-137 - бета-излучатель с периодом полураспада 30.174 года. 137 Сs открыт в 1860 г. немецкими учеными Кирхгофом и Бунзеном. Название получил от латинского слова caesius - голубой, по характерной яркой линии в синей области спектра. В настоящее время известно несколько изотопов цезия. Наибольшее практическое значение имеет 137 Сs , один из наиболее долгоживущих продуктов деления урана.

Ядерная энергетика является источником поступления 137 Сs в окружающую среду. Согласно опубликованным данным в 2000 году реакторами АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено около 22,2 х 10 19 Бк 137 Сs . Выброс 137 Сs осуществляется не только в атмосферу, но и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками. Суммарная активность продуктов деления, образовавшихся в ядерном реакторе атомной подводной лодки мощностью 60 МВт при его непрерывной работе в течение одного года, достигает более 3,7 х 10 17 Вк, в том числе 137 Сs - приблизительно 24 х 10 14 Бк. Естественно, что при крупных авариях, происшедших с двумя атомными подводными лодками США («Третер» в 1963 году и «Скорпион» в 1967), большая часть радиоактивных веществ, включая 137 Сs , могла поступить в воду и явиться источником длительного загрязнения.

По своим химическим свойствам цезий близок к рубидию и калию - элементам 1 группы. Радиоизотопы цезия применяются в химических исследованиях, в гаммадефектоскопии, в радиационной технологии, в радиобиологических экспериментах. 137 Сs используется как источник -излучения для контактной и дистанционной лучевой терапии, а также для радиационной стерилизации. Изотопы цезия при любом пути поступления в организм хорошо всасываются.

После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1.0 МКи цезия-137. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС . От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни.

Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность - цезий-137 плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему. Поэтому еще в доаварийные времена содержание этого радионуклида в выращенной здесь продукции было в 35-40 раз выше, чем в центральных районах страны. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не из-за опасно высокого радиационного фона - там стало невозможным ведение сельского хозяйства.

В Украине есть места, где нельзя получать чистую продукцию даже при уровне загрязнения цезием-137 в 1 Ки/км 2 .

Биологическое действие 137 Сs

Изотопы цезия, являясь продуктами деления урана, включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время 137 Сs обнаруживается в организме различных животных и человека. Следует отметить, что стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в количествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.

Всасывание 137 Сs в ЖКТ животных и человека составляет 100%. В отдельных участках ЖКТ всасывание 137 Сs происходит с различной скоростью. По данным ученых через час после введения всасывается по отношению к введенной дозе: в желудке всасывается 7% 137 Сs , в двенадцатиперстной кишке-77%, в тощей-76%, в подвздошной-78%, в слепой-13%, в поперечно-ободочной кишке-39%.

Через дыхательные пути в организм человека поступление 137 Сs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбции цезия может существенно различаться у разных видов животных. Поступив в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.

Л. А. Булдаков, Г. К. Королев считают, что изотопы цезия больше всего накапливаются в мышцах. По данным Ю. И. Москалева после внутривенного введения 137 Сs быстро покидает кровяное русло. В первые 10 - 30 мин максимальная концентрация его регистрируется в почках (7-10% в 1 грамме ткани). Затем происходит перераспределение его, и основные количества - до 52,2% - задерживаются в мышечной ткани.

Проводили исследования по распределению 137 Сs в организме свиней. Свиньям скармливали 137 Сs с пищей однократно или повторно в течение 7 суток в суммарных дозах 2,9 или 1,6 кБк. На 1, 7, 14, 28 и 60 суток после введения изотопа животных забивали и исследовали содержание 137 Сs в мышечной ткани. Содержание активности в мышечной ткани животных, получавших 137 Сs в дозе 2,967 кБк, было почти в 2 раза выше, чем у животных, получавших 137 Сs в дозе 1,609 кБк. Уменьшение радиоактивности в мышечной ткани было наиболее выражено в первые 14 суток при обеих дозах радионуклида. Выведение 137 Сs из организма свиней осуществлялось главным образом с мочой. Скорости выведения 137 Сs при однократном и повторных введениях существенно различались. Период полувыведения изотопа при однократном введении составлял 5 суток, а при повторных- 14 суток.

В организме северных оленей, после однократного введения, 137 Сs распределятся таким образом. В мышцах накапливается 100%, в почках - 79, сердце - б7, селезенке - 60, легких - 55, печени - 48 %.

В опытах на собаках, проведенных в 1968 году, было установлено, что при однократным внутри-венным введением 137 Сs в количестве 3,5 – 14 х 10 7 Бк/кг изучал распределение по органам. Показано, что наибольшие количества 137 Сs через 19-81 суток содержатся в скелетных мышцах, печени, почках. Важно отметить, что введенная доза 137 Сs и пол животных не влияют на распределение нуклида по органам и тканям.

Определение 137 Сs в организме человека проводят по измерению гамма-излучения от тела и бета-, гамма-излучению от выделений (моча, кал). Для этой цели используют бета-гамма-радиометры и счетчик излучений человека (СИЧ). По отдельным пикам спектра, соответствующим различным гамма-излучателям, можно определить их активность в организме. С целью профилактики радиационных поражений 137 Сs все работы с жидкими и твердыми соединениями рекомендуется проводить в герметичных боксах. Для предупреждения попадания цезия и его соединений внутрь организма необходимо использовать средства индивидуальной защиты и соблюдать правила личной гигиены.

На рабочем месте без разрешения санэпидемслужбы могут находиться открытые препараты цезия с активностью 0,37- 3,7 мБк (10-100 мкКи).

Неотложная помощь при остром поражении изотопами цезия

Неотложная помощь при поражении изотопами 137 Сs заключается в дезактивации рук и лица водой с мылом, моющими порошками «Эра», «Астра». Необходимо провести промывание носоглотки и ротовой полости водой или физиологическим раствором.

Для ускорения выведения цезия из организма рекомендуют применять в качестве сорбентов: ферроцин, 1,0: 100 мл воды, или бентонит, 20,0: 200 мл воды, с последующим вызыванием рвоты (1 % -ный апоморфин - 0,5 мл под кожу), или обильное промывание желудка водой. После очистки желудка повторное назначение курса лечения ферроцином (1,0 г 2-3 раза в сутки в течение 15-20 суток). В тяжелых случаях гемодиализ (применение аппарата «Искусственная почка»). Всемерное повышение водносолевого обмена. Назначение ацетата калия, 30,0: :200,0, по 1 столовой ложке 5 раз в день. Калиевая диета (изюм, курага) Внутривенное введение лимоннокислого натрия 10% -ного – 2 - З мл. Мочегонные с водной нагрузкой. Внутрь димедрол 0,05 г, антибиотики.

Допустимое поступление 137 Сs в организм человека не должно превышать 7,4 х 10 2 Бк/сутки. Допустимое годовое поступление 137 Сs в организм персонала через органы дыхания составляет 13,3 х 10 4 Бк/год. Допустимая концентрация 137 Сs в воздухе рабочих помещений 5,18 х 10 -1 Бк/л, в воде - 5,5 х 10 2 Бк/л, в атмосферном воздухе 18 х 10 -3 Бк/л.

Миграция 137 Сs в почвах

Выпавший, после аварии на ЧАЭС , на почву 137 Сs прочно удерживается в верхнем гумусированном слое. Со временем происходят его физико-химические превращения, осуществляется миграция по почвенному профилю, накопление растительностью. Для цезия характерно поглощение минеральной частью почв. Элемент внедряется в кристаллические решетки глинистых минералов, прочно связываясь там самой тонкодисперсной частью почвы. Наиболее интенсивно цезий поглощается вермикулитом, флогопитом, гидрофлогопитом, асканитом, гумбрином. Сорбция цезия почвенным поглощающим комплексом после его выпадения в почву осуществляется в первое время крупнодисперсными частицами, смещаясь затем в сторону поглощения мелкодисперсной фракцией. За семь лет доля цезия, фиксированного минеральной частью почвы, увеличилась в серых лесных почвах в 2,5 раза, дерново-подзолистых -4,5 раза, в черноземных - 7 раз и может достигать 80-95% валового содержания элемента в почве. Прочно связывается цезий почвенной органикой, образуя, в частности, гуматы и фульваты. Последние характеризуются значительно большей подвижностью. Увеличивают подвижность металла водорастворимые органические вещества, образующиеся при разложении растительности. При миграции цезия в глубь почвенного горизонта выделяют два типа массопереноса - быстрый (обусловленный передвижением металла вместе с тонкодисперсными частицами) и медленный (обусловленный передвижением водорастворимых форм). В суглинистых разностях дерново-подзолистых почв наблюдается только медленный перенос, в супесчаных и песчаных - и медленный, и быстрый с преобладанием последнего. В среднем доля быстрого переноса составляет 15% всех мигрирующих форм цезия.

Н. В. Тимофеевым-Ресовским с соавторами 137 Сs выделен в отдельную группу изотопов по характеру поведения в системе почва - раствор - в группу, обладающую признаками обменного и необменного поведения. Наиболее важным фактором миграции цезия в системе почва - раствор является изменение его собственной концентрации (он по-разному мигрирует в почвах-грунтах в зависимости от того, в каком количестве находится в них: поведение цезия в системе необменное при микроконцентрациях и обменное в области макроконцентраций).

В силу незначительной гидролизации сорбция 137 Сs слабо зависит от рН почвенного раствора.

Отмечено накопление 137 Сs в пойменных почвах, обусловленное дополнительным привнесением с механическими взвесями во время паводков. В пойменных почвах 137 Сs , как правило, задерживается в верхнем 5-сантиметровом слое. Однако в тех случаях, когда поверхностные горизонты пойменных почв представлены слоями легкого механического состава с низким содержанием гумуса, 137 Сs выщелачивается из этих горизонтов и задерживается в нижележащих. Миграционная способность 137 Сs повышена и в некоторых торфяных почвах, где он энергично поступает в растения. Японские исследователи отмечают факты проникновения 137 Сs в породы (невыветрелые базальты) на глубину 3-5 см.

Накопление радионуклида 137 Сs растениями

Цезий хорошо поглощается растительностью, коэффициент накопления элемента в урожае сельскохозяйственных культур может достигать 100%; накопление идет в основном в надземной фитомассе (до 60% поглощенного элемента). На супесчаных почвах 137 Сs в 7 раз более доступен для растений, чем 137 Сs . Интенсивное вовлечение элемента в биологический круговорот обусловлено кислотностью полесских ландшафтов, благоприятствующих физиологическому накоплению металла организмами, подвижностью металла, а также его аналогией с калием – биохимически активным элементом, дефицит которого в полесских ландшафтах ярко выражен, но который жизненно необходим растениям.

Литература:

• Бударников В.А., Киршин В.А., Антоненко А.Е. Радиобиологический справочник. – Мн.: Уражай, 1992. – 336 с.
• Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.
• Журавлев В.Ф. Токсикология радиоактивных веществ. – 2-е, изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 336 с.