Реферат: Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора

В виде Н³ ОН и других соединений Н³ включается практически во все реакции, присущие биогеохимическому циклу водорода, включая процессы почвообразования, образования биоорганического вещества и др.

Углерод . Основной радиоактивный изотоп углерода — С¹⁴ (b-излучатель, Т_1/2 =5730 лет). Поступление С¹⁴ во внешнюю среду происходит как в результате природных явлений (космическое излучение), так и в результате антропогенных процессов (ядерные взрывы, производство ядерной энергии, сжигание ископаемого топлива, использование препаратов, меченных С¹⁴ ).

Миграция С¹⁴ в биосфере подчиняется закономерностям углеродного геохимического цикла. Благодаря круговороту углерода в природе происходит постоянный обмен С¹⁴ между атмосферой, с одной стороны, и гидросферой, литосферой, педосферой и живыми организмами, — с другой. В почвах С¹⁴ входит в состав гумусовых соединений, карбонатов, С¹⁴ О₂ в почвенном воздухе и другие углеродсодержащие соединения. Общеизвестен метод определения возраста почв по содержанию С¹⁴ .

Калий . В природной среде присутствуют три основных изотопа калия: два стабильных — К³⁹ и К⁴¹ , а также один радиоактивный — К⁴⁰ . К⁴⁰ является b-излучателем с Т_1/2 =1,28×10⁹ лет. При распаде К⁴⁰ превращается в основном в стабильный изотоп кальция Ca⁴⁰ .

К⁴⁰ — один из основных (по активности) естественных радионуклидов в почвах, растениях и объектах агропромышленного производства. Учитывая это, введено специальное понятие "калийный фон", отражающее вклад К⁴⁰ в суммарное содержание радионуклидов.

Уран . Природный уран состоит из 3 радиоактивных изотопов — U²³⁴ , U²³⁵ и U²³⁸ , причем два последних являются родоначальниками радиоактивных семейств. Наиболее важным в токсикологическом и радиологическом отношениях по химическим свойствам является U²³⁸ (Т_1/2 =4,5×10⁹ лет, a-излучатель).

Ведущим источником U в биосфере является земная кора. Содержание урана в почвах определяется, прежде всего, его концентрацией в материнских породах.

Торий . Природный торий состоит из 6 радиоактивных изотопов, а наиболее важный в радиологическом отношении Th²³² (Т1/2=1,41×10¹⁰ лет, a-излучатель) является родоначальником радиоактивного семейства.

Источником загрязнения внешней среды Th²³² является широкое применение фосфорных удобрений, где его содержание колеблется от 1,5 до 25 Бк/кг, и сжигание ископаемого органического топлива.

Радий . Природный радий имеет 4 основных радиоизотопа. Главный из них Ra²²⁶ (Т_1/2 =1622 года, a-излучатель). Для Ra²²⁶ в природе характерно рассеянное состояние. Он не входит в состав отдельных минералов, а широко распространен в виде включений во многих образованиях.

Полоний . Природный Po имеет 7 радиоизотопов: 6 короткоживущих и один — Po²¹⁰ с Т_1/2 =138,4 суток (a-излучатель).

Свинец . Природный свинец состоит из 4 стабильных и 4 радиоактивных изотопов. Наиболее важный из радионуклидов свинца Pb²¹⁰ является дочерним продуктом Rn²²² ; в почве находится в равновесии с Ra²²⁶ , его Т_1/2 =19,4 года, b-излучатель.

Радон . Радиологический интерес представляют два радиоизотопа Rn: прежде всего Rn²²² и несколько меньше Rn²²⁰ . Rn²²² — газообразный дочерний продукт Ra²²⁶ (Т_1/2 =3,825 суток, a-излучатель), Rn²²⁰ — продукт распада Ra²²⁴ из семейства Th²³² (Т_1/2 =54,5 с, a-излучатель). Они образуются в почве из своих материнских радионуклидов, а также поступают из подстилающих пород в почву в газообразной форме. Как инертные газы Rn²²² и Rn²²⁰ мало вовлекаются в круговорот их почвы, но их роль как источников внешнего облучения (компонентов естественного фона) человека и живых организмов весьма значительная.

Стронций . Природный стронций состоит из 4 стабильных изотопов с массовыми числами 84, 86, 87 и 88. В число продуктов деления входят два радиоизотопа: Sr⁹⁰ , относящийся к числу самых биологически подвижных (Т_1/2 =28,1 года, b-излучатель), и Sr⁸⁹ , более короткоживущий радионуклид (Т_1/2 =50,5 суток, b-излучатель).

Цезий . Природный цезий представлен одним стабильным изотопом Cs¹³³ , содержание которого в земной коре равно 6,5×10^-4 %. В состав продуктов деления входят два радиоизотопа — Cs¹³⁷ и Cs¹³⁴ , относящихся к числу биологически подвижных в сельскохозяйственных цепочках. Cs¹³⁷ — один из основных дозообразующих радионуклидов среди продуктов деления (Т_1/2 =30,17 года, b- и g-излучатель).

Йод . Природный йод представлен одним стабильным изотопом I¹²⁷ . Среди радиоизотопов йода наиболее радиологическими значимыми являются I¹²⁹ (Т_1/2 =1,57×10⁷ лет, b-излучатель) и I¹³¹ (Т_1/2 =8,04 суток, b-излучатель).

Метаболизм радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных

Поступление радионуклидов с кормом — основной источник радионуклидов для сельскохозяйственных животных, тогда как другие пути перехода радиоактивных веществ играют, как правило, незначительную роль. Попавшие в организм животных радионуклиды вступают в процессы метаболизма, включающие всасывание, передвижение по отдельным органам и тканям, депонирование и выведение. От интенсивности этих процессов зависит, в конечном счете, накопление радионуклидов в продукции животноводства.

Скорость и место всасывания радионуклидов в ЖКТ можно определить путем учета времени, в течение которого после приема содержащих радиоактивные вещества кормов или воды в крови наблюдается максимальная концентрация радионуклидов. Это время варьируется в широких пределах. Так, у жвачных F¹⁸ , Na²² , Mo⁹⁹ и I¹³¹ , для которых отмечается максимальная концентрация в крови в течение 2–8 ч после потребления корма, всасываются в основном в верхней части ЖКТ (по-видимому, в рубце). У H³ , Ca⁴⁵ , Sr⁹⁰ , Te¹³² , Cs¹³⁷ и W¹⁸⁵ пики концентрации в крови регистрируются в более отдаленные сроки — спустя 12–60 ч после орального поступления, эти радионуклиды всасываются главным образом в средней части ЖКТ — в тонком кишечнике.

У свиней основным методом поступления из ЖКТ в кровь I¹³¹ является желудок, а у крупного рогатого скота, овец и коз — рубец, книжка и тонкий кишечник. При этом у жвачных животных скорость резорбции радионуклидов из ЖКТ в кровь медленнее, чем у животных с однокамерным желудком.

Интенсивность и величина всасывания радионуклидов зависят от химической формы соединения, в которое включен радионуклид, и его физико-химических свойств. В ЖКТ радионуклиды могут поступать в различных формах: в ионизированном состоянии, адсорбированных на поверхности растений аэрозолей, включенными в состав растительных и животных кормов, в составе оплавленных силикатных частиц разной растворимости.

Усвоение радионуклидов у различных сельскохозяйственных животных может варьироваться в широких пределах. Действительно, если всасывание I¹³¹ в ЖКТ взрослых жвачных составляет 100 %, то у свиней оно в 1,3–3,0 раза меньше. Напротив, Cs¹³⁷ всасывается из ЖКТ свиней на 100 %, а из ЖКТ представителей жвачных — крупного рогатого скота, овец и коз соответственно в 1,3–2,0, 1,8 и 1,5 раза меньше. У кур всасывание Fe⁵⁹ и Co⁶⁰ выше, чем у крупного рогатого скота в 18 и 15 раз, а у свиней соответственно в 4 и 12 раз меньше, чем у кур.

Всасывание радионуклидов зависит от возраста животных, и у очень молодых особей оно может приближаться для некоторых радионуклидов к 100 %.

Радионуклиды, всосавшиеся в ЖКТ, поступают в кровь, распределяются в компонентах ее сыворотки и форменных элементов. Распределение радионуклидов в органах и тканях сельскохозяйственных животных определяется их видом, возрастом, длительностью поступления радиоактивных веществ в организм и другими факторами.

В сыворотке крови овец Na²² , K⁴² и Cs¹³⁷ практически не связаны с ее белками и находятся в диализированном состоянии, Ca⁴⁵ и Sr⁹⁰ лишь частично концентрируются в белках сыворотки (29–41 %), а Y⁹⁰ и Ce¹⁴⁴ содержатся преимущественно (99 %) в белковосвязанной форме.

Радионуклиды, транспортированные кровью к органам и тканям, частично задерживаются и избирательно концентрируются в них. Концентрация в органах и тканях радионуклидов при увеличении сроков их поступления в организм возрастает. Но через определенный период времени устанавливается равновесие между поступившими в организм количествами радионуклидов и их выделением. Равновесное состояние Sr⁹⁰ в мягких тканях сельскохозяйственных животных устанавливается на 5–7 сутки (КРС, овцы, козы) и на 30–90 сутки (свиньи, куры); для Cs¹³⁷ оно наступает позднее: у овец через 105 суток, а у КРС через 150 суток после начала введения.

Наибольшая концентрация в щитовидной железе сельскохозяйственных животных I¹³¹ при длительном поступлении в организм наблюдается на 10–15-е сутки и у КРС составляет 150 % суточного поступления с кормом (в расчете на массу всего органа). Коэффициент накопления I¹³¹ в щитовидной железе по сравнению с другими органами примерно в 100 раз больше.

Радионуклиды, поступившие в организм, не только концентрируются в органах и тканях, но и выводятся из них через ЖКТ, почки, легкие, кожу и молочную железу. Наиболее быстро удаляются радионуклиды, депонирующиеся в мягких тканях, — Mo⁹⁹ , I¹³¹ , Cs¹³⁷ и др. (преимущественно почками). Напротив, остеотропные радионуклиды выводятся медленно.

Поступление радионуклидов в продукцию животноводства