Биологически значимые радионуклиды: цезий. Источники поступления, миграция во внешней среде, метаболизм, токсичность, неотложная помощь и профилактика

Цезий (Cs) — щелочной металл первой группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Относится к микроэлементам. В крайне незначительном количестве содержится во всех внешних средах. Человек получает цезий в основном с продуктами питания. Через органы дыхания поступает лишь 0,25 %. Среднее содержание цезия в организме взрослого человека составляет 0,0015 г при суточном поступлении около 10 мкг.

Из 23 изотопов цезия 22 — радиоактивные с массовыми числами 123-132 и 134-144. Радиоизотопы цезия образуются при делении ядер атомов тяжелых элементов (при ядерных взрывах и в ядерных реакторах) и с помощью ускорителей заряженных частиц.

Ядерные взрывы и крупные радиационные аварии на радиационных предприятиях стали основным источником радиоактивного загрязнения природной среды планеты. На долю СССР и США приходится примерно по 40 % от общего радиоактивного загрязнения, остальные 20 % — доля Англии, Франции и Китая Радиоактивные выпадения радиоизотопов цезия на сушу при испытаниях ядерного оружия и выбросы ядерных предприятий явились наиболее значимым источником загрязнения внешней среды и радиационного воздействия на человека.

Из радиоизотопов цезия наибольшее значение имеет ^l37Cs, характеризующийся большим выходом в реакциях деления и сроком жизни (Т1/2 = 30 лет), высокой миграционной способностью и токсичностью Он считается одним из наиболее значимых радионуклидов продуктов ядерного деления.

Источником загрязнения внешней среды ¹³⁷Cs, являются радиационные предприятия. В ядерных реакторах в процессе их эксплуатации накапливаются продукты деления урана и плутония, в том числе радиоактивный цезий, и трансурановые элементы (ТУЭ) в огромном количестве. На 1 МВт электрической мощности образуется 130 ТБк радиоцезия, а всего к концу столетия накопление нуклида в реакторах во всех странах мира достигнет около 900 ЭБк.

Цезий, поступивший во внешнюю среду, интенсивно включается в процессы миграции, особенно в начальный период, чему способствует два обстоятельства. Во-первых, предшественниками ¹³⁷Cs являются йод и ксенон, которые присутствуют в газовой фазе. Образовавшиеся микроаэрозоли абсорбируются более крупными частицами, образующимися при ядерных взрывах и медленно выпадающими на поверхность Земли. Процесс выпадения ускоряют атмосферные осадки и агрегация частиц с образованием более крупных. Период полуочищения стратосферы равен примерно 1 году. Во-вторых, при всех ядерных взрывах (кроме наземных на силикатных почвогрунтах и подземных) и аварийных выбросах ядерных предприятий выпавшие радионуклиды характеризуются хорошей растворимостью, что имеет принципиальное значение в процессах их миграции. При наземных взрывах на силикатных почвогрунтах и подземных взрывах радиоактивные частицы характеризуются слабой растворимостью. Содержание ¹³⁷Cs в атмосферных осадках в растворимой форме колеблется в широких пределах. Оно составляет 9,3-83,4 %, в среднем 49 %, что связано с условиями формирования радиоактивных частиц.

Радиоактивный цезий, выпавший на поверхность Земли, перемешивается под влиянием природных факторов в горизонтальном и вертикальном направлениях. Горизонтальная миграция обусловлена ветровой эрозией почв и атмосферными осадками, а вертикальная — фильтрационными токами воды, почвенной деятельностью животных и микроорганизмов, выносом из корнеобитаемого слоя растениями, сельскохозяйственной деятельностью человека и др. Нуклид в первые годы после выпадения находится в верхнем 5-10-сантиметровом слое. Удержанию нуклида способствуют мелкодисперсные фракции почвы и органические вещества, повышающие сорбционные свойства почвы.

Радиоактивный цезий как основной дозообразующий радионуклид ПЯД, поступая во внешнюю среду, становится источником хронического внешнего и внутреннего облучения населения. В организм человека нуклид может поступать в основном через органы дыхания в период радиоактивных выпадений и перорально с загрязненными продуктами питания и водой. Радиоцезий в тех или иных количествах присутствует у всех жителей планеты. Всасывание, накопление в органах и тканях, выведение нуклида из организма определяются его физико-химическими характеристиками. Независимо от пути поступления всасывание растворимых форм нуклида достигает практически 100 %. Процессы всасывания протекают интенсивно. В крови радиоцезий регистрировали уже с первых минут его поступления в организм. Через неповрежденную кожу нуклид практически не всасывается (0,007 %). Через травмированные и ожоговые поверхности, раны всасывание в зависимости от характера травмы может быть значительным, однако этот путь поступления не имеет практического значения.

В обмене радиоактивного цезия много общего с обменом калия. Всосавшийся нуклид в основном накапливается в мышечной ткани (80 %), скелете (10 %), остальные 10 % относительно равномерно распределяются в других органах и тканях. Выводится цезий из организма в основном через почки и кишечник. Около 90 % цезия, поступившего человеку с пищей, выводится с мочой.

Радиоцезий, поступая в организм, распределяется относительно равномерно, что приводит к практически равномерному облучению органов и тканей. Радиоактивный цезий характеризуется достаточно высокой токсичностью, мало зависящей от пути поступления нуклида в организм.

Профилактику, оказание экстренной помощи и лечение поражений радиоактивным цезием проводят в соответствии со специально разработанными документами. В производственных условиях работа с источниками ионизирующих излучений регламентируется санитарными правилами и нормами радиационной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.

Неотложная медицинская помощь включает дезактивацию тела водой с мылом или специальными пастами («Защита-7», «Радгез-Д», паста-11), промывание глаз, полости рта, носоглотки водой или изотоническим натрия хлоридом. Проводят обильное промывание желудка, назначают рвотные средства (1 % раствор апоморфина — 0,5 мл под кожу), солевые слабительные (магний и натрия сульфат — 30 г на 200 мл воды). Высокоэффективным средством является специальный сорбент цезия — феррацин, связывающий цезий и препятствующий его всасыванию в кишечнике. Последовательность проведения защитных мероприятий определяется радиационной обстановкой. Замедление их в начальный период может привести к переоблучению и депонированию всосавшегося цезия. Недопустимо откладывать проведение экстренных мер до получения полных дозиметрических данных. Получение их позволяет уточнить и расширить объем помощи.

Применение феррацина показано для ускорения выведения из организма инкорпорированного цезия. Взрослым и подросткам старше 14 лет назначают по 1 г 3 раза в день, детям до 2 лет — по 0,1 г и старше — по 0,5 г. Препарат рекомендуется применять в течение 2—4 нед.

Таким образом, радиоактивный цезий является одним из основных дозообразующих радионуклидов продуктов деления урана и плутония. Нуклид характеризуется высокой миграционной способностью во внешней среде, включая пищевые цепочки. В организм человека он поступает в основном с продуктами питания, интенсивно всасывается и относительно равномерно распределяется в организме, вследствие чего облучение органов и тканей носит практически равномерный характер. Цезий характеризуется относительно высокой токсичностью.

Дата добавления: 2015-04-25