Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора
Санкт-Петербургская Академия Ветеринарной Медицины
Реферат на тему:
"Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора"
Содержание:
Источники искусственной радиоактивности 3
Почва как исходное звено миграции радионуклидов в природной среде 4
Метаболизм радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных 6
Поступление радионуклидов в продукцию животноводства 7
Использование радионуклидов и ионизирующих излучений в животноводстве и ветеринарии 7
Радиометрия объектов ветеринарного надзора 9
Список литературы 11
Источники природной радиоактивности
Природная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами естественного происхождения, присутствующими во всех оболочках земли — литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере. Сохранившиеся на нашей планете радиоактивные элементы условно могут быть разделены на три группы.
1. Радиоактивные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств, родоначальниками которых являются уран (U238
), торий (Th232
) и актиний–уран (AcU235
).
2. Генетически не связанные с ними радиоактивные элементы: калий (К404887
) и др.
3. Радиоактивные изотопы, непрерывно возникающие на земле в результате ядерных реакций, под воздействием космических лучей. Наиболее важные из них — углерод (С14
) и тритий (Н3
).
8
–1016
лет. В процессе распада они испускают a- и b-частицы, а также g-лучи.
Главным источником поступающих во внешнюю среду естественных радиоактивных веществ, к настоящему времени широко распространенных во всех оболочках земли, являются горные породы, происхождение которых неразрывно связано с включением в их состав всех радиоактивных элементов, возникших в период формирования и развития планеты. Благодаря деструктивным процессам метеорологического, гидрологического, геохимического и вулканического характера, происходящих непрерывно, радиоактивные вещества подверглись широкому рассеиванию.
Естественная радиоактивность растений и пищевых продуктов обусловлена поглощением ими радиоактивных веществ из окружающей среды. Из естественных радиоактивных веществ наибольшую удельную активность в растениях составляет К40
, особенно в бобовых растениях. Многие наземные растения, особенно водоросли, обладают способностью концентрировать в своих тканях радий из почв и воды, некоторые накапливают уран. Анализы различных продуктов питания показали, что радий постоянно присутствует в хлебе, овощах, мясе, рыбе и других продуктах питания.
Сельскохозяйственные животные за свою жизнь поедают растительные корма с больших площадей. Вместе с кормом в их организм поступают радиоактивные продукты деления, которые в небольших количествах не приводят к регистрируемым поражениям организма. В животных организмах К40
обычно содержится меньше, чем в растениях. U238
, Th232
и С14
по сравнению с К40
встречаются в биологических объектах в очень незначительных концентрациях.
Источники искусственной радиоактивности
потоками нейтронов в ядерных реакторах или бомбардировка их тяжелыми частицами — протонами, a-частицами и др.) или же образующихся в результате ядерных взрывов. При ядерном взрыве образуется большое количество радиоактивных веществ как в результате процессов деления, так и при реакции синтеза легких ядер.
Из радиоактивных продуктов деления наибольшую опасность представляют Sr90
и Cs137
. Они имеют относительную высокую энергию излучения и большой период полураспада, исключительную способность включаться в биологический круговорот веществ, а также долго задерживаться в организме животных и человека.
в природной среде
Почвенная оболочка биосферы — один из основных компонентов в природе, где происходит локализация искусственных радионуклидов, сбрасываемых в окружающую человека среду вследствие его техногенной деятельности.
Сорбция радионуклидов в почве имеет двоякое значение для их миграции в биосфере и, в частности, в сельскохозяйственной сфере. С одной стороны, закрепление их в верхних горизонтах почвы — в корнеобитаемом слое растений — обеспечивает существование в природе длительно действующего источника радионуклидов для корневого накопления растениями. С другой стороны, сильная сорбция твердой фазой почвой радионуклидов ограничивает их усвоение через корневые системы растений.
В различных радиологических ситуациях, связанных с введением радионуклидов в сельскохозяйственную сферу, аккумуляция радионуклидов растениями из почвы определяет исходные масштабы включения радионуклидов в пищевые цепи в системе радиоактивные выпадения–почва–сельскохозяйственные растения–сельскохозяйственные животные–человек. С этим связано важное значение звена почва–растение в общем цикле круговорота радионуклидов в наземной среде в целом и в агропромышленной сфере в частности.
низкая массовая концентрация искусственных и естественных радионуклидов в почвах и почвенных растворах обусловливает существенную зависимость поведения радионуклидов в почвах от концентрации и свойств их изотопных или неизотопных носителей (стабильных изотопов данного химического элемента или химических элементов, сходных по физико-химическим свойствам с радионуклидами).
Тритий
. Н31/2
=12,34 года). Распад Н3 Н3
, на земной поверхности и в наземной биоте — 27 %. Антропогенный тритий образуется и поступает в окружающую среду при производстве ядерной энергии. Кроме того, источником поступления Н3
в окружающую среду являются испытания ядерного и термоядерного оружия. Около 99 % количества природного трития превращается в тритированную воду — Н3
НО. Поведение Н3 в почве описывается закономерностями поведения воды и зависит от взаимодействия различных процессов ее переноса.
3
ОН и других соединений Н3
включается практически во все реакции, присущие биогеохимическому циклу водорода, включая процессы почвообразования, образования биоорганического вещества и др.
. Основной радиоактивный изотоп углерода — С14
(b-излучатель, Т1/2
=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 Т1/2
=1,28×109
лет. При распаде К4040
.
К40"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
(Т1/2
=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
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
(Т1/2
=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
210
с Т1/2
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 Т1/2
=19,4 года, b-излучатель.
Радон
. Радиологический интерес представляют два радиоизотопа Rn: прежде всего Rn222220222
— газообразный дочерний продукт Ra226
(Т1/2
=3,825 суток, a-излучатель), Rn220224
из семейства Th232
(Т1/2222220
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 (Т1/2
=28,1 года, b-излучатель), и Sr89
, более короткоживущий радионуклид (Т1/2
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 (Т1/2
Йод
. Природный йод представлен одним стабильным изотопом I127
. Среди радиоизотопов йода наиболее радиологическими значимыми являются I1291/2
=1,57×107
лет, b-излучатель) и I131
(Т1/2
=8,04 суток, b-излучатель).
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
Всасывание радионуклидов зависит от возраста животных, и у очень молодых особей оно может приближаться для некоторых радионуклидов к 100 %.
их видом, возрастом, длительностью поступления радиоактивных веществ в организм и другими факторами.
В сыворотке крови овец Na2242
и Cs13745
и Sr9090
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 Sr90137
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.
в мягких тканях, — Mo99
, I131
, Cs137
и др. (преимущественно почками). Напротив, остеотропные радионуклиды выводятся медленно.
Поступление радионуклидов в продукцию животноводства
Переход радионуклидов в мясо и субпродукты из рациона животных определяется физико-химическими свойствами радионуклидов, а также видовыми особенностями и возрастом животных.
После однократного орального поступления в организм лактирующих коров радионуклидов наиболее интенсивное выведение их с молоком наблюдается в течение первых двух суток. Через 12 ч после введения в 1 л молока обнаруживают 0,12 % Са45
, 0,05 % Sr90
, 0,0005 % Zr95106
, 0,12 % Cs137
, 0,011 % Ва140
и 0,001 % Се144
от количества, поступившего в организм. В дальнейшем концентрация быстро увеличивается и через 24–48 ч достигает наибольшей величины.
Выделение радионуклидов с молоком у животных даже одного вида может варьировать и зависит от молочной продуктивности.
Переход Sr90
из рациона в яйцо не превышает 40 % суточного поступления радионуклида, а у низкопродуктивных кур оно может достигать 60 %. Максимальное его содержание в скорлупе (96 %), далее следует желток (3,5 %), а минимальное количество приходится на белок (0,2 %). Наибольшая концентрация радионуклидов в скорлупе, белке и желтке бывает в первые сутки после введения.
· радионуклиды применяются как индикаторы (меченые атомы) в исследовательских работах в области физиологии и биохимии животных и растений, а также в разработке методов диагностики и лечения заболевших животных;
· радионуклиды и ионизирующие излучения используются в селекционно-генетических исследованиях в области растениеводства, животноводства, микробиологии и вирусологии;
1. стерилизации, консервирования, увеличения сроков хранения и обеззараживания пищевых продуктов и фуража, сырья животного происхождения, биологических и фармакологических препаратов, хирургического, шовного и перевязочного материалов, приборов, устройств и инструментария, которые не подлежат температурной и химической обработке;
4. стерилизации животноводческих стоков и др.
В биологии, биохимии и физиологии в качестве веществ, позволяющих проводить исследования на молекулярном уровне, широко используют радиоактивные изотопы. Они позволяют изучать перемещения тел субмикроскопически малых размеров, а также отдельных молекул, атомов, ионов среди себе подобных в организме, без нарушения его нормальной жизнедеятельности.
Радиоиндикационный метод
входящих в состав организма и участвующих в его обмене веществ — Н314
, Na24
, P32
, S35
, K42
, Ca45
, Fe59
, I125
, I131
и др. Введенные в организм радионуклиды ведут себя в биологических системах так же, как их стабильные изотопы.
Контроль за распределением и депонированием радионуклидов в различных органах может осуществляться внешней радиометрией подопытных животных или соответственно подготовленных биоматериалов (кровь, ткань органов, моча, кал и др.).
Авторадиография
— метод получения фотографических изображений в результате действия на фотоэмульсию излучения радиоактивных элементов, находящихся в исследуемом объекте.
Сущность метода авторадиографии сводится к следующему:
1. предварительному введению подопытному животному того или иного количества радиоактивного изотопа;
2. взятию у него тех или иных органов и изготовление из них препаратов (гистосрезы, шлифы, мазки крови и т. д.);
3. созданию в течение определенного времени тесного контакта между изготовленным препаратом, содержащим радиоактивный элемент, и фотоэмульсией;
4. проявлению и фиксации фотоматериала, как это делается в обычной фотографии.
Нейтронно-активационный анализ
материал подвергается воздействию в условиях ядерного реактора потока нейтронов. В результате этого образуются радиоактивные продукты, которые затем подвергаются радиохимическому анализу и радиометрии.
(РИА) позволяет быстро и надежно определять содержание белков в биологических жидкостях и тканевых экстрактах, а также лекарственных препаратов и различных органических соединений.
В радиоиммунологическом анализе сочетается специфичность, свойственная реакциям антиген–антитело, с чувствительностью и простотой, что дает применение радиоактивной метки. Для проведения РИА необходимо иметь соответствующие антисыворотки и меченые радиоактивной меткой антигены.
Функцию метки антигенов выполняет радиоактивный изотоп — обычно I125
или Н3
При проведении радиоиммунологического анализа гормонов и других биологически важных соединений используют готовые стандартные коммерческие наборы реагентов, выпускаемые многими фирмами.
Использование радиоактивных изотопов и ионизирующих излучений для диагностики болезней и лечения животных
А. Д. Белов (1968) создал глазной аппликатор и разработал методику его применения при заболевании глаз у животных. С помощью аппликатора, заряженного Р32
и Sr89
, были получены положительные результаты при язвенных и инфекционных конъюнктивокератитах, васкуляризации роговицы у телят и собак.
Радиоактивные изотопы, используемые для диагностики, должны отвечать ряду требований: иметь малый период полураспада и малую радиотоксичность, возможность для регистрации их излучений, характерные биологические свойства (органотропность) при исследовании различных систем и органов. Так, для определения интенсивности формирования костной мозоли и выявления очагов пониженной минерализации при различных патологических состояниях используют Ga67
, который участвует в минеральном обмене костной ткани; Sr85
и Sr87
— для диагностики первичных и вторичных опухолей скелета, остеомиелита.
в сосудах легких, тканевого и коронарного кровотока.
С помощью радиоактивных газов определяют функциональное состояние всех компонентов внешнего дыхания — вентиляции, диффузии в легочном кровотоке.
Изотопный метод оказался единственно эффективным при исследованиях водного обмена в норме, нарушений обмена веществ, а также инфекционной и неинфекционной патологии, сопровождающейся отеками и другими изменениями.
Широкое применение в клинической практике получило сканирование исследуемых органов — селезенки, печени, почек, поджелудочной железы и т. д. При помощи этого метода можно получить "карту" распределения радиоактивного изотопа в исследуемом органе и судить о функциональном состоянии последнего.
Лечебное применение радиоизотопов основано на их биологическом действии. Поскольку наиболее радиопоражаемы молодые, энергично размножающиеся клетки, то радиотерапия оказалась эффективна при злокачественных новообразованиях.
Радиометрия объектов ветеринарного надзора
В связи с развитием атомной индустрии и широким использованием атомной энергии в народном хозяйстве появились потенциальные источники загрязнения искусственными радионуклидами окружающей среды, особенно за счет выбросов радиоактивных продуктов, перерабатывающими атомными предприятиями, атомными электростанциями и аварийными ситуациями на них. В целях профилактики повышения естественных фоновых величин радиоактивности систематически проводится контроль уровней радиации окружающей внешней среды. В объектах ветеринарного надзора (фураж, водоемы, рыба, мясо, молоко, яйца и т. д.) эту работу выполняет ветеринарная радиологическая служба.
Задачей радиометрической и радиохимической экспертизы являются:
- контроль радиационного состояния внешней среды как за счет естественных, так и искусственных радионуклидов;
- определение уровней радиационного фона в различных районах территории и выяснение их влияния на биологические объекты и биоценозы;
- предупреждение пищевого и технического использования продуктов животноводства, содержащих радионуклиды в недопустимых концентрациях.
Определение радиоактивности в объектах ветеринарного надзора включает отбор и подготовку проб к радиометрии и радиохимическому анализу. Как в обычных условиях, так и при аварийных ситуациях для отбора проб определяют контрольные пункты, более полно отражающие характеристику данного района, с тем, чтобы взятые пробы были наиболее типичными для исследуемого объекта.
Пробы нумеруют и составляют опись, которую прилагают к сопроводительной в лабораторию. На взятые пробы составляют акт в двух экземплярах, в котором указывают: кем взяты пробы (учреждение, должность, фамилия); место и дату отбора проб; название продукта; куда направляют пробы, цель исследования. Один экземпляр оставляют в хозяйстве для списания взятых проб.
Присланный материал перед взятием средней пробы тщательно перемешивают. Величина средней пробы должна быть достаточной для надежного определения того или иного радионуклида. В целях концентрации пробы проводят минерализацию. Используемые при этом методы могут быть различными в зависимости от вида исследуемого материала, химической природы определяемых радионуклидов, схемы радиохимического анализа.
пробы. Для выяснения изотопного состава радионуклидов в кормах и других объектах осуществляют радиохимический анализ.
Список литературы
1. Белов А. Д., Киришин В. А. "Ветеринарная радиобиология". М.: Агропромиздат, 1987
2. Белов А. Д., Косенко А. С., Пак В. В. "Радиационная экспертиза объектов ветеринарного надзора". М.: Колос, 1995
"Инструктивно-методические указания по определению радиоактивности в объектах ветнадзора". М.: Колос, 1975
4. "Изотопы и радиация в сельском хозяйстве". Т. 1 и 2. М.: Агропромиздат, 1989
5. Коваленко Л. И. "Радиометрический ветеринарно-санитарный контроль кормов, животных и продуктов животноводства". Киев: Урожай,1987
"Сельскохозяйственная радиоэкология". М.: Экология, 1992
| 
