Миграция радионуклеидов в почвах

     При хроническом введении собакам различных  количеств Sr (7,4—0,074 кБк/кг в сутки) с  пищей выявлено фазно протекающее  изменение функционального состояния  половых желез и надпочечников. В начальный период воздействия ⁹ Sr (поглощенная доза в скелете 0,05—0,15 Гр) обнаружено увеличение функциональной активности эндокринных желез. Повышение тканевой дозы в скелете до 0,5—1 Гр приводит к угнетению сперматогенеза и изменению фракционного состава половых гормонов у самок. Понижение кортикоидной функции надпочечников отмечено при более высоких поглощенных дозах в скелете собак (1,5—2,5 Гр). Через 2,5—3 года у собак наблюдается угнетение биологической активности андрогенов.

     У собак, получавших ежедневно ⁹⁰Sr в количествах 7,4 и 0,74 кБк/кг с пищей в течение 3— 3,5 лет, выявлены нарушения в углеводном обмене, повышение холинэстеразной активности сыворотки крови, изменения секреторной и экскреторной функций печени и почек. Меньшие количества радионуклида (0,074 кБк/кг) существенных функциональных изменений в организме собак не выявили. Гибель собак подопытной группы за 9—13 лет наблюдения составила 80%. контрольной — 11,1%. Длительное введение собакам радионуклида с пищей (0,74 и 0,074 кБк/кг) приводит при накоплении средней поглощенной дозы в скелете до 3,6—9,0 Гр к учащению (в 3—5 раз по сравнению с контролем) развития у них доброкачественных и злокачественных опухолей мягких тканей. Хроническое введение собакам ⁹⁰Sr (по 0,74 кБк/кг в сутки в течение 3 лет), создающее мощность тканевой дозы в скелете до 1,5 Гр/год, может вызывать развитие лейкозов и остеосарком. При хроническом введении в 10 раз меньших количеств (поглощенная доза в скелете до 0,5 Гр в год) отмечено нарушение развития и понижение жизнеспособности их потомства.

     Систематическое поступление в организм небольших  количеств ⁹⁰Sr оказывает существенное влияние на потомство мышей. Темпы размножения мышей от первых до шестых родов снижаются прямо пропорционально ежедневно вводимому количеству радионуклида. Поступление ⁹⁰Sr в количестве 1,11—11,1 кБк/мышь приводит к снижению жизнеспособности подсосного молодняка и уменьшению численности пометов, а также нарушает нормальное соотношение полов.

     Бластомогенное  действие. В отдаленные сроки после  поражения как при однократном, так и при длительном поступлении радионуклида развиваются опухоли костей, лейкозы. Начальные изменения остеогенеза при хроническом поступлении Sr проявляются у крыс при накоплении в скелете поглощенной дозы не менее 20 Гр. Максимальная величина поглощенной дозы в критическом органе животных, которая не сопровождается снижением количества ядросодержащих клеток в костном мозге, соответствует 10 Гр. Минимальные величины бластомогенных доз 40 Гр, максимальные — 160 Гр. Продолжительность жизни животных при хроническом поступлении начинает снижаться при поглощенных дозах выше 40 Гр.

     Минимальная остеосаркомогенная доза для мышей, крыс, кроликов, обезьян, собак и  свиней при введении ⁹⁰Sr составляет 33, 35, 57, 25, 39, 63 Гр соответственно. Риск развития остеосарком у крыс при инкорпорации оптимальных и минимальных остеосаркомогенных доз р-излучателей составляет соответственно 25*10» и 2—3*10»⁶ сГр»¹. У мышей-самок частота остеосарком выше, чем у самцов, что связывается с потенцирующим влиянием эстрогенных гормонов на частоту опухолей костей (Finkel et al.). При введении ⁹⁰Sr во время беременности частота остеосарком у лактирующих мышей значительно ниже (до 30 %), чем у нелактирующих. Удаление паращитовидных желез за 10 сут до введения 11,3 кБк/r Sr снижает частоту остеосарком с 69,7 до 22,6 %. При разрушении щитовидной железы ¹³¹1 остеосаркомы возникают только у 0,96 % крыс, при оперативном удалении щитовидной железы они наблюдаются с такой же частотой, как и у контрольных животных (69,7 %).

     Средняя оптимальная лейкомогенная доза при поражении остеотропными р-излучателями ( Sr) находится в пределах 6— 70 Гр в костной ткани или 3,6—41,5 Гр в костном мозге. При инкорпорации ⁹⁰Sr увеличение частоты лейкемий у крыс от 1,5 (в контроле) до 6,1 % (в опыте) обнаружено при кумулятивной дозе в скелете 3,6 Гр. Лейкозы представлены преимущественно ретикулезами, гемоцитобластозами; миелолейкозы и ретикулезы с эри-тробластической реакцией встречаются реже. У мини свиней при хроническом поступлении с пищей Sr увеличивается частота лимфом и миоэлоидных лейкемий. Наибольшую частоту опухолей наблюдают при поступлении Sr в количестве 1 14,8 МБк/сут, вызывающем гибель животных от аплазии костного мозга, наименьшую — при введении 37 кБк/сут. Риск развития лейкемии у взрослых свиней и поросят практически одинаков и составляет соответственно (20 — 28)*10»⁶ и 28*10»⁶ сГр» на костную ткань (Howard, Clarke).

     Для развития лейкемий требуются относительно высокие дозы. У собак Sr вызывает миелоидную лейкемию при кумулятивной дозе в костях 8 — 70 Гр, у свиней — 120 — 200 Гр. Средняя доза в костном мозге составляет 25 % дозы в костной ткани.

     Сведения  об остеосаркомогенном действии ⁹⁰Sr на человека отсутствуют. Косвенная оценка показывает, что верхний предел риска развития остеосарком от ⁹⁰Sr соответствует 4,5*10»⁶ сГр»¹. При низкой дозе предполагаемая частота остеосарком составляет небольшую долю от естественной частоты этих опухолей. На основании экспериментального материала правомерно считать, что минимальная остеосаркомогенная доза при инкорпорации р-излучателей ( °Sr, ⁴⁰Ca и др.) в среднем составляет 10 Гр («Радиоактивные ...»). Дети в 0,5 — 4 раза чувствительнее взрослых к индукции остеосарком (Mays).

     Комбинированное действие. Комбинированное действие ⁸⁹Sr и ^13|1 в количествах 130 и 37 Бк/г соответственно оказывает существенное влияние на функцию воспроизводства потомства, кроветворную систему, продолжительность жизни. Меньшие количества (в 100 раз) выявляют цитогенетическую патологию соматических клеток без клинических симптомов.

     При комбинированном действии Sr и Се, Sr и Ри при равных или меньших поглощенных дозах эффект повреждения не только суммируется, но выявляется раньше, чем при изолированных воздействиях. Отмечается увеличение выхода остеосарком, сокращение латентного периода их развития, повышение частоты лейкозов, более выраженные изменения периферической крови, сокращение продолжительности жизни крыс. Количество остеосарком увеличивается при действии Sr и Рт. В случае комбинированного действия ¹³⁷Cs, создающего поглощенную дозу на все тело, равную 3,3 Гр, и Sr (доза на скелет 100 Гр) при однократном поступлении ведущую роль в развитии опухолей играет °Sr.

     Меры  профилактики. При работе с радиоактивным  стронцием необходимо соблюдать  санитарные правила и нормы радиационной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.

     Неотложная  помощь. Дезактивация открытых участков кожи 5 % раствором пентацииа, 5 % раствором  На2-ЭДТА, 2 % раствором соляной кислоты, препаратом «Защита-7», моющими порошками. Внутрь препарат адсобар или сернокислый барий 25,0 : 200,0, альгинат натрия или кальция 15,0:200,0, препарат полисурьмин 4,0:200,0. Обильное промывание желудка или рвотные средства. После очищения желудка повторное введение адсорбентов с солевыми слабительными. При поражении пылевидными продуктами — обильное промывание носоглотки и полости рта, отхаркивающие (термопсис с содой)

     Среди механизмов биогенной миграции радионуклидов  большую роль играют растворимость, диффузия, активный транспорт специфического или неспецифического типа, а также возможность депонирования радионуклидов в клетках и органах. Роль и значение каждого из элементов интенсивно изучается, однако еще недостаточно поняты. В наших исследованиях вынос растениями радионуклидов определялся во время цветения, во всей зеленой массе, без учета видового состава. Коэффициент накопления радионуклида в растениях определяется отношением активности данного радионуклида в 1 кг растительного образца к его активности в 1 кг почвы, взятых с одного и того же участка. Результаты определений приведены на диаграммах – рисунки 6, 7. 

     Рисунок 6 – Коэффициент перехода цезия-137 из почвы в растения  

     Как видно из диаграммы коэффициент  перехода цезия-137 из почвы в растения незначителен, особенно в точках с  высоким содержанием этого радионуклида в почве. Его величина не превышает 0,03, что значительно ниже возможных величин – так в работе Кузнецова /51/ коэффициент накопления в сене разнотравья составлял 0,3 – 0,5, что в сто и более раз выше полученного нами на территории полигона. В первую очередь это связано с прочным удержанием Cs¹³⁷ почвенными комплексами. Из приведенных данных следует вывод о низкой радиотоксичности растительности полигона на обследованной нами территории.

     Содержание  стронция-90 определялось в тех же образцах, в которых определялась активность цезия-137, как видно из диаграммы – рисунок 16 – уровень активности нуклидов стронция в растениях выше, чем аналогичный показатель для цезия. Так же для обоих графиков характерно более высокое значение коэффициента перехода для точек исследования с низким содержанием радионуклидов цезия и стронция в почве. Это может быть связано с некоторой пороговой величиной поступление ионов неспецифичных для растений.

     Рисунок 7- Коэффициент накопления стронция-90 растениями 

     Причины колебания величины коэффициента накопления требуют специального изучения, в первую очередь они связаны с различием в составе почвы, степенью связывания радионуклидов, количеством воды в почве и другими физико-химическими и агробиологическими факторами. Определение коэффициента накопления позволяет прогнозировать возможное содержание радионуклидов в растительной массе по их активности в почве. При этом необходимо отметить, что величины коэффициента накопления для одного и того же нуклида в значительной мере зависит от вида растения и условий их произрастания. Его величина не превышает 0,14, что значительно ниже возможных величин – так в работе Кузнецова /51/ коэффициент накопления в сене разнотравья составлял 0,99 – 1,87, что в десять и более раз выше полученного нами на территории полигона.

     В текущем году начаты геоботанические  исследования и отбор образцов растений для гербария. Однако в целях радиационной безопасности сбор гербарных образцов проводился на участках с радиационными  характеристиками, не превышающими фоновых. Геоботаническое состояние исследуемой территории определялось во время отбора проб или во время отдельных выездов. На рисунке 17 приведена фотография типичного участка местности, приуроченной к точке отбора проб под номером 15. Рассматриваемый участок, основные виды и проективное покрытие почвы растениями отраженные на рисунке 17 приведены в таблице 4. Отдельные участки этой территории при большем увеличении приведены на рисунках 8 и 9. 

     Рисунок 8 - Фотография типичного участка 

     На  рассматриваемом участке отмечены следующие виды: Artemisia frigida, A. scoparia, Latuca tatarica, (сем. Asteraceae Dumort.); Gipsofilla perfoliata (сем. Cariophillaceae Juss.); Festuca valesiaca, Stipa capillata (сем. Poaceae Branchart.); Kochia prostratа (cем. Chenopodiaceae Vent.), Convolvulus arvensis (сем. Convolvulaceae Juss.). Доминантом является Gipsofilla perfoliata, в значительном обилии отмечается Artemisia frigida, Festuca valesiaca. Незначительно представлены Stipa capillata, A. scoparia, Latuca tatarica, Convolvulus arvensis. Проективное покрытие почвы растениями составляет от 70 до 90%. Горизонтальная структура растительности неоднородная. Жизненное состояние растений хорошее, признаков повреждения визуально не диагностируется.

      Таблица 23 - Основные виды и проективное покрытие почвы растениями

     Рисунок 9 - Фотография части типичного участка  под большим увеличением