Рутений — химический элемент VIII группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Порядковый номер 44, атомная масса 101,07, открыт в 1844 г. профессором Казанского университета Клаусом. Название получил в честь России от латинского слова Ruthenia — Россия. Имеются изотопы от 84Ru до 107Ru. Наибольшую радиологическую опасность представляют 103Ru и 106Ru, которые образуются при делении урана. В продуктах деления урана на долю изотопов рутения приходится 3,5%.
106Ru — β-излучатель с энергией р-частиц 0,039 МэВ, период полураспада 365 сут. 106Ru находится в равновесном состоянии с дочерним продуктом 106Rh (Т1/2=35 с, β-, γ-излучатель). 106Ru химически очень активен, легко сорбируется на аэрозольных частицах в атмосфере, оседая на их поверхности. Такне частицы могут глубоко проникать в легкие.
106RuO1 представляет потенциальную ингаляционную опасность для лиц, работающих на определенных этапах топливного цикла, так как оксиды рутения — летучие соединения. При вдыхании аэрозолей 106Ru в легких задерживается до 50%.
Всасывание 106Ru в ЖКТ составляет от 0.05 до 13%.
При подкожном введении 106Ru животным 50% введенного количества всасывается через сутки, остальное количество резорбируется в течение последующих четырех месяцев.
Характер распределения рутения в организме зависит от пути введения. 106Ru относительно диффузно распределяется в организме. Однако в таких органах, как почки и печень, содержание его незначительно больше, чем в щитовидной железе, селезенке, надпочечниках. Рутений, попав в организм, длительно циркулирует в крови.
Л. А. Булдаков изучал распределение рутения при внутрибрюшинном введении различным видам животных в количестве 0,074-104 Бк/г (табл. 5.8).
Таблица 5.8. Содержание 106Ru в органах различных животных (% введенного)
Из табл. 5.8 видно, что рутений длительно циркулирует в крови у различных видов животных. Наибольшее содержание его в крови отмечено у собак. До 8 сут. опыта содержание 106Ru в крови практически постоянно. Такая же закономерность наблюдается и у крыс. Очищение крови у мышей происходит быстрее. Содержание рутения в мышцах больше всего у крыс. Второе место занимают мыши. У собак содержание 106Ru находится на одном уровне на протяжении 16 сут. эксперимента. Наибольшее накопление 106Ru в скелете отмечено у крыс, второе место занимают собаки. Меньше всего откладывается 106Ru в скелете мышей.
Максимальное содержание 106Ru в почках наблюдалось у собак. Почки крыс также содержали значительное количество рутения. Содержание рутения в почках мышей в ранние сроки было от 3,34 до 2,26%. Начиная с 8 сут. опыта количество рутения в почках не превышало 0,77%.
Эти данные показывают, что рутений у различных видов животных распределяется равномерно. Наиболее быстрый обмен рутения отмечен у мышей. За 16 сут. опыта у мышей с мочой и калом выделилось 82% рутения, а у собак 57% введенного количества.
При введении через рот 80—90% 106Ru выделяется с калом в течение 2—5 сут. При подкожном введении 50% введенного количества выделяется с мочой в течение первых 15 сут, незначительные количества выделяются с калом.
При ингаляционном поступлении 30—40% 106Ru быстро выделяется из дыхательных путей мерцательным эпителием. Оставшееся количество 106Ru медленно резобируется из легких. Основное количество 106Ru у крыс задерживается в носоглотке, ротовой полости и на коже морды (85%). В легких откладывается около 17% проингалированного количества. Из них 9% резорбируется и распределяется по органам и тканям. Изучение кинетики выведения хлорида 106Ru из легких показало, что 50% его выводится с Тб=2,8 ч, 39% с Тб=4,0 сут. и 11% с Тб= 23 сут. (13, 75].
Крысам Фишер-344 ингалировали через нос в течение 20 мин аэрозоли в виде конденсата паров I06RuO4 на оплавленных инертных монодисперсных частицах кремнезема с диаметром 0,69 мкм. Кроме того, аэрозоли содержали радиоактивные частицы в результате образования 106RuO2. Динамику изменения содержания 106Ru в организме исследовали в течение 96 сут. Первоначальное содержание 106Ru в организме было 3,55·1010 Бк. В альвеолярном отделе легких содержалось 12% первоначального количества в организме, в верхнем дыхательном тракте — 60%, в трахеобронхиальном отделе—10 и 18% составляло поверхностное загрязнение ноздрей и кожи головы.
Выведение 106Ru из альвеолярного отдела легких происходило в результате растворения частиц с периодом полувыведения 30 сут. Из организма 106Ru выводится главным образом с фекалиями через ЖКТ [168].
Снипс подвергал собак-биглей однократному ингаляционному воздействию 106RuO4. Животных забивали в различные сроки от 2 до 512 сут. после ингаляции и определяли содержание 106Ru в органах и тканях и его выделение с калом и мочой. Через 2 ч в носоглотке и трахеобронхиальной области содержалось до 63%, а в легких — 4,9% начального содержания в организме; 99% начального содержания 106Ru в организме выводится с Тэф=1,2 сут; 0,7% — 14 сут; 0,3% — 170 сут. Слизистая оболочка носоглотки, трахеобронхиальный эпителий, верхняя и нижняя части толстой кишки будут получать к 500 сут. после ингаляции кумулятивные дозы в 36, 10, 4,5 и 13 раз больше, чем легкие. Слизистая оболочка носоглотки является критической областью при ингаляции 106RuO4.
По данным Сапрендзи после внутрибрюшинного введения мыши за 50 сут. выделилось 80% 106Ru. При этом 75% 106Ru выделилось с Тб=1 и 8 сут. (соответственно 30 и 45%) и только 25% с Тб=100 сут. Медленно выводящаяся фракция характеризует выведение рутения из костей и почек.
При длительном поступлении 106Ru в организм различных животных характер распределения его изменяется. Так, у морских свинок после подкожного введения в течение 195 сут. максимальная концентрация 106Ru обнаружена в скелете (70,6%). Она была в 6 раз выше, чем в почках. У крыс после перорального введения 106Ru в течение 400 сут. наибольшее количество обнаружено в почках (53%).
Томпсон показал, что в условиях длительного поступления концентрация 106Ru в большинстве органов крыс увеличивается до 50—125 сут, а в яичниках и гонадах до 400 сут.
Таким образом, ритм и путь поступления 106Ru влияют на его распределение в организме. В большинстве исследований указывается, что наибольшие количества 106Ru откладываются в почках. Однако при поступлении 106Ru через кожу и всасывании его из подкожной клетчатки наибольшая концентрация радионуклида обнаруживается в костях.
Физико-химические свойства вводимого препарата изменяют характер распределения 106Ru. Так, с увеличением pH исходного раствора уменьшается отложение радионуклида в мышцах, скелете и яичниках, по увеличивается в печени. При увеличении pH раствора от 0 до 3 106Ru остается в растворе в ионогенном состоянии. При рН>5 происходит образование коллоидов [13, 75].
106Ru свободно проходит через плаценту к эмбриону. В теле эмбриона мыши обнаружено 2,5% количества, введенного матери.
106Ru выделяется из организма с калом и мочой. При пероральном поступлении большая часть вследствие плохой резорбции выделяется с калом.
Экспериментальные исследования показали, что при введении остроэффективных доз 106Ru развивается острая лучевая болезнь. Наблюдаются глубокие нарушения лейкопоэза (лимфопения, переходящая в нейтропению, тромбоцитопения). При подостром течении процесса через месяц развивается анемия.
Острое поражение животных 106Ru характеризуется резкой одышкой, цианозом слизистых, кровянистыми выделениями из носа, снижением аппетита, истощением.
Клиника поражения во многом зависит от пути поступления 106Ru. При ингаляции больше поражаются легкие, при пероральном поступлении — ЖКТ, с повреждением тонкого и толстого кишечника. При внутривенном введении больше всего страдают почки.
При интратрахеальном введении оксида рутения крысам ЛД100/11 составляет 18,5-104 Бк на крысу. При внутрибрюшинном введении крысам оксида рутения ЛД50/30 равна 13,3X 104 Бк/г.
Л. Н. Бурыкина в опытах на крысах изучала токсичность 106Ru при повторных интратрахеальных введениях по 0,37Х104 Бк/г 4 раза в течение 6 мес. После однократного интратрахеального введения 106Ru через 2,5 мес в легких обнаружено 10% радионуклида. Через 18 мес от начала воздействия в подопытной группе погибли все крысы.
Многократное воздействие 106Ru вызывает замедление роста, некоторое снижение уровня лимфоцитов, развитие нейтрофильного лейкоцитоза. В легочной ткани отмечены некротические изменения, гиперплазия и метаплазия эпителия бронхов. У 3—20 животных обнаружен рак легких. Помимо опухолей легких 106Ru может вызывать опухоли ЖКТ, почек, печени, желез внутренней секреции.
Неотложная помощь при остром поражении изотопами Ru.
Дезактивация кожи 5%-ным раствором пентацина, 2%-ным раствором лимонной или соляной кислоты. При ингаляционных поражениях — вдыхание аэрозоля 5—10%-ного раствора пентацина или 5—10%-ного раствора оксикомплексона (ОБДТА). Вызывание рвоты (апоморфин 1%—0,5 мл под кожу) или промывание желудка водой. Солевые слабительные: Na2SO4 или MgSO4, 30,0:200,0. Очистительные клизмы. Внутривенно: пентацин 5% — 5—10 мл (вводить медленно!) или оксикомплексоны (ОБДТА, ОПДТА) 5—10 мл 5—10%-ного раствора. Мочегонные: гипотиазид 0,2 г, фонурит — 0,25 г [73].
Допустимое годовое поступление 106Ru в организм персонала через органы дыхания составляет 51,8· 104 Бк/год. Допустимая концентрация I06Ru в воздухе рабочих помещений 23,72-10 2 Бк/л, в воде 4,44-102 Бк/л, в атмосферном воздухе 7,03-10-3 Бк/л.
