Иод — химический элемент VII группы Периодической системы Д. И. Менделеева с порядковым номером 53, атомной массой 126,9. Он был открыт французским химиком Куртуа в 1811 г. Название получил от греческого слова iodicus — фиолетовый. В настоящее время известно несколько изотопов йода, от 1201 до 1391. Среди короткоживущих продуктов деления урана радиоизотопы йода имеют наибольшее практическое значение. При взрывах атомных бомб выход изотопов йода в продуктах деления урана достигает 2,8%.
Изотопы йода занимают одно из ведущих мест в смеси продуктов деления урана, поэтому в проблеме радиационной безопасности радиоактивному йоду уделяется исключительно большое внимание. Достаточно сказать, что в ядерной реакторе накапливается до 9,25· I0 14 Бк 131I и большое количество короткоживущих изотопов йода на 1 МВт тепловой мощности реактора [Н2].
Наибольшее токсикологическое значение имеет 131I. Это β- и γ-излучатель. Εβ=0,25-0,812 МэВ, Εβ=0,08-0,722 МэВ. Период полураспада 131I составляет 8,04 сут. Радиоизотопы йода широко используются в биологии и медицине для диагностики и терапии заболеваний щитовидной железы. Изотопы йода могут проникать в организм человека в условиях профессиональной деятельности, при загрязнении окружающей среды выбросами предприятий, при испытаниях ядерного оружия. Из окружающей среды радиоактивный йод по пищевым цепочкам поступает в организм и избирательно накапливается в щитовидной железе. Иод является микроэлементом, который активно участвует в метаболических процессах организма.
В организме человека содержится около 25 мг йода, из них в щитовидной железе около 15 мг [20].
Радиоактивный йод, введенный в организм через рот, очень быстро всасывается в верхнем отделе ЖКТ: за 18 ч — до 90% [112]. При подкожном введении поглощение происходит несколько медленнее. Через 24 ч в щитовидной железе обнаруживается 31,9%. Путь поступления изотопа не существенно влияет на поглощение йода щитовидной железой. 131I хорошо проникает через неповрежденную кожу. Так, по данным Л. А. Ильина и других через кожу поросят поступает в организм 5% нанесенного количества [111]. Плотность загрязнения кожи йодом составляет 61,5·104 Бк/см2. К концу суток в щитовидной железе накапливается до 60% йода, находящегося в организме.
Распределение 131I в организме при поступлении через кожу не имеет какой-либо специфики по сравнению с распределением при других путях введения. При любом пути поступления в организм 131I всасывается в кровь и накапливается в основном в щитовидной железе. У крыс через сутки после нанесения на кожу в количестве (66,6—103,6)-104 Бк/см2 более 50% 131I содержится в щитовидной железе, около 30% находится в мышцах, кожа и ЖКТ содержат одинаковые количества. В костях определяется до 5% 131I [62, 111].
При ингаляции 131I в концентрации ( 14,8—18,5) · 104 Бк 'л в организме крыс в течение 15 .мин задерживается до 31% проингалированного количества. Основное количество изотопа откладывается в верхних дыхательных путях (30,3%), ЖКТ (30,1%) и в легких (10,5%). До 26% всосавшегося 131I накапливается в щитовидной железе [62]. Распределение 131I в других органах и тканях относительно равномерное.
10. И. Москалев и Г. М. Егорова изучали распределение 131I при введении крысам в желудок в количестве 14,8· 104 Бк/г (табл. 5.9).
Из таблицы видно, что наибольшее количество 131I отмечается в щитовидной железе 13,1% через 3 ч после введения. Максимальное накопление йода в щитовидной железе отмечено через 1 сут. (44,4%). Значительные количества 131I определяются в ЖКТ, мышцах, коже и крови.
Во все сроки исследования содержание 131I в печени было больше, чем в почках и селезенке. Авторы провели исследование по изучению накопления 131I в органах и тканях крыс после γ-облучения в дозе 7,74· 10-2 Кл/кг. Предварительное γ-об- лучение животных увеличивает накопление йода в органах и замедляет выведение его из организма.
При длительном введении 131I в организм собак наблюдался относительно высокий уровень накопления йода в желчном пузыре, почках, легких, печени. Воздействие дополнительного фактора вредности (шума) способствует более интенсивному накоплению 131I в щитовидной железе собак [117]. При введении опытным собакам 14,8· 104 Бк/кг 13,1 и ежедневном воздействии шума интенсивностью 100—105 дБ по 3 ч в сутки в течение 8 мес накопление белковосвязанного йода в щитовидной железе было на 16—24% больше по сравнению с контрольными собаками.
Ван-Бест изучал распределение различных изотопов йода па мышах, которым внутрибрюшинно в возрасте 4 нед вводили 1231, 1251 и 131I в количествах 10-2—102 мБк. Отложения изотопов I в щитовидной железе определяли через 30 и 40 ч после введения. Функцию щитовидной железы изучали через 15 мес после введения изотопов йода на основе поглощения щитовидной железой индикаторных количеств 131I через 24 ч.
Таблица 5.9. Распределение 131I в органах крыс (% введенного на весь орган с учетом распада)
Продолжение табч. 5.9
Уменьшение отложения 131I в щитовидной железе мышей через 15 мес составляло 20 % по сравнению с контролем. При введении 35 мБк 131I, 13 мБк 1251 и 2.2 мБк ,3'1 поглощенные дозы в щитовидных железах мышей составили соответственно 430, 2000, 080 Гр. Эффективные периоды полувыведения из щитовидной железы мышей составили соответственно 0,29, 2,9 и 2,2 сут. Нарушение функции щитовидной железы связано с повреждением клеточных слоев, окружающих фолликулы.
Бок и другие морским свинкам различного возраста: беременным, новорожденным, неполовозрелым и взрослым однократно вводили ,ЭЧ в количестве (37—370)х104 Бк, новорожденным — 185· 104 Бк. Через 100 сут. животным вводили 3,7-104 Бк 131I и через 24 ч определяли радиоактивность щитовидной железы. Новорожденные наиболее интенсивно накапливали 131I и щитовидной железе. Поглощенные дозы на щитовидную железу составили для плодов 0,67, для новорожденных 5,46, для неполовозрелых — 0,74, для зрелых 0,52 Гр на 1010 Бк. Считают, что наиболее чувствительной является щитовидная железа новорожденных.
Эти же авторы изучали хроническое действие 1291 на крысах. Крысы в возрасте 3—4 нед получали на протяжении всей жизни с нищей 1291 в концентрации 6,66·10*° Бк/кг пищи. Полная концентрация йода в пище составляла 13 мг/кг. Максимальная концентрация 1291 при равновесии в щитовидной железе равна 1,22·107 Бк/мг. Мощность поглощенной дозы в щитовидной железе 0,009 Гр/сут. Облучение щитовидной железы крыс с такой мощностью дозы не приводит к достоверному увеличению количества опухолей или к сокращению продолжительности жизни. Основываясь на отсутствии биологических эффектов, вызываемых воздействием 1291 в течение всей жизни, автор считает, что опасность 1291 для человека при загрязнении окружающей среды является незначительной.
Ишияма и другие приводят данные о воздействии 131I на организм человека. Двое взрослых мужчин получили перорально 131I в дозе 2,74 кБк. Один мужчина имел ограниченное потребление стабильного йода за 2 нед до введения 131I. Измерения проводили в течение 3 нед методом внешнего счета с двумя детекторами Nal(Te). Максимальное накопление в щитовидной железе через 24 ч составило 28,9 и 10,3%. Гэ$ из щитовидной железы 6,4 и 6,1 сут, а из бедра 0,2 и 0,3 сут. Экскреция с мочой за первые 24 ч составляла 72 и 88%. Количество стабильного йода в моче за 24 ч до введения 131I было 0,29 и 2,0—5,4 мг. Коммитментная доза оценена равной 1,19 и 0,39 мГр в щитовидной железе и 1 и 0.5 мкГр во всем организме.
Остроэффективная доза 131I вызывает выраженные изменения в крови: снижается количество гемоглобина и эритроцитов. Перед гибелью крыс снижается количество эозинофилов и моноцитов, резко возрастает количество лейкоцитов. При острых воздействиях 131I в клинической картине поражения отмечается влияние продуктов распада щитовидной железы — интоксикация организма [62].
ЛД30/50 для крыс при пероральном введении 131I составляет 14,8-105 Бк/г. Парентеральное введение 131I в количестве 7,4х10е Бк/г полностью разрушает щитовидную железу у мышей.
Ягета с соавторами мышам-альбиносам внутрибрюшинно в растворе тиосульфата вводили 131I в количестве 33,3-107 Бк. Забор крови из сердца производили через 6, 12 ч и на 1, 3, 5, 7 сут, после чего животных забивали. Показатели красной крови в течение 24 ч не изменялись. В дальнейшем наблюдали постепенное понижение количества эритроцитов, содержания гемоглобина и гематокрита. Количество лейкоцитов резко снижалось в течение 24 ч и затем происходило более медленное понижение их числа. Считают, что реакция лейкоцитов на введение 131I зависит от прямого влияния изотопа на кровь в течение первых часов облучения, а дальнейшее снижение показателей белой и красной крови свидетельствует о непрямом влиянии изотопа на гемопоэз.
Введение в организм 131I в дозе 14,8· 104 Бк/г вызывает изменения в организме крыс, обусловленные нарушением гормональной активности щитовидной железы в результате ее разрушения. При однократном и дробном введении ,311 в крови значительно увеличивается количество лейкоцитов за счет нейтрофилов и лимфоцитов. Облучение крыс γ-излучением 60Со в дозе 7,74-104 Кл/кг как до, так и после введения Ш1 вызывает лейкопению в течение 14 сут. после облучения
При поражении 131I у животных наблюдаются фазовые изменения показателей обмена веществ. Вначале отмечается гипергликемия, увеличение содержания гликогена в печени, гиперлипемия, с последующим снижением гликогена печени, общих жиров и β-липопротеидов [118].
Обмен йода в организме разделяют на обмен органического и неорганического йода. Органический йод включается в тиреоидный гормон. В тироксине содержится до 65,3% йода, в дийодтирозине — 58,7%, в йодтиреоглобулине — до 1,7% йода. Неорганический йод поступает в кровь из места введения, разносится по органам и тканям, поглощается тканью щитовидной железы, выводится через почки.
А. Н. Коржавин, А. В. Федорова и Т. М. Воеводина изучали содержание 131I в белковых фракциях щитовидной железы крыс. Выведение 131I из щитовидной железы крыс происходит с тремя периодами полувыведения: 0,6 сут. (54%); 1,4 сут. (42%) и 4,1 сут. (3%). В щитовидной железе 90% 131I связано с белками. Через 1 сут. 49,8% 131I обнаруживалось в тиреоглобулиновой фракции, 48,7% в альбуминовой и 1,5—3% в тиреокальцитониновой. Выведение 131I из белковых фракций происходит с различной скоростью. Наибольшая скорость отмечена для тиреоглобулина 0,8 сут), наименьшая для тиреокальцитонина (1,5 сут).
Радиоактивный йод выводят из организма все органы, выделяющие воду: почки, кишечник, легкие, потовые, слюнные и молочные железы. Основные количества 131I выделяются через почки. После интратрахеального введения в дозе (1,85— 44,4)·104 Бк/г за 10 сут. наблюдения с мочой выделилось 73%, с калом 13,9% поступившего количества. При ингаляционном поступлении 13% 131I выводится с Тэф=2,5 сут, около 10% с Тэф=4 сут. [62].
Радиоактивный йод хорошо проникает через плаценту, он может выделяться с молоком у кормящих самок [118].
Токсичность 131I зависит от пути поступления в организм. При интратрахеальном введении крысам ЛД50/30 составляет 59,9-10* Бк/г [62]. Менее токсичным данный радионуклид является при поступлении в желудок. Так, ЛД50/120 при введении в желудок равняется 88,8-10·* Бк/г, что почти в 3 раза выше, чем при интратрахеальном введении. При хроническом введении 131I собакам в дозе 11,1-10 Бк/г в течение 3—4 мес развивается лейкопения, обнаруживаются изменения в сердечно-сосудистой системе, снижается кровяное давление, повышается проницаемость сосудов [75]. Введение изотопа в указанной дозе в течение 8 мес приводит к полному замещению щитовидной железы соединительной тканью. По данным В. Н. Стрельцовой введение 131I в дозе 0,17-101 Бк/г существенных изменений в состоянии крыс не вызывает. При введении большой дозы развивается патология половых желез, нарушается астральный цикл, наступает стерильность животных, уменьшается плодовитость и сокращается продолжительность жизни потомства. Выраженный патологический процесс был отмечен у крыс при введении им 131I в дозах от 1,48 до 74,0-10* Бк/г. Потомство от пораженных 131I животных является маложизнеспособным. Обнаружено значительное накопление 131I в плаценте, а также в плоде, пропорционально их возрасту (А. М. Лягинская). Патоморфологические изменения при остром поражении крыс 131I в дозе (8,88— 14,8) · 10* Бк/г характеризуются развитием деструктивных процессов в щитовидной и паращитовидной железах, а также реактивных изменений в гипофизе. При подостром поражении и хроническом воздействии ,311 возникает полигляндулярная эндокринная патология с изменением передней доли гипофиза, опосредованным изменением надпочечников. Для хронической стадии поражения является характерным развитие нефросклероза [9]. В отдаленные сроки после воздействия 131I у животных развиваются опухоли щитовидных, паращитовидных и молочных желез. Бластомогенный эффект 131I обусловлен прямым действием ионизирующего излучения на генетические, трофические и другие структуры клеток, которые несут определенную ответственность за опухолевое перерождение [118, 130].
Во время аварии на Чернобыльской АЭС активность выброса Г311 на 26.04.86 составила 16,65, а на 06.05.86 — 27,01 · 101й Бк. Доля активности, выброшенной из реактора, для 131I на 06.05.86 составила 20%. Наиболее высокие концентрации 131I наблюдались в Киевском водохранилище 3.05.86 — 11,1 · 102 Бк/л [1].
У госпитализированных больных обнаружено поступление в организм изотопов йода. Содержание изотопов йода в щитовидной железе у 94% не превышало в первые 10 сут. от момента аварии 1,85· 10~я Бк. Активность проб мочи у двух больных составила от 0,74 до 1,85· 10_β Бк/мл 131I.
Содержание 131I в пробах воздуха и грунта варьировалось от 8 до 40%. В первые дни и недели после аварии основная активность пищевых продуктов была обусловлена присутствием 131I. Его уровни в молоке на юге Белоруссии достигали 3,7· 104 Бк/л, в листовой зелени до 3,7· 105 Бк/кг. С l-гo мая было запрещено потребление цельного молока с концентрацией радиойода выше 3,7· 103 Бк/л. Во всех детских учреждениях была проведена йодная профилактика [1, 2J.
Неотложная помощь при остром поражении изотопами йода.
Мытье рук и лица с мылом, промывание носоглотки и ротовой полости водой. Внутрь 0,2 г ΚΙ, 0,2 г Nal, 0,5 г сайодина, 0,25 г перхлората калия. Рвотные средства (апоморфин 1%-ный — 0,5 мл подкожно) или промывание желудка водой, после чего повторить назначение йодистых солей. Обильное питье. Мочегонные: гипотиазид — 0,2 г, фонурит —0.25 г.
Для профилактики поражения щитовидной железы KI применяют в таблетках в дозах 0,125 г для взрослых и детей старше двух лет. А для детей младше двух лет по 0,04 г после еды 1 раз в день в течение 7 сут.
При опасности поступления изотопов йода беременным женщинам KI дают вместе с КClО4 (0,125 г Kl и 0,75 КСlО4). КСlО4 ослабляет токсическое действие KI на плод.
При работе в зоне, загрязненной изотопами йода, рекомендуется профилактический прием KI по 0,125 г. Продолжительность защитного действия таблетки — 1 сут. Эффективность защиты контролировать по γ-излучению от щитовидной железы и β-, γ-излучению от мочи.
Годовое ПДП 131I для персонала через органы дыхания принято 29,6· 106 Бк/год. ДК для 131I в воздухе производственных помещений составляет 15,5· 10-2 Бк/л, в атмосферном воздухе — 5,55 · 10-3 Бк/л, в воде — 37 Бк/л.
