ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСУРАНОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Элементы, расположенные в Периодической системе Д. И. Менделеева после урана, получили название трансурановых элементов. Ряд трансурановых элементов включает Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es. Fm, Md, No, Lr. В последнее время открыт 104-й элемент—Ku (курчатовий), 105-й элемент — NsB (нильс-борий), 108-й элемент — Sg (сергений). Все элементы трансуранового ряда получены искусственным путем в результате ядерных реакций. Среди радионуклидов этого ряда большое практическое значение имеют Pu, Am, Cm, Cf и др.
Большинство трансурановых элементов являются высокоактивными α-излучателями, обладающими высокой токсичностью при попадании в организм человека.
Трансурановые элементы имеют специфические свойства. Они способны распадаться путем спонтанного деления. Поэтому при работе даже с химически чистыми элементами необходимо учитывать возможность (а, л)-реакции, сопровождающейся нейтронным излучением. При таких превращениях происходит излучение также иу-кваитов. Помимо этого, при работе с трансурановыми элементами необходимо учитывать и фактор внутреннего облучения, представляющий наибольшую опасность при попадании изотопов внутрь организма.
У изотопов трансуранового ряда возможны четыре вида радиоактивных превращений: α-распад, электронный захват, β- распад и спонтанное деление.
Большинство трансурановых элементов имеют выраженные свойства металлов, легко поддаются обработке. В организм человека могут поступать как растворимые, так и нерастворимые соединения трансурановых элементов.
Характерным для большинства элементов этого ряда является длительная задержка их в организме. Одна из специфических особенностей трансурановых элементов их высокая удельная a-активность и нейтронное излучение. Высокая удельная активность этих элементов способствует образованию аэрозольных горячих частиц при различных технологических операциях [92].
Трансурановые элементы при попадании в организм в дозе 1,85· 10“ Бк/г быстро покидают кровяное русло. Через 1 сут. после внутривенного введения в крови остаются десятые и сотые доли процента поступившего количества [159, 164]. Это обусловлено тем, что элементы группы актиноидов в крови подвергаются гидролизу, образуют комплексы с белками, а коллоидные частицы легко поглощаются клетками ретикулоэндотелиальной ткани. Нитратные и цитратные соединения 241Am и 244Ст равномерно распределяются среди белков сыворотки крови [97].
Элементы трансуранового ряда, по данным П. Дарбии, откладываются в печени (около 60%) и скелете (до 30%). Характерным для трансурановых элементов является их прочная фиксация и длительная задержка в костях. Элементы группы актиноидов плохо всасываются в ЖКТ. Резорбция их не превышает 0,05—0,1% введенного количества. Ю. И. Москалев [74], исследуя характер распределения трансурановых элементов в костной ткани, установил, что радионуклиды 239Pu. 232Th, 241Am избирательно откладываются на поверхности костей. Они обладают плохой растворимостью в воде и образуют в организме радиоколлоиды.
Трансурановые элементы обладают высокой биологической активностью. В острых случаях поражения развивается типичная картина лучевой болезни с выраженными изменениями со стороны крови и функций внутренних органов. Клиническая картина поражения зависит от введенного количества радионуклида и поглощенной тканевой дозы.
Анализ данных по токсичности трансурановых элементов показал, что элементы, откладывающиеся на поверхностных структурах костной ткани, например 241Am, более токсичны, чем равномерно распределяющийся в кости 226Ra. По данным Маршалла это связано с тем. что у элементов 1-й группы в мягких структурах кости поглощается половина энергии, в то время как при воздействии 22lRa только 1/20. В отдаленные сроки после поражения трансурановыми элементами могут развиваться остеосаркомы. Наибольшей остеосаркомогенной эффективностью обладают 239Ριι, 237Np, менее эффективен в этом отношении 24,Am. Некоторые авторы считают, что остеосаркомогенный эффект 237Np обусловлен также и его химической токсичностью (табл. 11.1) [172].
Таблица 11.1. Сравнительная характеристика остеосаркомогенного действия 237Np, 239Pu, 241Am, введенных в организм в виде цитратных соединений
Выведение трансурановых элементов из организма происходит в основном с калом. Однако растворимые соединения радионуклидов выделяются также и с мочой. Относительно быстро выделяются из организма 241Am(Ш) и 242Cm(Ш). После ингаляционного поступления быстрее выводятся из организма 241Am и 242Cm, чем 239Pu или 238Pu.
ПРОТАКТИНИЙ
Элемент группы актиноидов, порядковый номер 91, атомная масса— 231. 231Ра — а-излучатель, Еа=5 МэВ, Т1/2=3,25· 101 лет. Протактиний — блестящий металл. В водных растворах ионы протактиния склонны к гидролизу. Известны изотопы от 225Ра до 237Ра. Радиоизотопы Ра в приводе не содержатся, они получены искусственно облучением урана нейтронами. 233Ра используются в радиобиологических исследованиях.
Всасывание цитрата 233Ра из ЖКТ при пероральном поступлении составляет (0,6—3) · 10-4%. С увеличением концентрации цитрата в растворе с 0,2 (рН=3) до 2% всасывание его увеличивается до 2·10-3%. По данным МКРЗ (Публикация 2) всасывание 233Ра из ЖКТ человека равно 10-4%.
Изотопы Ра при поступлении в организм накапливаются в скелете и печени. По данным П. Дарбин введение 230Ра способствует отложению в скелете до 40% введенного количества.
Г. А. Заликин изучал распределение 233Ра в экспериментах на крысах при введении в вену, трахею и желудок no 7.4Х102 Бк. Протактиний длительное время и в высоких концентрациях задерживается в крови. Так, через 30 мин после внутривенного введения в крови содержится 30% введенного количества, а через сутки —5% радионуклида. Максимальное накопление 233Ра в скелете отмечается на 16-е сут. (38%), в печени на 8-е сут. содержалось 11,3%. в мышцах — 10%, в легких— 5%, почках—1,68%, Концентрация 233Ра в почках в первые часы составляла 0,8%, достигая максимума на 4-е сут.
При интратрахеальном введении 233Ра установлено, что он медленно всасывается из легочной ткани. Через час после введения в легких обнаружен 41% введенного количества.
Резорбция азотнокислой соли 233Ра при внутрижелудочном введении взрослым крысам и новорожденным крысятам составляет соответственно 0.03 и 2,56%. При этом как у взрослых крыс, так и у новорожденных крысят до 60% резорбированного количества 233Ра накапливается в скелете и около 30% — в мышцах. В отличие от других актинидов печень не является основным местом депонирования 233Ра при резорбции из Ж КТ.
При длительном пероральном поступлении 233Ра в организм крыс содержание радионуклида в органах непрерывно возрастает до 40-х сут. опыта. После этого срока содержание его в скелете, печени и почках устанавливается на постоянном уровне: 0,068% в почках, 0,1% в печени и 1,2% в скелете.
Из паренхиматозных органов и мышц 233Ра выводится с Тэф— 18 сут.
По данным МКРЗ (Публикация 2) выведение 233Ра из организма составляет 4,1 -104, а из костей 7,3· 104 сут.
233Ра, введенный животным в количестве (78,4-8,47)X104 Бк/г, вызывает острую лучевую болезнь. Острое заболевание характеризуется развитием лейкопении и анемии гиперхромного типа, геморрагическим синдромом и дегенеративными изменениями паренхиматозных органов. У животных отмечается снижение массы тела, задержка роста, удлинение времени рефлекса и увеличение порога возбудимости. У выживших животных через 14 сут. происходит восстановление общего числа лейкоцитов. ЛД50/30. Для крыс при внутривенном введении гззра составляет 48,47-10* Бк/г.
233Ра вызывает выраженные изменения в паренхиматозных органах, органах выделения и кроветворения. В подострой стадии поражения преобладают процессы склерозирования (лейкозы. метаплазия слизистой бронхов).
В почках 233Ра вызывает некротический нефроз, угнетение лимфопоэза в селезенке. Определение 233Ра в организме производят по γ-излучению от тела и α-, γ-излучению от крови, рвотных масс, кала и мочи.
Неотложная помощь при остром поражении 233Ра.
Промы вание носа и ротовой полости 2%-ным раствором пентафацина. Дезактивация кожи 5%-ным раствором фосфицина, препаратом «Защита-7». пастой 11,6. Внутрь — раствор двузамещенного фосфата натрия, 10,0:200,0, слизистые отвары, молоко, яичный белок. Промывание желудка обильным количеством воды или 1%-ным раствором фосфата натрия. Ингаляции 5—-10%-ным раствором пентафацина. При неукротимой рвоте аминазин 0,5%-ный — 5,0 мл внутримышечно. Внутрь солевые слабительные. Внутривенно 10%-ный пентафацин — 10 мл (вводить медленно!).
Очистительные клизмы. Мочегонные: гипотиазид 0,2, фонурит — 0,25.
ПДП 231 Ра в организм персонала через органы дыхания 4,4· 103 Бк/год. ДК в воздухе рабочих помещений 2,22Х10 5 Бк/л, в атмосферном воздухе 5,55-10-7 Бк/л, в воде 1,22-101 Бк/л.
