Токсикология радиоактивных веществ - Плутоний

Плутоний — трансурановый элемент с порядковым номером 94, атомной массой — 242, открыт Сиборгом в 1941 г. Название получил по аналогии с названием планеты, расположенной за Ураном. В природе обнаружен в 1942 г. в незначительных количествах в канадской урановой руде.
Известно существование 15 изотопов плутония (от ²³²Pu до ²⁴⁶Pu). Изотопы плутония ²⁴¹Pu, ²⁴³Pu и ²⁴SPu являются β-излучателями, остальные изотопы плутония — α-излучатели. Наибольший практический интерес имеет ²³⁹Pu. Промышленное получение его основано на облучении ²³⁸U нейтронами. ²³⁹Pu — смешанный а и γ-излучатель с Еа=5,15 МэВ, Eβ=0,01 :0,4 МэВ. Период полураспада составляет 25 000 лет. Плутоний — серебристый металл, обладает выраженными металлическими свойствами, химически активен. Металлический плутоний слабо взаимодействует с водой, плохо реагирует с разведенными H²SO₄ и ΗΝΟ3. Хорошо растворяется в НCl, Н3РО4 и COOHC13. При нагревании в присутствии водорода, кислорода, азота, углерода, фосфора, кремния он образует твердые нерастворимые соединения. В производственных условиях большое практическое значение имеют оксиды Pu [126].
Плутоний относится к легко гидролизуемым элементам. При рН>3 Pu полностью гидролизуется и сорбируется на различных поверхностях. Склонность плутония к гидролизу и комплексообразованию способствует образованию в организме нерастворимых гидроксидов. Поэтому характер распределения плутония и его биологическое действие будут зависеть от химического состояния вводимого соединения.
²³⁹Pu по своим ядерным характеристикам близок к ²³SU. При захвате нм нейтронов возможно получение цепной реакции взрывного типа. В силу характера испускаемого излучения внешнее облучение ²³⁹Pu не является опасным для людей, работающих с ним. Попадание же плутония внутрь организма представляет серьезную угрозу для здоровья.
Плутоний может поступать внутрь организма как при ингаляции, так и через ЖКТ и кожу. Всасывание плутония в ЖКТ невелико. Величина резорбции нуклида зависит от вида и возраста животного, формы вводимого соединения, валентности [97]. При введении Pu(NO₃)4 в желудок крыс всасывается от 0,0013 до 1,87%. Всасывание Pu(VI) у взрослых мышей и крыс составляет 0,15—0,45%. Всасывание у питающихся мышей и крыс в 10 — 15 раз меньше, чем у голодающих. Всасывание Pu у молодых животных перед вскармливанием существенно выше, чем у взрослых. Полимерный Pu в ЖКТ всасывается много меньше, чем мономерный Pu. У новорожденных крысят величина всасывания в 84 раза больше, чем у месячных.
По данным Баллоу коэффициент резорбции зависит от формы вводимого соединения Pu. При длительном пероральном поступлении среднее значение депонирования радионуклида веке лете составляет 0,008%. Резорбция аэрозолей Pu в легких колеблется от 5 до 70%. При увеличении массового диаметра частиц от 0,65 до 4,3 мкм коэффициент резорбции в организме увеличивается от 5 до 60% [97]. Растворимые соединения плутония с диаметром частиц от 0,1 до 10 мкм задерживаются в легких до 35—40% проингалированного количества [116]. Всасывание растворимых соединений плутония из мышечной ткани у крыс за 4 ч составляет 7%. a Pu(VI) всасывается до 35—40% [97]. Комплексные соединения Pu из подкожной клетчатки человека всасываются за 6 ч от 30 до 60%.
Поступление Pu(NO₃)4 через кожу кролика на  14-е сут. составляет 0,15% нанесенного количества (1,48-10⁴ Бк/см²) [159]. Через кожу поросят [164] всасывание лимоннокислого плутония через 1 сут. составляет 0,261% нанесенного количества.
Г. А. Демина, Л. А. Булдаков, Г. В. Халтурин изучали содержание Pu(IV, VI) в организме крыс при различных путях поступления. Опыты проведены на крысах, которым интратрахеально, внутримышечно или подкожно вводили раствор Pu(IV), Pu(VI) с рН=7 в количестве 111 кБк. Определяли содержание Pu в органах и выделениях. Pu(VI) быстрее перемещается в организме и в большем количестве экскретируется, чем Pu(lV). Коэффициент естественного выведения Pu(VI) с мочой и калом в зависимости от пути поступления примерно в 1—3 раза выше, чем для Pu(lV).
Салливан и другие изучали на крысах влияние валентного состояния Pu и голодания на абсорбцию Pu из ЖКТ и легких. Показано, что ²³⁹Pu(VI) при определенных условиях [голодание и течение 90 ч, высокая кислотность (рН=2), введенное количество 48,1-10⁵ Бк/кг] более легко абсорбируется из ЖКТ, чем ²³⁹Pu(lV). Валентное состояние может влиять на абсорбцию из ЖКТ после ингаляции, так как часть ингалированного Pu(VI) при заглатывании поступает в желудок. Установлена увеличенная абсорбция ²³⁹Pu(VI) из легких после ингаляции по сравнению с ²³l'Pu(IV). У голодавших животных абсорбция ²³⁹Pu из ЖКТ возрастала в 18 раз по сравнению с животными, получавшими обычное питание. У животных, которым вводили окислитель, абсорбция ²³⁹Pu увеличивалась в 4 раза, а у животных, голодавших и получавших окислитель, — в 26 раз. 23яPu (VI) из ЖКТ крыс абсорбировался в 5 раз больше, чем 23«Pu(IV).
Поведение Pu в организме характеризуется длительной задержкой поступившего в организм радионуклида, высоким отложением в скелете и печени, медленным и низким выделением. Плутоний по характеру своего распределения в организме не может быть отнесен полностью к скелетной группе веществ. Распределение его является смешанным, скелетно-ретикулоэндотелиальным. На распределение плутония в организме влияют форма вводимого соединения, вид и возраст животных. Pu(NOs)< в скелете задерживается в меньших количествах, а в печени в больших количествах, чем лимоннокислый плутонии. При введении полимерной формы плутония в количестве 0,037-10* Бк на крысу в печени задерживается радионуклида в 2—2,5 раза больше, чем в скелете. Мономерный плутоний, наоборот, в печени откладывается в меньших, а в скелете в больших количествах, чем полимерный [ 148]. Эти особенности в распределении различных соединений плутония связаны с не одинаковой склонностью их к гидролизу в организме. Имеются сведения, что с увеличением вводимой дозы (7,4· 10⁴ Бк/г) содержание плутония в скелете падает, а в печени увеличивается [ 148].
На распределение плутония в организме влияет также вид животных. По данным Марклея [ 148] депонирование мономерного плутония в печени крыс составляет около 30%. Содержание плутония в скелете крыс оказывается выше (60%), чем у мышей (24%). При введении полимерного (коллоидного) Pu в печени крыс и мышей откладывается 66%, в скелете крыс — 12%, вдвое меньше, чем у мышей. Эти особенности в распределении плутония авторы связывают с различиями в анатомическом строении скелета у крыс и мышей [97, 156]. У молодых животных плутоний в костях откладывается в большем количестве, чем у взрослых, это. по всей вероятности, связано с лучшей васкуляризацией костей, большими обменными поверхностями растущих костей и меньшей минерализованностью костей у молодых животных [97].
Брангер и другие указывают, что полимерный ²³⁹Pu, введенный молодым собакам, откладывался, в основном, в фагоцитах печени (75%) и селезенке (13%). С последующим растворением и перемещением содержание Pu в скелете увеличивалось примерно от 3 до 38% к 830 сут, а в печени уменьшалось до 33%.

Существенно влияет на всасывание Pu в ЖКТ состав пищевого рациона, различные добавки могут увеличивать накопление радионуклида в организме или способствовать его более быстрому выделению. Салливан и другие представили результаты  шести экспериментов по изучению влияния пищевых рационов на абсорбцию азотнокислого ²³⁸Pu у крыс после внутрижелудочного введения. Крыс содержали на рационах, состоявших из цельного молока, сухого молока, различных молочных добавок промышленного производства, апельсинового сока или содержавших недостаток Са либо витамина Д. Любые изученные изменения в рационе увеличивали абсорбцию ²³⁵Pu и накопление в организме в 2—20 раз по сравнению с обычным питанием. У крыс, кормившихся молоком матерей, которые содержались на рационе с недостатком Са, также наблюдали увеличение абсорбции ²³⁸Pu. Крысам внутривенно вводили 11,1·10⁴ Бк цитрата ²³⁹Pu. Одной группе через 2.5 ч после инъекции плутония вводили через рот цитрат железа 13,3 мг на животное. Введение железа повторяли в течение 83 сут. с периодичностью 1 раз в неделю. Положительный эффект железа проявляется преимущественно в первые. 20 сут. При трехразовом введении железа из организма подопытных животных выводится с калом в 2 раза больше плутония, чем в контроле. Суммарное количество (кал+моча) составляет 60,3% (55,9+ +4,4), а в контроле 36,8% (33,7+3,1). В результате действия железа тип распределения плутония в организме меняется от скелетного к печеночному. Наиболее эффективным является профилактическое применение препарата железа; в этих условиях содержание ²³⁹Pu в скелете можно снизить в 3 раза по сравнению с контролем (С. И. Рушоник и др ).
Г, А. Заликин, П. Г. Нисимов в опытах на крысах изучали всасывание из ЖКТ ²³⁸Pu и ²⁴¹Am, содержащихся в мясопродуктах. Всасывание простой соли ²³⁸Pu составляет 0,03%. При введении ²³⁸Pu с мясом всасывается 0,74%, т е. в 24,7 раза больше. При этом около 90% введенного ²³⁸Pu обнаружено в скелете. Таким образом, в мясопродуктах радионуклиды присутствуют в виде комплексных соединений с белками или отдельными аминокислотами и поэтому всасывание их из желудочно-кишечного тракта происходит в значительно больших количествах. На всасывание ²³⁹Pu через кожу существенно влияет целостность кожного покрова. В производственных условиях могут повреждаться кожные покровы рук вследствие царапин и ссадин, а также воздействия растворителей и кислот. А. Г. Бажин указывает, что уровни резорбции растворимых и нерастворимых соединений ²³⁹Pu через ссадины кожи крыс за 2 сут. воздействия составляют от 0,046 до 17% нанесенного количества. Крысам однократно наносили на кожу ²³⁹Pu в 0,1—10 и. HNO или в 5—100% ТБФ в 0,1 мл в количествах 1110 и 370 кБк на крысу.

Таблица 11.2. Содержание ²³SPu в органах и тканях крыс после внутрибрюшинного введения (% введенного)

Установлено, что основным путем внутрикожного поступления ²³⁹Pu является трансфолликулярный. Роль трансэпидермального пути возрастает с увеличением деструктивного действия изученных растворов. Основное количество депонированного нуклида откладывается в скелете (64—80%). Всасывание ²³⁹Pu в растворе 0,1 н. HNO₃ за 3 сут. составило 0,02% нанесенного количества. Увеличение концентрации кислоты до 0,5—10 н. сопровождается возрастанием резорбции в 2,5—5 раз. Аппликация нуклида в органических растворителях характеризуется 4-5-кратным увеличением уровней его накопления в организме по сравнению с контролем. Комбинированное воздействие кислоты и органических растворителей на кожный покров обусловливает наиболее высокие скорости и 25-кратное возрастание всасывания нуклида [46].
Э. Р. Любчанский приводит данные о распределении лимоннокислого ²³⁹Pu при внутрибрюшинном введении (табл. 11.2).
Как видно, через 5 сут. в бедре крыс содержалось 3,72, в печени 13,8, в мышцах 2.11%. Через 20 сут. содержание ²³⁹Pu в бедре составляло 3,3, в печени 6,75, в мышцах 1,81%. Уменьшение активности в органах и тканях происходит с различной скоростью. Так, из печени 85% Pu выводится с биологическим периодом полувыведения, равным 7 сут, 15% с периодом полувыведения, равным 125 сут. Биологический период полувыведения ²³⁹Pu из бедренной кости составляет 840 сут, из лопатки 707 сут, из мышц— 108 сут. Возраст крыс влияет на отложение и экскрецию ²³⁹Pu. У старых крыс (18 мес) ²³⁹Pu в костях задерживается на 20—25% меньше, чем у молодых (3 мес). Экскреция 239Ρ у старых крыс увеличена в 2 раза.
Путь введения Pu в организм не безразличен для распределения радионуклида, но ведущим в этом процессе является форма вводимого соединения. Устойчивые комплексные соединения Pu. не склонные к гидролизу, к образованию коллоидов и гидроксидов, при поступлении в организм задерживаются преимущественно в скелете. Соединения Pu, склонные к образованию коллоидов и гидроксидов, задерживаются главным образом в печени и других органах, богатых ретикулоэндотелиальной тканью [97]. 

При ингаляционном поступлении в концентрации (55,5-110) · 10⁴ Бк/мл от 60 до 80% всосавшегося Pu задерживается в костной ткани, в печени депонируется не более 5—10% радионуклида [180].
Дагле и другие подвергали двенадцать взрослых собак ингаляционному воздействию аэрозолей ²³⁵Pu(NO₃)4 в течение 10—60 мин. Собаки с симптомами острой лучевой болезни погибли или были забиты в сроки от 3 до 10 мес после воздействия. Содержание Pu в легких к моменту смерти изменялось от 1,85 до 24-10⁵ Бк и составляло 41—63 в легких, 17—37 в скелете, 9—27 в печени 2—5% в трахеобронхиальных лимфоузлах.
Диль и другие исследовали содержание ²³⁹Pu в организме и распределение в отдельных тканях у собак-биглей в возрасте 11 —13 мес после серии двух или четырех ингаляций ²³⁹PuO₂ через нос с полугодовым интервалом аэрозоля из монодисперсных частиц с аэродинамическим диаметром 0,75 мкм. Среднее отложение ²³⁹Pu в альвеолярной области легких было 55,5Х10³ Бк после каждой ингаляции. Период полувыведения ²³⁹Pu равен 1200 сут. Отношение активности моча/кал 0,010±0,013. Результаты показывают, что ²³⁹PuОа слаборастворим: только 2,4—2,7% отложившегося количества перемещается в трахеобронхиальные лимфатические узлы и около 0,1% в другие ткани. Характер поведения ²³⁹Pu после каждой повторной ингаляции такой же, как и при однократной ингаляции.
Собакам — самкам и самцам массой 9,7±1,6 кг в возрасте 39±2 мес перназально вводили аэрозоли ²³⁹PuO₂ одного из трех средних аэродинамических диаметров: 0,72; 1,4 либо 2,8 мкм в дозе 2,6 кБк/кг. Установлено, что 90% первоначального количества радионуклида выводилось из легких с Лф—680 сут. для аэрозоля с диаметром частиц 0,72 мкм; 68% с Т^— 1400сут дл\я частиц с диаметром 1,4 мкм и 82% с Г3ф —1800 сут. для частиц с диаметром 2,8 мкм. Главным путем выведения частиц были фекалии. Приблизительно 15% количества в течение 2-х лет транслоцировалось в легкие; 0,2 и 0,1% найдены через 2 года в печени и скелете соответственно.
Дагле и другие подвергали собак-биглей в возрасте 18-24 мес однократной ингаляции через нос аэрозолями ²³⁸Pu(NO₃)4 и ²³⁹Pu(NO₃)4 в концентрациях 62,9—55,5-10² Бк/л. Через 3 сут, 1, 3 и 12 мес собак забивали. Первоначальное отложение в легких составляло 37,74-10³ Бк ²³⁸Pu и 23.68-10³ Бк ²³⁹Pu. Спустя год в легких остается 3—4% ²³⁸Pu общего содержания в организме, по сравнению с 13—22% ²³⁹Pu. Удельная радиоактивность ²³⁸Pu в 274 раза выше, чем ²³⁹Pu. При воздействии одинаковых уровней радиоактивности масса ²³⁸Pu меньше, чем ²³⁹Pu, Вокруг частицы ²³⁸Pu в ткани создается более высокая плотность излучения. Отношение содержания Pu печень-скелет одинаково для обоих изотопов.

Мышей 6-недельного возраста подвергали ингаляционному воздействию аэрозолей ²³⁹PuO₂ с уровнем начального отложения в легких к 2 сут. после ингаляции 4, 40 и 930 Бк ²³⁹Pu. Показано, что после ингаляции ²³⁹PuO₂ отмечается неравномерность распределения ²³⁹Pu по долям легкого; в правой апикальной доле концентрация 239Рп была примерно в 2 раза выше, чем в диафрагмальной или кардиальной долях. Увеличение массы легкого, белка, коллагена в легком найдено к 6 и 12 мес после ингаляции. Поглощенная доза в легком при 930 Бк ²³⁹Pu к 18 мес составила 31 Гр [ 148].
Ландгрен и другие крысам интратрахеально вводили эластазу (фермент, вызывающий эмфизему легких), через 6 мес подвергали ингаляционному воздействию ²³⁹PuO₂, меченого ¹⁶⁹Yb. Показано, что у крыс с эмфиземой отложение ²³⁹Pu в легких на 35—45% меньше на 1 кг массы организма, чем у контрольных животных. Отложенный ²³⁹Pu у крыс с эмфиземой легких оставался на более длительный период, чем у контрольных животных. Τэф для длительно выводящей компоненты от начального содержания в легких составил 65 сут. (55%) у крыс с эмфиземой, по сравнению с Ta<t> — 50 сут. (50%) у контрольных животных. Дозы от α-излучения в легких были на 25% больше у крыс с эмфиземой, чем у контрольных животных. Эмфизема легких ограничивала выведение из легких частиц ²³⁹PuO₂, расположенных более центрально, и приводила к произвольному распределению частиц в легких. Подчеркивается, что хронические заболевания легких могут существенно изменять отложения, распределение и задержку проингалированных частиц.
Ла-Банве и другие подвергали 16 обезьян массой от 2,3 до 4,0 кг ингаляционному воздействию полидисперсного аэрозоля ²³⁹PuO₂. После ингаляции начальное содержание Pu в легких четырех групп обезьян (по 3 животных в каждой группе) соответственно составляло (3,7—7,4) · 10⁴, (7,4— 11,1) · 103, (7,4— 24)х10² и (7,4—37)-10' Бк. Две обезьяны служили контролем. Установлено, что после ингаляции происходит перемещение ²³⁹PuO₂ из легких в лимфоузлы, а эффективный период полувыведения ²³⁹PuO₂ из организма животных составил 1000 сут. Только у животных с кумулятивной дозой в легких более 10 Гр зарегистрировано увеличение частоты разрывов и дицентриков.

Сейдель и другие самкам тупайя — примитивным полуобезьянам—в возрасте 8 — 18 мес внутримышечно вводили мономерный ²³⁹Pu в количестве 1,85-10⁴ Бк/кг. После забоя животных изучали распределение ²³⁹Pu в органах и тканях до 790 сут. Показано, что ²³⁹Pu быстро резорбировался из места введения, а основными органами депонирования являются скелет и печень, в которых содержалось соответственно 50 и 20% введенного количества. Период полувыведения 2:”Pu из скелета составил около 500 - 600 сут, а из печени около 150 сут. Поражение печени обнаружено у пяти животных, а у одного животного к моменту гибели на 790 сут. обнаружено развитие остеосаркомы.
Грин и другие вводили мышам-самкам линии СВА внутривенно ²³⁹Pu в дозе 18,5-10² Бк/кг. Через 24 ч. 10 сут, 1 и 3 мес после введения изотопа животных забивали и исследовали содержание и распределение ²³⁹Pu в подвздошных костях с помощью авторадиографических методов. Установлено, что в начальные сроки исследования ²³⁹Pu локализуется на поверхности костей, но к 3 мес после введения проникает через кость в костный мозг.
Наблюдаются некоторые различия в накоплении и распределении радионуклида при однократном и длительном введении его в организм. При длительном поступлении Pu в организм крыс и собак содержание его постепенно увеличивается почти во всех внутренних органах в течение 300—600 сут.
При хроническом ингаляционном поступлении с первичным отложением в легких (0,017—3,7) -10⁴ Бк/г значительные количества Pu откладываются в бронхиальных лимфатических узлах. К концу эксперимента (238 сут) содержание Pu в легких собак составляло 45,5%, в бифуркационных лимфатических узлах 51,5, в печени 2,16%. Через 2 г в бронхиальных лимфатических узлах содержание Pu было в 30 раз выше, чем в легких [158, 97].
Мюллер и другие исследовали поглощение и транспорт кол лоидных частиц 241 Am и 241 Pu в легких крыс. Скопление β-тре- ков было широко представлено в клетках с включением большой электронной прочности, вероятно, в альвеолярных макрофагах. Треки всегда обнаруживались вокруг этих включений, которые, вероятно, представлены лизосомами. Биохимические исследования позволяют предполагать, что коллоидные частицы растворялись и транспортировались в кровяное русло. Нерастворимые частицы радионуклидов диаметром 0,9 мкм также захватывались in vitro крысиными альвеолярными макрофагами. Доза, поглощенная клеточными структурами в непосредственной близости от частиц в течение нескольких дней, является достаточной для поражения лизосомальных мембран, что может стать причиной развития фиброза легких.
Важное практическое значение имеет микрораспределение Pu для выяснения механизма действия и патогенеза вызванного нм поражения. Многие авторы считают, что основными местами депонирования Pu в скелете являются костное вещество под эпифизарной пластинкой, эндост и периост [97, 159, 164]. В печени плутоний распределяется неравномерно, значительно большая концентрация его наблюдается в макрофагах, а также по периферии печеночных долек.

В поздние сроки после внутрибрюшинного введения большая часть плутония располагается в макрофагах перипортальной соединительной ткани, в клетках Купфера, преимущественно периферических отделов печеночной дольки [97,  148]. Перераспределение ²³⁹Pu из костных поверхностей в глубину кости наблюдается в эндосте и трабекулах ребра.
Микрораспределение Pu в костном мозге кроликов и крыс равномерное [97]. В селезенке мышей, крыс и кроликов плутоний распределяется в красной пульпе. В надпочечниках наибольшие количества его накапливаются в клубочковом и сетчатом слоях коркового вещества. В легких локализация плутония характеризуется очаговым скоплением радионуклида в стенке альвеол и крупных альвеолярных макрофагах [97,  149]. В ранние сроки после ингаляции плутония он располагается в виде отдельных скоплений во всех долях легких. Через 32 сут. помимо одиночных треков наблюдаются звезды, расположенные в межальвеолярных перегородках. Каких-либо отличий в микрораспределении растворимых и нерастворимых соединений плутония при ингаляции не установлено [97, 156].
Т. И. Левдик и другие у собак через 1,5—5 мес после ингаляции ²³⁹PuO₂ в количестве 92.5—296 кБк/кг исследовали среды глаза. Установлено, что Pu всасывается из легких в кровь и накапливается в пигментном слое сетчатки, меньше — в сосудистой оболочке, в области экватора и поверхностных слоях коры хрусталика. Длительная фиксация плутония в участках расположения меланобластов (сетчатка и сосудистый тракт) создает депо плутония, которое хорошо определяется при радиометрии. Заслуживает внимания накопление Pu в хрусталике, а именно, в зоне роста эпителия и в области дифференцировки клеток эпителия в хрусталиковые волокна. С учетом высокой биологической эффективности α-излучения Pu можно предполагать, что развитие катаракты и других нарушений органа зрения в определенной степени обусловлено прямым действием α-излучения.
Имеются сведения о накоплении и распределении ²³⁹Pu в различных органах человека, имевших непосредственный контакт с этим радионуклидом.

Макенрой и другие исследовали содержание ²³⁹Pu и 24ΙА в костях двух рабочих, проработавших 25 лет на ядерной заводе. Установлено, что в костях черепа содержалось  14,1% общего количества ²⁴¹Am и  14,3% общего количества ²³⁹Pu, имеющегося в скелете; в костях позвоночника и таза 17,8 и 28,7% соответственно; в плечевых костях и ребрах 9,0 и 8,3% соответственно; в костях предплечья и кистей рук 13,1 и 11,2% соответственно и в костях нижних конечностей 46,0 и 37,5% соответственно. Из всего количества ²³⁹Pu, имеющегося в организме, 48% находилось в печени и 44% в скелете. Для ²⁴¹Am эти показатели равны 6 и 84% соответственно.
У девяти человек — жителей северной части штата Юта (США), погибших от случайных причин, при аутопсии были отобраны образцы различных органов и тканей (легкого, печени. позвоночника, ребер). Радиохимическим методом в этих образцах определяли содержание ²³⁵Pu и 239· ²⁴⁹Pu. Максимальная концентрация 239· 24ОPu в образцах печени 0,259—3,77 Бк/кг сырой массы. Концентрация 239·24θΡα в позвонках колебалась от 0,592 до 3,06 Бк/кг. В легких концентрация 239-24ори была в среднем равна 0,629 Бк/кг. Наименьшая концентрация 239. 24ори бы;1а в почках, 0,Н1 Бк/кг (Сингх и др ).
Выведение плутония из организма происходит с калом и мочой. После ингаляционного поступления независимо от формы вводимого соединения и размера аэрозольных частиц плутоний выводится в основном с калом. У мышей и крыс выделяется до 70% Pu, с мочой 1 —1,5%. Эффективный период полувыведения ²³⁹Pu после хронической ингаляции из легких составляет 92,5 сут, из скелета —816 сут.
Η. П. Иванова и другие в опытах на крысах изучали выделение ²³⁹Pu из организма. Крысы вместо питьевой воды получали молоко и однократно внутривенно цитратный комплекс ²³⁹Pu в дозе 185±15 кБк на животное. Суточное выделение плутония с мочой при молочной диете в 2—10 раз выше, чем при потреблении только воды. С калом при молочной диете выделялось в 2—5 раз больше плутония, чем при употреблении воды. По-видимому, отдельные составляющие молока, взаимодействуя с биокомпонентами крови и тканей органов депонирования, нарушают установившееся равновесное распределение ²³⁹Pu в организме, воздействуя на процессы его обмена через систему крови. Это в свою очередь приводит к некоторому увеличению экскретируемого количества плутония [44].
В литературе имеются данные о биологическом действии ²³⁹Pu на организм животных. Плутоний поступал во время ингаляции собакам в количестве 8,1 10⁴ Бк/кг. У животных развивалось острое поражение, заканчивающееся гибелью через 116 сут. после ингаляции от фибринозной пневмонии в сочетании с пневмосклерозом. Масса тела собак снижалась на 15% исходной. В периферической крови уже через месяц после ингаляции Р¹¹O₂ обнаруживается умеренная лейкопения вследствие лимфопении, прогрессирующая до конца жизни животных. Через 3—4 мес наряду с лимфопенией развивается и нейтропения, число лейкоцитов уменьшается до 3.0 тыс. в 1 мм³ крови. Количественные показатели красной крови практически не изменяются (З. И. Калмыкова).
В. П. Карпова подвергала собак ингаляционному воздействию полимерного 23”Pu (IV) и 239Ριιθ2· Содержание 239Рц в легких собак составляло от 7,1 до 101,3 кБк/кг. Ингаляция полимерного ²³⁹Pu и субмикронной ²³⁹PuO₂ в количествах, близких к остро-, подостро- и хронически эффективным, приводила в большинстве случаев к сокращению средней продолжительности жизни. При ингаляции полимерного ²³⁹Pu, начиная с 3 мес после затравки, отмечалось устойчивое и достоверно значимое снижение амплитуды желудочкового комплекса и развитие брадикардии. При воздействии ²³⁹PuO₂ через 1,5 года развивалась выраженная тахикардия и лишь в отдельных случаях снижение амплитуды QRS.
216 собак-биглей подвергали ингаляции монодисперсными аэрозолями ²³⁹PuO₂ с медианным аэродинамическим диаметром по активности 0,75, 1,5 и 3 мкм. Локальные мощности дозы составляли соответственно для частиц разного диаметра 0,65, 9,6 и 99 мГр/сут и средние первоначальные мощности дозы 0,002— 0,07, 0,003—0,3 и 0,002—0,5 Гр/сут соответственно. После затравки животных наблюдали в течение 1600—2500 сут. Начиная со 180 сут. наблюдали лимфопению. Отмечена разница в картине крови при затравке ²³⁹PuO₂ и ²³⁸PuO₂: в первом случае снижается только число лимфоцитов, во втором — и число нейтрофилов. Злокачественные новообразования возникали в период от 4,5 до 7,5 лет после ингаляции. Дозы на легкие за время жизни были от 0,2 до 70 Гр. Такие различия авторы объясняют неравномерностью облучения ткани легкого β-частица- ми [158]. Аналогичные данные приводят Дагле и др. Они изучали биологическое действие ²³⁸Pu и ²³⁹Pu. Собак-биглей подвергали воздействию аэрозолей ²³⁹PuO, ²³⁸PuO₂ или ²³⁹Pu(NO₃)4 в течение 5—30 мин с величиной отложения в легких от 7,4 до 21,4-10⁴ Бк. Причиной гибели собак в первые 2 года были радиационные пневмонии. При низких уровнях отложения в легких причиной гибели собак через 3—6 лет были опухоли легких и костей. После ингаляции ²³sPuO₂ и ²³⁹PuО плутоний перемещался в грудные лимфоузлы, печень и скелет. Ранним биологическим эффектом после ингаляции плутония была лейкопения, которая развивалась через 6 мес —2 года после отложения в легких более 29,6-10² Бк ²³⁹PuO₂ или ²³⁸PuO₂, или более 62,9-10³ Бк ²³⁹Pu(NO₃)4.
Маггенбург и другие приводят данные по ингаляционному воздействию на собак аэрозолей 23яPuO₂ с аэродинамическим диаметром частиц 1,5 и 3 мкм в диапазоне доз от 0,037 до 2,07-10⁴ Бк/кг. Биологическое действие оценивали на основе данных наблюдения за животными, изменений со стороны крови, гистологических и радиометрических исследований. Показано. что после ингаляционного воздействия ²³⁸PuO₂ на 60— 1200-е сут. у всех животных развивалась лимфопения, а у 60% собак отмечено развитие лейкопении.  На 536—1213-е сут. у животных развиваются радиационный пневмонит и фиброз легкого. Опухоли легких были причиной гибели четырех собак, располагались в периферических долях легкого, не метастазировали в другие органы, классифицировались как аденокарциномы или бронхиолоальвеолярные карциномы и развивались на 1107  1417-е сут. после воздействия. Опухоли кости отмечены у 24 собак на 1125—1918-е сут. после воздействия. Остеосаркомы локализовались в голове и туловище или проксимальных концах плечевой кости или бедра и одна — в большеберцовой кости. 20 % опухолей кости метастазировали в легкие. Средние радиационные дозы к 1500 сут. после воздействия ²³⁸PuO₂ в легких. печени и скелете составили соответственно 7,0; 2,3 и 1,0 Гр.
Лангрен и другие подвергали сирийских хомячков однократному ингаляционному воздействию аэрозолей ²³⁹PuO₂ в 84 и 320-суточном возрасте с интервалом около 60 сут. до 1 года (7 ингаляционных воздействий). Показано, что скорость выведения ²³⁹Pu нз легких после многократных ингаляционных воздействий и при однократной ингаляции была одинаковой. Частота возникновения радиационных пневмоний, метаплазии альвеолярного и бронхиолярного эпителия связана с дозой облучения. Только две первичные опухоли легкого (аденокарциномы) наблюдали у хомячков с многократным воздействием аэрозолей ²³⁹PuO₂, которые погибли на 402 и 521-е сут. после начала ингаляции при отложении в легких соответственно 410 и 1100 Бк ²³⁹Pu, и поглощенной дозой в легких 4.2 и 10 Гр. В контрольной группе животных не отмечено развитие опухолей легкого. Частота возникновения опухолей легкого не увеличивается с протрагированием радиационной дозы в легком при многократных ингаляционных воздействиях.
Томас и другие сирийским хомячкам внутривенно вводили микросферы Pu или подвергали воздействию аэрозольных частиц Pu — 2гO₂, PuO₂, изучали легочный канцерогенез, вызванный фокально расположенными источниками Pu. Показано, что Pu, введенный как источник α-излучения, приводил к возникновению различной частоты новообразований легких. Преобладающим типом опухолей были аденомы и аденосаркомы. Фокальное α-облучение Pu не являлось канцерогенным. Облучение менее чем 5% легочной ткани не приводило к возникновению опухолей легкого до конца жизни животных. Более диффузное облучение вызвало образование опухолей легкого. Наиболее показательным в индукции опухолей легкого было ингаляционное воздействие. С увеличением начального отложения в легком Pu увеличивались частота выхода опухолей и индукция аденом в злокачественные опухоли. Наблюдали большой выход опухолей легкого, вызванных воздействием Pu —ZrO₂, по сравнению с PuO₂. Средний выход опухолей легкого при среднем начальном отложении ΡιιΟ3 43,29 · К)2 Бк составил 12±3%, а при воздействии аэрозольных частиц Pu — ZrO₂ при среднем начальном отложении 34,78-10² Бк — 45±6%.
Сандерс и другие подвергали сирийских хомячков и крыс воздействию аэрозолей ²³⁸PuO₂ или ²³⁹PuO₂, а крыс отдельно воздействию аэрозолей АгпO₂ или ²⁴⁴CmO₂. Отложение изотопов в альвеолах колебалось от 0,37 до 37-10³ Бк. Из 292 хомячков при воздействии ²³⁸PuO₂ опухоли легкого развились у 3, а из 294 крыс — у 33. При воздействии ²³⁹PuO₂ из 295 крыс опухоли легкого обнаружены у 56. Из 240 крыс, на которых воздействовали ²⁴¹AmO₂, опухоли развивались у 23. Более 95% всех опухолей легкого составляли карциномы, а оставшиеся 5% приходились на долю гемангиосарком, мезотелиом, фибросарком. Частота развития опухолей легкого при низкой дозе облучения не связана с действием трансурановых элементов.
Дагле и другие подвергали собак воздействию аэрозолей оксида ²³⁹Pu, оксида ²³⁸Pu и нитрата ²³⁹Pu шести различных концентраций, обеспечивающих накопление начальной активности в легких, равной (7,4—21,46) · 10⁴ Бк. Через 6, 10 и 12 лет после воздействия исследовали поражение скелета у собак. Установлено, что концентрация Pu в костном мозге может достигать 80% концентрации Pu в костях, из которых извлекли этот костный мозг. Остеодистрофия была выраженной у собак, подвергшихся воздействию большой дозы оксида ²³⁸Pu и нитрата ²³⁹Pu, но отсутствовала у собак, подвергшихся воздействию оксида ²³⁹Pu. Отмечалась высокая частота развития опухолей костей. Эти опухоли были обычно хорошо дифференцированными остеосаркомами, треть из них метастазировали. К непрямым поражениям скелета относилась гипертрофическая остеоартропатия, развивающаяся у четырех собак с опухолями легкого.
На основании экспериментов по облучению легких собак- биглей аэрозолями ²³⁸PuO₂ и ²³⁹PuO₂ получена функциональная зависимость между мощностью дозы, интегральной дозой на легкие и моментом наступления смерти. Результаты действия аэрозолей Pu сравнивались с действием аэрозолей ⁹⁰Sr+^Y и Н4Ce+ ¹⁴⁴Pr. Рассчитаны концентрации аэрозолей в воздухе и начальные мощности доз, вызывающих 50%-ную смерть у людей через 65 лет после начала поступления: для ²³⁹PuО — 0,15 Гр/сут, для ²³⁸PuO₂—0,34 Гр/сут, для ⁹⁰Sr+Y—2,3 Гр/сут (Рабе и др.).
В опытах на крысах с внутривенным введением ²³⁹Pu установлены величины ЛД50 для различных сроков. Так, ЛД30/30 составляет 2,18 кБк/г, ЛД50/120—0,9 кБк/r и ЛД50/360>4 кБк/г.
Экспериментальные исследования на животных показали, что 239Ριι обладает высокой степенью токсичности. Острая форма поражения напоминает картину острой лучевой болезни при введении β-излучателей. 

Введение большой дозы Pu (74Χ10⁴ Бк/кг) внезапно ухудшает общее состояние, животные становятся вялыми. В этой стадии поражения преобладают тяжелые расстройства кровообращения, изменения кроветворных и паренхиматозных органов. У животных развивается выраженный геморрагический синдром. Кровоизлияния отмечаются в слизистой ЖКТ, легких, сердце, лимфатических узлах, подкожной клетчатке [97]. В острой стадии поражения плутонием происходит угнетение кроветворения; лейкопения, тромбоцитопения, ретикулопения и анемия. Гибель животных наступает в первые 2 —3 нед от апластической анемии и кровоизлияний. Подострая форма поражения данным радионуклидом характеризуется отчетливыми регенеративными реакциями кроветворения, атрофическими и дегенеративными процессами во внутренних органах. В этой стадии поражения у животных отмечается эктопическое селезеночное кроветворение, прекращается спермато- и овогенез [97, 159]. При подостром поражении ²³⁹Pu в дозе (11,1—74) ·10⁴ Бк/кг происходит изменения в костной системе. Интенсивно рассасывается костное вещество снонги- озного и компактного слоев костей, затормаживаются процессы энхондрального окостенения, проявляются глубокие нарушения процессов остеогенеза. Гибель животных в этой стадии поражения наступает от цирроза печени, сопровождающегося желтухой, асцитом и истощением [97].
Хроническая форма поражения плутонием развивается при воздействии малой дозы ²³⁹Pu (для крыс <4,6-10⁴ Бк/кг). У животных отмечается умеренная лейкопения, относительный лимфоцитоз, ретикулоцитоз. Характерным является незрелость костномозгового и селезеночного кроветворения. Развиваются гипопластические и гиперпластические состояния кроветворной ткани, циррозы печени, нефросклероз и различной локализации новообразования [97,  148, 159].
Механизм поглощения Pu печенью в литературе описывается с двух противоположных точек зрения. Одни считают, что и печень поступает плутоний, не связанный в крови с трансферрином. По мнению других, основным поставщиком плутония для печени является плутонийтрансферриновое соединение сыворотки крови. Перенос плутония из крови к костным поверхностям осуществляет плутонийтрансферриновое соединение сыворотки.
Г. А. Демина и другие вводили крысам внутримышечно цитрат 23*Pu и ²³⁹Pu в дозе 3330 и 111 кБк соответственно, изучали роль различных ингредиентов сыворотки крови в переносе плутония из мышц в печень и скелет. Показано, что быстрее всех уходит из крови альбумин—трансферриновая форма плутония. Медленнее убывает форма плутония, связанная с γ-глобулином. За отложение плутония п печени ответственны макроглобулиновая и небелковая фракции сыворотки крови. За отложение плутония в скелете ответственна, в основном, альбуминтрансферриновая фракция сыворотки крови. К 32-м сут. накопление всех форм плутония в скелете достигает 89—98%.
В отдаленные сроки после поражения ²³⁹Pu у животных часто возникают опухоли костей. Для плутония характерно более частое развитие остеосарком в позвоночнике. При ингаляционном поступлении плутония возможны пневмосклерозы и рак легких. Крысам интратрахеально вводили нитрат плутония в дозе 92,5 кБк/кг. Органами депонирования являются скелет, печень и почки, в которых накапливается соответственно 53.4; 8.3 и 1% введенного количества. В отдаленные сроки у крыс возникают опухоли (рак легких, печени, остеосаркомы, лейкозы) в 36,4% случаев в опытной группе при 3,4% в контроле (Е. С. Жорова и др.).
Сравнение биологической эффективности ²³⁹Pu с другими β- и γ-излучателями показало, что плутоний примерно в 2—45 раз токсичнее ²²⁶Ra, в 45—200 раз токсичнее ⁹⁰Sr. По гематологическим показателям ²³⁹Pu токсичнее ²²⁶Ra и ⁹⁰Sr в 10 и 40 раз соответственно.
Дзуик и другие приводят данные по ускорению выведения ²³⁹Pu из организма человека. Нерастворимое соединение ²³⁹Pu попало в организм двух научных сотрудников (27 и 29 лет) во время работы с негерметизированным источником. Запачканы также были руки, лицо, волосы. Для выведения радионуклида из организма применяли слабительные и ДТПА. Суточная экскреция ²³⁹Pu с мочой увеличивалась от 0,06 до 0,25 Бк/л у одного пациента и от 0,08 до 0,17 Бк/л у другого. В течение нескольких месяцев наблюдения не было выявлено каких-либо отклонений от нормы.

Неотложная помощь при остром поражении ²³⁹Pu.

Промывание носа и ротовой полости 2%-ным раствором пентацина, дезактивации кожи 5%-ным раствором пентацина. препаратом «Защита-7», пастой 11,6, раствором деконтамина. В случае попадания на кожу или в рану в больших количествах и невозможности дезактивации — иссечение пораженных участков под радиометрическим контролем. При ингаляционном воздействии — немедленное многократное вдыхание аэрозоля 5—10%- ного пентацина. Применение отхаркивающих (термопсис с содой) и рвотных средств (1%-ный апоморфин — 0.5 мл) или промывание желудка. Очистительные клизмы. Внутривенно —5%- ный пентацин — 5—10 мл (вводить медленно!). Последующий курс лечения в течение месяца (10—20 инъекций через 1—2 сут). Мочегонные: гипотиазид — 0,2 г, фонурит — 0,25 г [79].
ПДП ²³⁹Pu в организм персонала через органы дыхания составляет 17,39-10² Бк/год. ДК п воздухе рабочих помещений 33,3-10 Бк/л. в атмосферном воздухе 11,1-10⁷ Бк/л, в воде — 81,4 Бк/л.

В последнее время получены данные о кинетике обмена, микрораспределении и биологическом действии ²³⁹Pu при естественных путях поступления в организм животных. Материалы этих исследований указывают на необходимость снижения ДК ²³⁹Pu. Авторы считают, что предельно допустимая нагрузка 239Рп в скелете человека (0, 148·10⁴ Бк) должна быть уменьшена в 4 раза, в легких (0,074· 10⁴ Бк) в 10 раз.