Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора

Рефераты по ветеринарии » Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора Скачать

Санкт-Петербургская Академия Ветеринарной Медицины

Реферат на тему:

"Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора"


Содержание:

Источники природной радиоактивности  3

Источники искусственной радиоактивности  3

Почва как исходное звено миграции радионуклидов в природной среде  4

Метаболизм радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных  6

Поступление радионуклидов в продукцию животноводства  7

Использование радионуклидов и ионизирующих излучений в животноводстве и ветеринарии  7

Радиометрия объектов ветеринарного надзора  9

Список литературы   11


Источники природной радиоактивности

Природная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами естественного происхождения присутствующими во всех оболочках земли — литосфере гидросфере атмосфере и биосфере. Сохранившиеся на нашей планете радиоактивные элементы условно могут быть разделены на три группы.

1. Радиоактивные изотопы входящие в состав радиоактивных семейств родоначальниками которых являются уран (U238) торий (Th232) и актиний–уран (AcU235).

2. Генетически не связанные с ними радиоактивные элементы: калий (К40) кальций (Ca48) рубидий (Rb87) и др.

3. Радиоактивные изотопы непрерывно возникающие на земле в результате ядерных реакций под воздействием космических лучей. Наиболее важные из них — углерод (С14) и тритий (Н3).

Естественные радиоактивные вещества широко распространены во внешней среде. Это в основном долгоживущие изотопы с периодом полураспада 108–1016 лет. В процессе распада они испускают a- и b-частицы а также g-лучи.

Главным источником поступающих во внешнюю среду естественных радиоактивных веществ к настоящему времени широко распространенных во всех оболочках земли являются горные породы происхождение которых неразрывно связано с включением в их состав всех радиоактивных элементов возникших в период формирования и развития планеты. Благодаря деструктивным процессам метеорологического гидрологического геохимического и вулканического характера происходящих непрерывно радиоактивные вещества подверглись широкому рассеиванию.

Естественная радиоактивность растений и пищевых продуктов обусловлена поглощением ими радиоактивных веществ из окружающей среды. Из естественных радиоактивных веществ наибольшую удельную активность в растениях составляет К40 особенно в бобовых растениях. Многие наземные растения особенно водоросли обладают способностью концентрировать в своих тканях радий из почв и воды некоторые накапливают уран. Анализы различных продуктов питания показали что радий постоянно присутствует в хлебе овощах мясе рыбе и других продуктах питания.

Сельскохозяйственные животные за свою жизнь поедают растительные корма с больших площадей. Вместе с кормом в их организм поступают радиоактивные продукты деления которые в небольших количествах не приводят к регистрируемым поражениям организма. В животных организмах К40 обычно содержится меньше чем в растениях. U238 Th232 и С14 по сравнению с К40 встречаются в биологических объектах в очень незначительных концентрациях.

Источники искусственной радиоактивности

Кроме естественных радиоактивных изотопов существующих в природной смеси элементов известно много искусственных полученных в результате различных ядерных реакций (облучение устойчивых химических элементов потоками нейтронов в ядерных реакторах или бомбардировка их тяжелыми частицами — протонами a-частицами и др.) или же образующихся в результате ядерных взрывов. При ядерном взрыве образуется большое количество радиоактивных веществ как в результате процессов деления так и при реакции синтеза легких ядер.

Из радиоактивных продуктов деления наибольшую опасность представляют Sr90 и Cs137. Они имеют относительную высокую энергию излучения и большой период полураспада исключительную способность включаться в биологический круговорот веществ а также долго задерживаться в организме животных и человека.

Почва как исходное звено миграции радионуклидов
в природной среде

Почвенная оболочка биосферы — один из основных компонентов в природе где происходит локализация искусственных радионуклидов сбрасываемых в окружающую человека среду вследствие его техногенной деятельности.

Сорбция радионуклидов в почве имеет двоякое значение для их миграции в биосфере и в частности в сельскохозяйственной сфере. С одной стороны закрепление их в верхних горизонтах почвы — в корнеобитаемом слое растений — обеспечивает существование в природе длительно действующего источника радионуклидов для корневого накопления растениями. С другой стороны сильная сорбция твердой фазой почвой радионуклидов ограничивает их усвоение через корневые системы растений.

В различных радиологических ситуациях связанных с введением радионуклидов в сельскохозяйственную сферу аккумуляция радионуклидов растениями из почвы определяет исходные масштабы включения радионуклидов в пищевые цепи в системе радиоактивные выпадения–почва–сельскохозяйственные растения–сельскохозяйственные животные–человек. С этим связано важное значение звена почва–растение в общем цикле круговорота радионуклидов в наземной среде в целом и в агропромышленной сфере в частности.

Радионуклиды как правило находятся в почвах в ультрамикроконцентрациях. Исключение составляет небольшая группа радионуклидов с периодами полураспада порядка десятков–сотен миллионов лет и больше. Очень низкая массовая концентрация искусственных и естественных радионуклидов в почвах и почвенных растворах обусловливает существенную зависимость поведения радионуклидов в почвах от концентрации и свойств их изотопных или неизотопных носителей (стабильных изотопов данного химического элемента или химических элементов сходных по физико-химическим свойствам с радионуклидами).

Тритий. Н3 — единственный радиоактивный изотоп водорода (Т1/2=12 34 года). Распад Н3 сопровождается b-излучением с очень низкой энергией. В результате взаимодействия космических излучений с N О и Ar в атмосфере образуется природный тритий. В Мировом океане находится 65 % природного Н3 на земной поверхности и в наземной биоте — 27 %. Антропогенный тритий образуется и поступает в окружающую среду при производстве ядерной энергии. Кроме того источником поступления Н3 в окружающую среду являются испытания ядерного и термоядерного оружия. Около 99 % количества природного трития превращается в тритированную воду — Н3НО. Поведение Н3 в почве описывается закономерностями поведения воды и зависит от взаимодействия различных процессов ее переноса.

В виде Н3ОН и других соединений Н3 включается практически во все реакции присущие биогеохимическому циклу водорода включая процессы почвообразования образования биоорганического вещества и др.

Углерод. Основной радиоактивный изотоп углерода — С14 (b-излучатель Т1/2=5730 лет). Поступление С14 во внешнюю среду происходит как в результате природных явлений (космическое излучение) так и в результате антропогенных процессов (ядерные взрывы производство ядерной энергии сжигание ископаемого топлива использование препаратов меченных С14).

Миграция С14 в биосфере подчиняется закономерностям углеродного геохимического цикла. Благодаря круговороту углерода в природе происходит постоянный обмен С14 между атмосферой с одной стороны и гидросферой литосферой педосферой и живыми организмами — с другой. В почвах С14 входит в состав гумусовых соединений карбонатов С14О2 в почвенном воздухе и другие углеродсодержащие соединения. Общеизвестен метод определения возраста почв по содержанию С14.

Калий. В природной среде присутствуют три основных изотопа калия: два стабильных — К39 и К41 а также один радиоактивный — К40. К40 является b-излучателем с Т1/2=1 28×109 лет. При распаде К40 превращается в основном в стабильный изотоп кальция Ca40.

К40 — один из основных (по активности) естественных радионуклидов в почвах растениях и объектах агропромышленного производства. Учитывая это введено специальное понятие "калийный фон" отражающее вклад К40 в суммарное содержание радионуклидов.

Уран. Природный уран состоит из 3 радиоактивных изотопов — U234 U235 и U238 причем два последних являются родоначальниками радиоактивных семейств. Наиболее важным в токсикологическом и радиологическом отношениях по химическим свойствам является U2381/2=4 5×109 лет a-излучатель).

Ведущим источником U в биосфере является земная кора. Содержание урана в почвах определяется прежде всего его концентрацией в материнских породах.

Торий. Природный торий состоит из 6 радиоактивных изотопов а наиболее важный в радиологическом отношении Th232 (Т1/2=1 41×1010 лет a-излучатель) является родоначальником радиоактивного семейства.

Источником загрязнения внешней среды Th232 является широкое применение фосфорных удобрений где его содержание колеблется от 1 5 до 25 Бк/кг и сжигание ископаемого органического топлива.

Радий. Природный радий имеет 4 основных радиоизотопа. Главный из них Ra2261/2=1622 года a-излучатель). Для Ra226 в природе характерно рассеянное состояние. Он не входит в состав отдельных минералов а широко распространен в виде включений во многих образованиях.

Полоний. Природный Po имеет 7 радиоизотопов: 6 короткоживущих и один — Po210 с Т1/2=138 4 суток (a-излучатель).

Свинец. Природный свинец состоит из 4 стабильных и 4 радиоактивных изотопов. Наиболее важный из радионуклидов свинца Pb210 является дочерним продуктом Rn222; в почве находится в равновесии с Ra226 его Т1/2=19 4 года b-излучатель.

Радон. Радиологический интерес представляют два радиоизотопа Rn: прежде всего Rn222 и несколько меньше Rn220. Rn222 — газообразный дочерний продукт Ra2261/2=3 825 суток a-излучатель) Rn220 — продукт распада Ra224 из семейства Th2321/2=54 5 с a-излучатель). Они образуются в почве из своих материнских радионуклидов а также поступают из подстилающих пород в почву в газообразной форме. Как инертные газы Rn222 и Rn220 мало вовлекаются в круговорот их почвы но их роль как источников внешнего облучения (компонентов естественного фона) человека и живых организмов весьма значительная.

Стронций. Природный стронций состоит из 4 стабильных изотопов с массовыми числами 84 86 87 и 88. В число продуктов деления входят два радиоизотопа: Sr90 относящийся к числу самых биологически подвижных (Т1/2=28 1 года b-излучатель) и Sr89 более короткоживущий радионуклид (Т1/2=50 5 суток b-излучатель).

Цезий. Природный цезий представлен одним стабильным изотопом Cs133 содержание которого в земной коре равно 6 5×10-4 %. В состав продуктов деления входят два радиоизотопа — Cs137 и Cs134 относящихся к числу биологически подвижных в сельскохозяйственных цепочках. Cs137 — один из основных дозообразующих радионуклидов среди продуктов деления (Т1/2=30 17 года b- и g-излучатель).

Йод. Природный йод представлен одним стабильным изотопом I127. Среди радиоизотопов йода наиболее радиологическими значимыми являются I1291/2=1 57×107 лет b-излучатель) и I1311/2=8 04 суток b-излучатель).

Метаболизм радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных

Поступление радионуклидов с кормом — основной источник радионуклидов для сельскохозяйственных животных тогда как другие пути перехода радиоактивных веществ играют как правило незначительную роль. Попавшие в организм животных радионуклиды вступают в процессы метаболизма включающие всасывание передвижение по отдельным органам и тканям депонирование и выведение. От интенсивности этих процессов зависит в конечном счете накопление радионуклидов в продукции животноводства.

Скорость и место всасывания радионуклидов в ЖКТ можно определить путем учета времени в течение которого после приема содержащих радиоактивные вещества кормов или воды в крови наблюдается максимальная концентрация радионуклидов. Это время варьируется в широких пределах. Так у жвачных F18 Na22 Mo99 и I131 для которых отмечается максимальная концентрация в крови в течение 2–8 ч после потребления корма всасываются в основном в верхней части ЖКТ (по-видимому в рубце). У H3 Ca45 Sr90 Te132 Cs137 и W185 пики концентрации в крови регистрируются в более отдаленные сроки — спустя 12–60 ч после орального поступления эти радионуклиды всасываются главным образом в средней части ЖКТ — в тонком кишечнике.

У свиней основным методом поступления из ЖКТ в кровь I131 является желудок а у крупного рогатого скота овец и коз — рубец книжка и тонкий кишечник. При этом у жвачных животных скорость резорбции радионуклидов из ЖКТ в кровь медленнее чем у животных с однокамерным желудком.

Интенсивность и величина всасывания радионуклидов зависят от химической формы соединения в которое включен радионуклид и его физико-химических свойств. В ЖКТ радионуклиды могут поступать в различных формах: в ионизированном состоянии адсорбированных на поверхности растений аэрозолей включенными в состав растительных и животных кормов в составе оплавленных силикатных частиц разной растворимости.

Усвоение радионуклидов у различных сельскохозяйственных животных может варьироваться в широких пределах. Действительно если всасывание I131 в ЖКТ взрослых жвачных составляет 100 % то у свиней оно в 1 3–3 0 раза меньше. Напротив Cs137 всасывается из ЖКТ свиней на 100 % а из ЖКТ представителей жвачных — крупного рогатого скота овец и коз соответственно в 1 3–2 0 1 8 и 1 5 раза меньше. У кур всасывание Fe59 и Co60 выше чем у крупного рогатого скота в 18 и 15 раз а у свиней соответственно в 4 и 12 раз меньше чем у кур.

Всасывание радионуклидов зависит от возраста животных и у очень молодых особей оно может приближаться для некоторых радионуклидов к 100 %.

Радионуклиды всосавшиеся в ЖКТ поступают в кровь распределяются в компонентах ее сыворотки и форменных элементов. Распределение радионуклидов в органах и тканях сельскохозяйственных животных определяется их видом возрастом длительностью поступления радиоактивных веществ в организм и другими факторами.

В сыворотке крови овец Na22 K42 и Cs137 практически не связаны с ее белками и находятся в диализированном состоянии Ca45 и Sr90 лишь частично концентрируются в белках сыворотки (29–41 %) а Y90 и Ce144 содержатся преимущественно (99 %) в белковосвязанной форме.

Радионуклиды транспортированные кровью к органам и тканям частично задерживаются и избирательно концентрируются в них. Концентрация в органах и тканях радионуклидов при увеличении сроков их поступления в организм возрастает. Но через определенный период времени устанавливается равновесие между поступившими в организм количествами радионуклидов и их выделением. Равновесное состояние Sr90 в мягких тканях сельскохозяйственных животных устанавливается на 5–7 сутки (КРС овцы козы) и на 30–90 сутки (свиньи куры); для Cs137 оно наступает позднее: у овец через 105 суток а у КРС через 150 суток после начала введения.

Наибольшая концентрация в щитовидной железе сельскохозяйственных животных I131 при длительном поступлении в организм наблюдается на 10–15-е сутки и у КРС составляет 150 % суточного поступления с кормом (в расчете на массу всего органа). Коэффициент накопления I131 в щитовидной железе по сравнению с другими органами примерно в 100 раз больше.

Радионуклиды поступившие в организм не только концентрируются в органах и тканях но и выводятся из них через ЖКТ почки легкие кожу и молочную железу. Наиболее быстро удаляются радионуклиды депонирующиеся в мягких тканях — Mo99 I131 Cs137 и др. (преимущественно почками). Напротив остеотропные радионуклиды выводятся медленно.

Поступление радионуклидов в продукцию животноводства

Среди пищевых продуктов с которыми радионуклиды поступают в организм человека продукты животноводства — молоко мясо яйцо и др. занимают одно из ведущих мест.

Переход радионуклидов в мясо и субпродукты из рациона животных определяется физико-химическими свойствами радионуклидов а также видовыми особенностями и возрастом животных.

После однократного орального поступления в организм лактирующих коров радионуклидов наиболее интенсивное выведение их с молоком наблюдается в течение первых двух суток. Через 12 ч после введения в 1 л молока обнаруживают 0 12 % Са45 0 05 % Sr90 0 0005 % Zr95 0 002 % Ru106 0 12 % Cs137 0 011 % Ва140 и 0 001 % Се144 от количества поступившего в организм. В дальнейшем концентрация быстро увеличивается и через 24–48 ч достигает наибольшей величины.

Выделение радионуклидов с молоком у животных даже одного вида может варьировать и зависит от молочной продуктивности.

Переход Sr90 из рациона в яйцо не превышает 40 % суточного поступления радионуклида а у низкопродуктивных кур оно может достигать 60 %. Максимальное его содержание в скорлупе (96 %) далее следует желток (3 5 %) а минимальное количество приходится на белок (0 2 %). Наибольшая концентрация радионуклидов в скорлупе белке и желтке бывает в первые сутки после введения.

Использование радионуклидов и ионизирующих излучений в животноводстве и ветеринарии

Применение современных достижений ядерной физики в животноводстве и ветеринарии а также в других отраслях сельского хозяйства развивается в следующих основных направлениях:

·      радионуклиды применяются как индикаторы (меченые атомы) в исследовательских работах в области физиологии и биохимии животных и растений а также в разработке методов диагностики и лечения заболевших животных;

·      радионуклиды и ионизирующие излучения используются в селекционно-генетических исследованиях в области растениеводства животноводства микробиологии и вирусологии;

·      непосредственное применение ионизирующих излучений как процесса радиационно-биологической технологии для:

1.    стерилизации консервирования увеличения сроков хранения и обеззараживания пищевых продуктов и фуража сырья животного происхождения биологических и фармакологических препаратов хирургического шовного и перевязочного материалов приборов устройств и инструментария которые не подлежат температурной и химической обработке;

2.    стимуляции роста и развития животных и растений с целью повышения хозяйственно полезных качеств;

3.    борьбы с вредными насекомыми и оздоровления окружающей среды;

4.    стерилизации животноводческих стоков и др.

В биологии биохимии и физиологии в качестве веществ позволяющих проводить исследования на молекулярном уровне широко используют радиоактивные изотопы.

Страницы: 1 2