Свойства радионуклида 90 Sr. Рахитогенное действие стронция, связывание и блокирование действия витамина D или избыточное отложение в костях фосфора. Использование в медицине для осуществления лучевой терапии при эрозиях, опухолях и прочих поражениях.
Стронций содержится во всех растительных и животных организмах в количестве 10-2 ? 10-3 % сухой массы. В организме взрослого человека содержится около 0.3 г стронция. Кстати, стронций в пиротехнике применялся даже тогда, когда в качестве отдельного элемента он еще не был известен: соединения стронция позволяли образовывать огни красного цвета. Стронций - Sr90 применяется в медицине для осуществления лучевой терапии при эрозиях, при опухолях, при прочих поражениях органов и тканей. В организм стронций-90 поступает только с пищей, причем в кишечнике всасывается до 20% от его поступления.Радиоактивный стронций (89Sr и 90Sr) относится к биологически значимым радионуклидам и характеризуется высокой токсичностью. Облучение носит хронический комбинированный характер. Дозы облучения в подавляющем большинстве случаев можно отнести к категории малых с низкой мощностью дозы. Об опасности облучения в таких дозах существуют противоречивые суждения. МКРЗ, НКДАР при ООН, НКРЗ РФ считают, что облучение в любой дозе отличной от нуля (даже при повреждении всего одной клетки) может в отдаленные сроки проявиться в форме стохастических эффектов - злокачественных новообразований и генетических нарушений.
План
Содержание
Введение
Свойства радионуклида 90Sr
Источники радиоактивного стронция
Процессы миграции стронция
Биологическое действие (кинетика обмена, токсичность, клиника поражений, отдаленные последствия)
Методы детоксикации
Методы анализа стронция в объектах окружающей среды
Нормативное регулирование содержания стронция в ЛРС и ЛРП
Заключение
Список литературы
Введение
Стронций (Sr) - элемент 2 группы периодической системы. Природный стронций относится к микроэлементам и состоит из смеси четырех стабильных изотопов 84Sr (0.56 %), 86Sr (9.96 %), 87Sr (7.02 %), 88Sr (82.0 %). По физико-химическим свойствам он является аналогом кальция и в геохимических процессах его спутником.
Новый элемент обнаружили в минерале стронцианите, найденном в 1764 году в свинцовом руднике близ шотландской деревни Строншиан, давшей впоследствии название новому элементу. Присутствие в этом минерале оксида нового металла было установлено почти через 30 лет Уильямом Крюйкшенком и Адером Кроуфордом. Выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.
Стронций содержится во всех растительных и животных организмах в количестве 10?2 ? 10?3 % сухой массы. В организме взрослого человека содержится около 0.3 г стронция. Почти весь он находится в скелете. На другие органы приходится лишь 3.3 мг. Суточное поступление с пищей и водой составляет около 1.9 мг. Выводится из организма с фекалиями - 1.5 мг и мочой - 0.34 мг. Физиологическое значение стронция остается неясным. Однако, избыточное содержание его в организме становится реальной угрозой развития уровской болезни (болезни Кашина-Бека), проявляющейся в заболевании суставов, повышенной ломкости и уродством костей. Рахитогенное действие стронция связывают с блокированием действия витамина D и избыточным отложением в костях фосфора. Считают, что причиной болезни является также избыточное содержание бария и недостаток кальция в пище. В эндемичных по избыточному содержанию стронция в почве и воде регионах (Восточная Сибирь, Северный Китай, Северная Корея) уровская патология наблюдается не только у людей, но в основном среди животных.
Соединения стронция, как и сам металл, используются во всевозможных областях науки и промышленности: в металлургии, радиоэлектронике, медицине, пищевой промышленности. Кстати, стронций в пиротехнике применялся даже тогда, когда в качестве отдельного элемента он еще не был известен: соединения стронция позволяли образовывать огни красного цвета. Собственно, салюты и фейерверки практически всю первую половину XX века стали основной областью применения этого метала.
Стронций - Sr90 применяется в медицине для осуществления лучевой терапии при эрозиях, при опухолях, при прочих поражениях органов и тканей. Впрочем, такой метод применим только к тем очагам, расположение которых неглубокое - в слизистых оболочках, в коже.
Свойства радионуклида 90Sr
Стронций - 90 - чистый бета-излучатель с периодом полураспада 29.12 лет и максимальной энергией 0,54 ЭВ. При распаде он образует дочерний радионуклид 90Y с периодом полураспада 64 ч. Как и 137Cs, 90Sr может находиться в растворимой и нерастворимой в воде формах.
Для человека период его полувыведения стронция-90 - 90-154 суток. От депонированного в костной ткани стронция-90 страдает, в первую очередь, красный костный мозг - основная кроветворная ткань, которая к тому же очень радиочувствительная. От стронция-90 накопленного в тазовых костях, облучаются генеративные ткани. Поэтому для этого радионуклида установлены низкие ПДК - примерно в 100 раз ниже, чем для цезия-1З7.
В организм стронций-90 поступает только с пищей, причем в кишечнике всасывается до 20% от его поступления. Наибольшее содержание этого радионуклида в костной ткани жителей северного полушария было фиксировано в 1963-1965 гг. Тогда этот скачок был вызван глобальными выпадениями радиоактивных осадков от интенсивных испытаний ядерного оружия в атмосфере в 1961-1962 гг.
Источники радиоактивного стронция
Основным источником загрязнения внешней среды радиоактивным стронцием были испытания ядерного оружия и аварии на предприятиях топливно-ядерного цикла. Атмосфера - первичный резервуар 89Sr и 90Sr, откуда радионуклиды поступают на сушу и в гидросферу. Осаждение определяется гравитацией, адсорбцией на нейтральной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и удалением атмосферными осадками (дождем, снегом). Время пребывания радиоактивных аэрозолей в атмосфере составляет 30-40 суток, в стратосфере - несколько лет. Вследствие различных периодов полураспада соотношение 89Sr : 90Sr в выпадениях постоянно меняется.
Источником загрязнения внешней среды, как было отмечено, были и остаются предприятия атомной энергетики. В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов незначительны. В основном они обусловлены газообразными радионуклидами (РБГ, 14С, тритием и йодом). В условиях аварий, особенно крупных, выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов стронция, могут быть значительными. Примером являются известные аварии на промышленном реакторе в Уиндскейле (1957 г.) и ЧАЭС (1986 г.).
Процессы миграции стронция
Пищевые пути (цепи). Основные пищевые цепи миграции радиоактивного стронция: · атмосфера - растения - человек;
· атмосфера - почва - растения - человек;
· атмосфера - почва - растения - животные - человек;
· сточные воды - почва - растения - животные - человек;
· сточные воды - гидробионты - рыба - человек.
Оценивая опасность загрязнения внешней среды радиоактивным стронцием, следует кратко остановиться на его миграции в природных средах. Выпавший на поверхность Земли радиоактивный стронций включается под влиянием природных факторов в процессы миграции.
Атмосферный воздух является первичным резервуаром, откуда стронций поступает в водоемы и на сушу. Осаждение радионуклидов из воздуха определяется гравитацией, оседанием на инертной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и удалением атмосферными осадками (дождем, снегом). Время пребывания частиц радиоактивного стронция в атмосфере составляет 30-40 сут, а в стратосфере - несколько лет.
После атмосферы почва становится его важнейшим депо. Радионуклиды мигрируют в горизонтальном и вертикальном направлениях. На их миграцию существенное влияние оказывают их физико-химические свойства, климатические условия, рельеф местности, вид почвы, гидрологический режим, характер растительности, агрохимические особенности ведения сельского хозяйства и др.
Почва > растения - следующее звено большинства пищевых цепочек экологического цикла переноса радиостронция из внешней среды человеку.
В растения радионуклиды могут поступать в результате непосредственного загрязнения наземных их частей в момент выпадения, пылеобразования и поглощения из почвы через корневую систему. Задержка радиоаэрозолей определяется их дисперсностью и видовыми особенностями растений. Коэффициент задержки глобального радиостронция может достигать 25 %. Радиоактивные частицы с растений смываются дождем, сдуваются ветром и т.д. Время их удержания зависит от размера и вида растений. Для умеренного пояса оно составляет 1-5 недель, в среднем 2 недели. Осевший на растения радиостронций всасывается в результате активных биологических процессов. Интенсивность всасывания зависит от растворимости частиц и вида растений и может достигать нескольких процентов. Усвоение радиостронция из почвы определяется его биологической доступностью и прежде всего растворимостью, агрохимическими свойствами почвы, видом растений. Особое значение имеет содержание в почве обменного кальция. При оценке уровней загрязнения используют отношение 90Sr : Ca, выраженное в стронциевых единицах (1 СЕ = 10 ? 12 Ки 90Sr на 1 г Ca). Накопление достигает 300 ? 1000 ПКИ на 1 МКИ/м2 . В больших количествах стронций накапливается в бобовых, корнеплодах, и в меньшей мере (в 3-7 раз) в злаковых.
Животным радиоактивный стронций в основном поступает с кормом и в меньшей степени с водой (около 2 %). Переход нуклида зависит от его биологической доступности, видовых и возрастных особенностей животных и их физиологического состояния. У молодых животных всасываемость стронция выше. В возрасте нескольких дней она практически достигает 100 %, что связано с высокой проницаемостью стенок кишечника. С увеличением возраста всасываемость снижается.
Стронций относится к типичным остеотропным радионуклидам. По величине отложения нуклида в скелете сельскохозяйственных животных можно расположить в ряд: крупный рогатый скот < козы < овцы < свиньи < куры. Из костной ткани стронций выводится медленно. У молодых животных нуклид выводится значительно быстрее, чем у взрослых. Увеличение содержания кальция в корме ускоряет выведение. Помимо скелета наибольшая концентрация отмечена в печени и почках, минимальная - в мышцах и особенно в жире, где концентрация в 4-6 раз меньшая, чем в других мягких тканях.
Биологическое действие (кинетика обмена, токсичность, клиника поражений, отдаленные последствия)
Биологическому действию радиоактивного стронция посвящены многочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов. Однако, многие вопросы, особенно биологической опасности малых количеств стронция в условиях хронического его поступления человеку остаются недостаточно исследованными. Об опасности малых доз ионизирующих излучений имеются противоречивые суждения и эта проблема была и 5 остается одной из наиболее сложных в радиобиологии и радиационной медицине. Радиоактивный стронций относится к остеотропным биологически опасным радионуклидам. Как чистый бета-излучатель основную опасность он представляет при поступлении в организм.
Населению нуклид в основном поступает с загрязненными продуктами. Ингаляционный путь имеет меньшее значение. Не исключается поступление нуклида через раневые и ожоговые поверхности. Растворимые соединения стронция хорошо всасываются в кишечнике. Резорбция зависит от возраста человека, физиологического состояния, характера питания и особенно содержания в рационе кальция. Она колеблется от 10 до 60 %. В больших количествах стронций всасывается у детей.
Радиостронций избирательно откладывается в костях, особенно у детей, подвергая кости и заключенный в них костный мозг постоянному облучению. В костях стронций накапливается неравномерно.
Техногенное радиоактивное загрязнение внешней среды стало источником хронического внешнего и внутреннего облучения населения. Облучение, как правило, носит комбинированный характер.
Радиоактивный стронций всегда оказывает на организм лишь негативное воздействие. Он откладывается в костях, тем самым, поражая костный мозг и разрушая структуру костей, он вызывает лучевую болезнь и образование опухолей; он способен даже поражать печень и мозг.
Десятилетиями в России осуществлялись ядерные испытания, были аварии, причем не в одном лишь Чернобыле, потому болезней, вызванных радиоактивным стронцием, достаточно.
Одной из самых распространенных болезней является стронциевый рахит и уровская болезнь.
Уровская болезнь получила название от реки Уров в Забайкалье - описали заболевание еще в середине 19-го века. Тогда кости жителей той местности сильно искривились, стали ломкими, суставы болели, с возрастом вообще большинство жителей передвигались с большим трудом, а то и вовсе превращались в инвалидов.
Проведенные наблюдения подтвердили связь местности с возникновением болезни. Если девушки из той местности выходили замуж и уезжали в другие деревни, то болезнью они не страдали (если, конечно, заболевание еще не проявилось на момент замужества). Те же, кто переселялся жить к реке Уров из других мест, уже через несколько лет страдали от заболевания. Впрочем, симптомы у тех, чье детство прошло в другой местности, были менее выраженными.
Лишь в 20-м веке удалось установить конкретную причину возникновения болезни - в местной воде оказалась сильно завышена концентрация стронция. радионуклид рахитогенный стронций лучевой
Развитие заболевания происходит изза вытеснения ионами стронция кальция из костей. При недостатке кальция болезнь вообще очень быстро прогрессирует. Несмотря на общее поражение организма, костно-суставная система страдает сильнее всего. Наибольшему воздействию она подвержена во время роста и развития хрящей и костей.
Дети подвержены развитию стронциевого рахита изза резкого уменьшения содержания кальция в костях. Традиционное лечение препаратами с кальцием, витамином D и фосфором при такой болезни безрезультативно.
При попадании радиоактивных соединений стронция в организм с воздухом, изменения, причем патологические, происходят в легких: возникает фиброз - при этой болезни межальвеолярные перегородки в легких утолщаются. Потому дыхание у больных становится учащенным и поверхностным, появляется частый кашель, одышка, сердечная недостаточность, бронхиты. Поражаться может, в том числе, и кожа.
Методы детоксикации
1. В регионах радиоактивного загрязнения меры защиты населения должны быть направлены
· на снижение содержания радионуклидов в растительных и животных продуктах питания с помощью агромелиоративных и зооветеринарных мер. У животных, получавших сорбенты стронция (сульфат бария, бентонит и на их основе модифицированные препараты), при аварии на ЧАЭС с помощью указанных мер удавалось добиться 3-5 кратного снижения депонирования радионуклидов в костной ткани животных;
· на технологическую переработку загрязненного сырья;
· на кулинарную обработку пищевых продуктов, замену загрязненных пищевых продуктов на чистые.
2. При работе с радиоактивным стронцием необходимо соблюдать санитарные правила и нормы радиоактивной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.
3. Неотложная помощь при загрязнении кожных покровов: обработка 5 % раствором пентацина, 5 % раствором Na2-ЭДТА, раствором лимонной или соляной кислоты, препаратом "Защита", пастой НЭДЭ, моющими порошками, мылом.
4. При пероральном поступлении радиостронция назначают адсобар или сернокислый барий 25.0:200.0, альгинат натрия 15.0:200.0, полисурмин 4.0:200.0. Обильное промывание желудка, рвотные средства, мочегонные, клизмы. При поступлении радиостронция в органы дыхания - обильное промывание носоглотки и полости рта, отхаркивающие и те же средства, что и пероральном поступлении нуклида.
5. В условиях хронического поступления радиостронция для снижения его всасывания назначают альгисорб - модифицированный альгинат кальция: взрослым и детям старше 14 лет по 5.0 г 3 раза в день, детям от 6 до 14 лет по 3.0 г 3 раза в день, детям от 1 года до 6 лет по 1.5 г 4 раза в день.
6. Все защитные мероприятия следует проводить под постоянным дозиметрическим контролем внешней среды, оценки внешнего загрязнения и поступления радионуклидов в организм.
7. В профилактике последствий облучения большое внимание следует уделять повышению резистентности организма пострадавших (рациональное питание, здоровый образ жизни, спорт и др.)
Методы анализа стронция в объектах окружающей среды
Из физических и физико-химических методов количественного определения стронция широкое применение при анализе объектов окружающей среды и при геохимических исследованиях находит спектрографический (искровой и дуговой) метод. Эмиссионная фотометрия пламени является простым и надежным методом определения стронция в различных объектах как при малых, так и при больших его содержаниях. В последнее время все более широко используется атомно-абсорбционная спектрофотометрия с использованием как пламени, так и беспламенных испарителей.
Для определения изотопного состава стронция находит применение эмиссионный спектральный и масс-спектрометрический методы. Недеструктивный анализ ряда объектов на содержание стронция может быть быстро выполнен с помощью активационного и рентгенофлуоресцентного методов. Они являются наиболее перспективными при анализе объектов на стронций. Однако не потеряли своего значения гравиметрический и титриметрический (комплексонометрический) методы определения стронция, которые используются при стандартизации исходных растворов солей стронция, а также в случаях определения больших его количеств.
Нормативное регулирование содержания стронция в ЛРС и ЛРП
ОФС.1.5.3.0001.15 "Определение содержания радионуклидов в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах" нормирует содержание стронция в ЛРС и ЛРП.
Требования настоящей общей фармакопейной статьи применяются в отношении лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов, независимо от формы выпуска, на этапах разработки и постановки на производство лекарственных средств, при переработке, производстве, хранении, транспортировании, закупке, ввозе в страну, сертификации и реализации (далее обращение лекарственного растительного сырья/препаратов).
Государственному контролю на радиационную безопасность подлежит лекарственное растительное сырье и лекарственные растительные препараты, выпускаемые предприятиями различных форм собственности на территории Российской Федерации и ввозимые на территорию Российской Федерации.
Общие положения
Настоящая общая фармакопейная статья рассматривает вопросы радиационного контроля лекарственного растительного сырья (ЛРС) и лекарственных растительных препаратов (ЛРП), в том числе и сборов из ЛРС, применяемых в сфере обращения лекарственных средств.
При проведении радиационного контроля ЛРС и ЛРП выполняются следующие основные процедуры: - отбор проб из партии ЛРС/серии ЛРП;
- приготовление счетных образцов с концентрированием удельной активности в случае необходимости;
- измерение активности стронция-90 и цезия-137 в счетных образцах;
- расчет результатов измерений и погрешности исследований;
- определение соответствия ЛРС/ЛРП критериям радиационной безопасности.
Отбор проб для радиационного контроля проводят в соответствии с требованиями ОФС "Отбор проб лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов".
Порядок отбора проб ЛРС/ЛРП
Порядок отбора проб ЛРС/ЛРП включает выделение однородной по радиационному составу пробы для приготовления счетных образцов. Отбор проб проводят в соответствии с требованиями ОФС "Отбор проб лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов".
Отбор пробы для радиационного контроля от партии ЛРС и от серии ЛРП имеют разные схемы отбора проб и разный объем выборки.
Схема 1 - Порядок отбора проб от партии ЛРС для радиационного контроля и определения содержания радионуклидов
Схема 2 - Порядок отбора проб от серии ЛРП для определения содержания радионуклидов
Определение соответствия ЛРС/ЛРП требованиям радиационной безопасности
Для определения соответствия ЛРС/ЛРП критериям радиационной безопасности используют показатель соответствия В и погрешность его определения ?В, значения которых рассчитывают по результатам измерений удельной активности Sr-90 и Cs-137 в пробе.
Таблица 1 - Пределы допустимого содержания радионуклидов в ЛРС/ЛРП
Радионуклиды Допустимая удельная активность радионуклида, Бк/кг, не более
Sr-90 200
Вывод
Радиоактивный стронций (89Sr и 90Sr) относится к биологически значимым радионуклидам и характеризуется высокой токсичностью. Его доля в глобальном радиоактивном загрязнении внешней среды и облучении населения значительна. Облучение носит хронический комбинированный характер. Дозы облучения в подавляющем большинстве случаев можно отнести к категории малых с низкой мощностью дозы. Об опасности облучения в таких дозах существуют противоречивые суждения. МКРЗ, НКДАР при ООН, НКРЗ РФ считают, что облучение в любой дозе отличной от нуля (даже при повреждении всего одной клетки) может в отдаленные сроки проявиться в форме стохастических эффектов - злокачественных новообразований и генетических нарушений. Численное значение их крайне мало. По мере увеличения тканевых доз повреждается все больше клеток и увеличивается вероятность появления стохастических эффектов. Такой подход к оценке малых доз ионизирующих излучений остается лишь гипотезой. Прямые доказательства ее отсутствуют. Напротив, имеются данные, что и для стохастических эффектов существует порог, что соответствует общебиологическим законам природы. В организме в процессе эволюции выработались и генетически закрепились системы защиты, обеспечивающие гомеостаз организма. Вредное действие различных агентов, в том числе ионизирующих излучений, начинает проявляться после превышения порога. Для детерминированных эффектов порог установлен. Установление величины порога для стохастических эффектов имеет важное практическое значение, было и остается одной из наиболее актуальных проблем радиобиологии.
Список литературы
1. ОФС 1.5.3.0001.15 "Определение содержания радионуклидов в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах".
