Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора

Наиболее важные из них — углерод (С 14 ) и тритий (Н 3 ). Естественные радиоактивные вещества широко распространены во внешней среде. Это в основном долгоживущие изотопы с периодом полураспада 10 8 –10 16 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 К 40 , 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 К 40 обычно содержится меньше, чем в растениях. U 238 , Th 232 и С 14 по сравнению с К 40 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 Sr 90 и Cs 137 . 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. Н 3 — единственный радиоактивный изотоп водорода (Т 1/2 =12,34 года). Распад Н 3 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 Н 3 , на земной поверхности и в наземной биоте — 27 %. Антропогенный тритий образуется и поступает в окружающую среду при производстве ядерной энергии. Кроме того, источником поступления Н 3 в окружающую среду являются испытания ядерного и термоядерного оружия. Около 99 % количества природного трития превращается в тритированную воду — Н 3 НО. Поведение Н3 в почве описывается закономерностями поведения воды и зависит от взаимодействия различных процессов ее переноса. В виде Н 3 ОН и других соединений Н 3 включается практически во все реакции, присущие биогеохимическому циклу водорода, включая процессы почвообразования, образования биоорганического вещества и др.

Углерод.

Основной радиоактивный изотоп углерода — С 14 ( b -излучатель, Т 1/2 =5730 лет). Поступление С 14 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 С 14 ). Миграция С 14 в биосфере подчиняется закономерностям углеродного геохимического цикла.

Благодаря круговороту углерода в природе происходит постоянный обмен С 14 между атмосферой, с одной стороны, и гидросферой, литосферой, педосферой и живыми организмами, — с другой. В почвах С 14 входит в состав гумусовых соединений, карбонатов, С 14 О 2 в почвенном воздухе и другие углеродсодержащие соединения.

Общеизвестен метод определения возраста почв по содержанию С 14 . Калий. В природной среде присутствуют три основных изотопа калия: два стабильных — К 39 и К 41 , а также один радиоактивный — К 40 . К 40 является b -излучателем с Т 1/2 =1,28 10 9 лет. При распаде К 40 превращается в основном в стабильный изотоп кальция Ca 40 . К 40 — один из основных (по активности) естественных радионуклидов в почвах, растениях и объектах агропромышленного производства.

Учитывая это, введено специальное понятие 'калийный фон', отражающее вклад К 40 в суммарное содержание радионуклидов. Уран.

Природный уран состоит из 3 радиоактивных изотопов — U 234 , U 235 и U 238 , причем два последних являются родоначальниками радиоактивных семейств.

Наиболее важным в токсикологическом и радиологическом отношениях по химическим свойствам является U 238 (Т 1/2 =4,5 10 9 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 Th 232 (Т1/2=1,41 10 10 лет, a -излучатель) является родоначальником радиоактивного семейства.

Источником загрязнения внешней среды Th 232 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 Ra 226 (Т 1/2 =1622 года, a -излучатель). Для Ra 226 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 — Po 210 с Т 1/2 =138,4 суток ( a -излучатель). Свинец.

Природный свинец состоит из 4 стабильных и 4 радиоактивных изотопов.

Наиболее важный из радионуклидов свинца Pb 210 является дочерним продуктом Rn 222 ; в почве находится в равновесии с Ra 226 , его Т 1/2 =19,4 года, b -излучатель. Радон.

Радиологический интерес представляют два радиоизотопа Rn : прежде всего Rn 222 и несколько меньше Rn 220 . Rn 222 — газообразный дочерний продукт Ra 226 (Т 1/2 =3,825 суток, a -излучатель), Rn 220 — продукт распада Ra 224 из семейства Th 232 (Т 1/2 =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 Rn 222 и Rn 220 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: Sr 90 , относящийся к числу самых биологически подвижных (Т 1/2 =28,1 года, b -излучатель), и Sr 89 , более короткоживущий радионуклид (Т 1/2 =50,5 суток, b -излучатель). Цезий.

Природный цезий представлен одним стабильным изотопом Cs 133 , содержание которого в земной коре равно 6,5 10 -4 %. В состав продуктов деления входят два радиоизотопа — Cs 137 и Cs 134 , относящихся к числу биологически подвижных в сельскохозяйственных цепочках. Cs 137 — один из основных дозообразующих радионуклидов среди продуктов деления (Т 1/2 =30,17 года, b - и g -излучатель). Йод.

Природный йод представлен одним стабильным изотопом I 127 . Среди радиоизотопов йода наиболее радиологическими значимыми являются I 129 (Т 1/2 =1,57 10 7 лет, b -излучатель) и I 131 (Т 1/2 =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 F 18 , Na 22 , Mo 99 и I 131 , 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 H 3 , Ca 45 , Sr 90 , Te 132 , Cs 137 и W 185 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 I 131 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 I 131 в ЖКТ взрослых жвачных составляет 100 %, то у свиней оно в 1,3–3,0 раза меньше.

Напротив, Cs 137 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 Fe 59 и Co 60 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 Na 22 , K 42 и Cs 137 практически не связаны с ее белками и находятся в диализированном состоянии, Ca 45 и Sr 90 лишь частично концентрируются в белках сыворотки (29–41 %), а Y 90 и Ce 144 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 Sr 90 в мягких тканях сельскохозяйственных животных устанавливается на 5–7 сутки (КРС, овцы, козы) и на 30–90 сутки (свиньи, куры); для Cs 137 оно наступает позднее: у овец через 105 суток, а у КРС через 150 суток после начала введения.

Наибольшая концентрация в щитовидной железе сельскохозяйственных животных I 131 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 I 131 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, — Mo 99 , I 131 , Cs 137 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 % Са 45 , 0,05 % Sr 90 , 0,0005 % Zr 95 , 0,002 % Ru 106 , 0,12 % Cs 137 , 0,011 % Ва 140 и 0,001 % Се 144 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 Sr 90 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: · · · 1. 2. 3. 4. В биологии, биохимии и физиологии в качестве веществ, позволяющих проводить исследования на молекулярном уровне, широко используют радиоактивные изотопы. Они позволяют изучать перемещения тел субмикроскопически малых размеров, а также отдельных молекул, атомов, ионов среди себе подобных в организме, без нарушения его нормальной жизнедеятельности.

Радиоиндикационный метод основан на использовании химических соединений, в структуру которых включены в качестве метки радиоактивные элементы. В биологических исследованиях обычно применяют радиоактивные изотопы элементов, входящих в состав организма и участвующих в его обмене веществ — Н 3 , С 14 , Na 24 , P 32 , S 35 , K 42 , Ca 45 , Fe 59 , I 125 , I 131 и др.

Введенные в организм радионуклиды ведут себя в биологических системах так же, как их стабильные изотопы.

Контроль за распределением и депонированием радионуклидов в различных органах может осуществляться внешней радиометрией подопытных животных или соответственно подготовленных биоматериалов (кровь, ткань органов, моча, кал и др.). Авторадиография — метод получения фотографических изображений в результате действия на фотоэмульсию излучения радиоактивных элементов, находящихся в исследуемом объекте.

Сущность метода авторадиографии сводится к следующему: 1. 2. 3. 4. Нейтронно-активационный анализ является высокочувствительным методом определения ультрамикроколичеств стабильных изотопов в различных биологических материалах (кровь, лимфа, ткани различных органов). Он заключается в том, что исследуемый материал подвергается воздействию в условиях ядерного реактора потока нейтронов. В результате этого образуются радиоактивные продукты, которые затем подвергаются радиохимическому анализу и радиометрии.

Радиоиммунологический метод анализа (РИА) позволяет быстро и надежно определять содержание белков в биологических жидкостях и тканевых экстрактах, а также лекарственных препаратов и различных органических соединений. В радиоиммунологическом анализе сочетается специфичность, свойственная реакциям антиген–антитело, с чувствительностью и простотой, что дает применение радиоактивной метки. Для проведения РИА необходимо иметь соответствующие антисыворотки и меченые радиоактивной меткой антигены.

Функцию метки антигенов выполняет радиоактивный изотоп — обычно I 125 или Н 3 . Эта метка используется затем для обнаружения присутствия связанного комплекса. При проведении радиоиммунологического анализа гормонов и других биологически важных соединений используют готовые стандартные коммерческие наборы реагентов, выпускаемые многими фирмами.

Использование радиоактивных изотопов и ионизирующих излучений для диагностики болезней и лечения животных Радионуклиды и ионизирующее излучение для диагностических и лечебных целей успешно и широко применяется в медицине. В ветеринарии эти способы пока еще мало доступны для практического использования. А.Д. Белов (1968) создал глазной аппликатор и разработал методику его применения при заболевании глаз у животных. С помощью аппликатора, заряженного Р 32 и Sr 89 , были получены положительные результаты при язвенных и инфекционных конъюнктивокератитах, васкуляризации роговицы у телят и собак.

Радиоактивные изотопы, используемые для диагностики, должны отвечать ряду требований: иметь малый период полураспада и малую радиотоксичность, возможность для регистрации их излучений, характерные биологические свойства (органотропность) при исследовании различных систем и органов. Так, для определения интенсивности формирования костной мозоли и выявления очагов пониженной минерализации при различных патологических состояниях используют Ga 67 , который участвует в минеральном обмене костной ткани; Sr 85 и Sr 87 — для диагностики первичных и вторичных опухолей скелета, остеомиелита.

Радиоизотопные методы можно использовать для определения скорости кровотока, объема циркулирующей крови, плазмы и эритроцитов. Они позволяют определить минутный объем сердца, объем крови, циркулирующей в сосудах легких, тканевого и коронарного кровотока. С помощью радиоактивных газов определяют функциональное состояние всех компонентов внешнего дыхания — вентиляции, диффузии в легочном кровотоке.

Изотопный метод оказался единственно эффективным при исследованиях водного обмена в норме, нарушений обмена веществ, а также инфекционной и неинфекционной патологии, сопровождающейся отеками и другими изменениями.

Широкое применение в клинической практике получило сканирование исследуемых органов — селезенки, печени, почек, поджелудочной железы и т.д. При помощи этого метода можно получить 'карту' распределения радиоактивного изотопа в исследуемом органе и судить о функциональном состоянии последнего.

Лечебное применение радиоизотопов основано на их биологическом действии.

Поскольку наиболее радиопоражаемы молодые, энергично размножающиеся клетки, то радиотерапия оказалась эффективна при злокачественных новообразованиях.

Радиометрия объектов ветеринарного надзора В связи с развитием атомной индустрии и широким использованием атомной энергии в народном хозяйстве появились потенциальные источники загрязнения искусственными радионуклидами окружающей среды, особенно за счет выбросов радиоактивных продуктов, перерабатывающими атомными предприятиями, атомными электростанциями и аварийными ситуациями на них. В целях профилактики повышения естественных фоновых величин радиоактивности систематически проводится контроль уровней радиации окружающей внешней среды. В объектах ветеринарного надзора (фураж, водоемы, рыба, мясо, молоко, яйца и т.д.) эту работу выполняет ветеринарная радиологическая служба.

Задачей радиометрической и радиохимической экспертизы являются: Определение радиоактивности в объектах ветеринарного надзора включает отбор и подготовку проб к радиометрии и радиохимическому анализу. Как в обычных условиях, так и при аварийных ситуациях для отбора проб определяют контрольные пункты, более полно отражающие характеристику данного района, с тем, чтобы взятые пробы были наиболее типичными для исследуемого объекта. На исследование рекомендуется брать среднюю пробу. Для этого каждый объект берут в нескольких равных повторностях (не менее трех). Пробы нумеруют и составляют опись, которую прилагают к сопроводительной в лабораторию. На взятые пробы составляют акт в двух экземплярах, в котором указывают: кем взяты пробы (учреждение, должность, фамилия); место и дату отбора проб; название продукта; куда направляют пробы, цель исследования. Один экземпляр оставляют в хозяйстве для списания взятых проб.

Присланный материал перед взятием средней пробы тщательно перемешивают.

Величина средней пробы должна быть достаточной для надежного определения того или иного радионуклида. В целях концентрации пробы проводят минерализацию.

оценка авторских прав цена в Липецке
оценка квартиры для наследства в Белгороде
оценка имущества для нотариуса в Москве
дипломные работы на заказ, рефераты и авторские курсовые работы

Подобные работы

Аутоиммунные болезни животных

echo "Аутоиммунизация организма тесно связана с нарушением иммунной толерантности, т.е. состояния ареактивности иммунной системы по отношению к антигенам своих органов и тканей. Механизм аутоиммунных

Изотопы и радиометрия объектов ветеринарного надзора

echo "Наиболее важные из них — углерод (С 14 ) и тритий (Н 3 ). Естественные радиоактивные вещества широко распространены во внешней среде. Это в основном долгоживущие изотопы с периодом полураспада 1

Этиология, диагностика, профилактика и лечение гипоавитаминозов норок

echo "Животные нуждаются в получении извне с кормом примерно 20 витаминов. Наиболее изученными и имеющими важное значение являются витамины A, D, E, R, C, B 1 , B 2 , PP и B 12 . Витамины оказывают о

Развитие артериальной системы позвоночных

echo "Однако у большинства ныне живущих челюстноротых присутствует только пять нормально развитых жаберных щелей и брызгальце, т.е. потенциально им требуется шесть пар артериальных дуг. Вначале у зар

Обезроживание взрослого крупного рогатого скота

echo "Большое количество травм при крупногрупповом содержании животных наносится рогами. Поэтому задача ветеринарных специалистов хозяйств состоит в создании комолых стад. Было бы целесообразно иметь

Черно-пестрая порода крупного рогатого скота

echo "Родиной черно-пестрого скота, распространенного в разных странах мира, является Голландия. Благоприятные географические и климатические условия, а также возросший спрос на продукты животноводст