Пути поступления радионуклидов в организм животных
В организм животных радионуклиды поступают через желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути и через поверхность кожи. Если проницаемость кожи для радионуклидов принять за единицу, то в таком случае через дыхательные пути проникает радионуклидов в 10 000 раз больше, а через пищеварительный тракт – в 10 000 000 раз больше, чем через кожные покровы. Поэтому наибольшее значение следует придавать поступлению радионуклидов в организм животных и человека через пищеварительный тракт.
По данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации, полученным при изучении миграции радионуклидов после испытаний ядерного оружия, молоко оказывалось главным источником радиоактивного йода-131. Молоко, мясо и продукты их переработки являются основным источником поступления в организм человека цезия-137 (60-80%), а также стронция-90 (40-60%) с пищей.
Превалирующее значение в накоплении радионуклидов в организме животных имеет фактор радиоактивного загрязнения кормов. Потребление же воды, даже из загрязнённых источников, не вносит столь значительного вклада в накопление радионуклидов в организме животных. Эти же данные многократно подтверждены наблюдениями в зоне, непосредственно прилегающей к территории Чернобыльской АЭС.
Всасывание минеральных веществ в пищеварительном тракте животных зависит от физико-химических свойств радионуклидов и их биологической значимости, способности включаться в метаболические циклы. При этом радионуклиды в желудочно-кишечном тракте одновременно и адсорбируются, и в какой-то мере всасываются и выделяются. Эти процессы динамически взаимосвязаны, неразделимы и непрерывны.
Начальный этап пищеварения сопряжён с интенсивным выделением различных пищеварительных соков и интенсивным же перемешиванием пищи с соками. Образуется так называемый химус. Перемешивание химуса и его длительное пребывание в желудке обеспечивает переход в жидкую фазу химуса радионуклидов, адсорбированных на поверхности растения либо находящихся непосредственно в самом растении. Во всех отделах желудочно-кишечного тракта животных радионуклиды способны абсорбироваться, хотя и специфически и неоднозначно для каждого отдела. Так, в полости рта и пищеводе из-за кратковременного пребывания пищи радионуклиды практически не «усваиваются». Только у жвачных в рубце происходит усвоение радионуклидов йода, натрия, молибдена.
Самое активное всасывание радионуклидов осуществляется в кишечнике, особенно в подвздошной кишке (более 50%), что обусловлено длительностью пребывания химуса и высокой скоростью всасывания нуклидов в данном отрезке кишечника.
Одновременно с абсорбцией происходят и процессы экскреции, как отмечалось выше, благодаря тому, что часть радионуклидов, поступивших в кровеносное русло, выделяется с пищеварительными соками или переносится путём диффузии через слизистую в просвет желудочно-кишечного тракта. Например, если принять общую экскрецию стронция-90 за 100%, то на долю тонкого кишечника приходится около 65%, на долю желудка – 18%, а толстого отдела кишечника – 17%.
Следует всё же отметить, что показатели абсорбции-экскреции строго зависимы также от возраста и вида животных, от характера их кормления, от физических нагрузок, которые испытывают животные.
Многочисленные опыты, а также изучение последствий аварий на ядерных объектах позволили детально конкретизировать закономерности накопления и распределения в организме животных основной группы радионуклидов.
Было показано, что загрязнение радиоизотопами щитовидной железы, мышц, крови животных происходит за счёт радиоактивного йода, а в печени и скелете «складируются» преимущественно стронций, лантан, молибден, барий.
Определение степени загруженности радиоизотопами органов и тканей имеет значение для использования их в питании человека и формировании так называемых пищевых цепочек. Самая высокая концентрация стронция обнаруживается в скелете (раз в 10 выше, чем в мышцах). Также в 2-5 раз выше, чем в мышцах, определяется концентрация стронция в почках, лёгких и печени (субпродукты).
В послечернобыльской ситуации производственники, получающие животноводческую продукцию, сталкиваются с ситуацией длительного, хронического поступления радионуклидов в организм животного. Накопление радионуклидов в организме животных варьируется в широких пределах. Особенно высокое накопление радионуклидов происходит в организме молодых животных, оно в 6-7 раз превышает темп накопления в организме взрослых животных.
Если проследить накопление стронция в скелете, то в первые месяцы жизни оно идёт очень интенсивно и так продолжается 3-4 месяца. Затем наступает период так называемого равновесного состояния, когда, несмотря на продолжающееся поступление радионуклидов в организм, содержание стронция в скелете уже не увеличивается. Считают, что каждая новая порция стронция-90 уравновешивается стронцием, который выводится из организма в результате обменных процессов. Подобное равновесие у молодых животных наблюдается только спустя год после начала поступления стронция.
Поступление и фиксация стронция-90 в скелете животных пропорциональна уровню насыщения пищи кальцием. Однако профилактическое значение весомо только тогда, когда в организме имеется дефицит кальция. При кальциевом равновесии минеральные кальциевые добавки существенно не влияют на динамику фиксации радионуклида стронция.
После прекращения поступления стронция в организм животного он более активно выводится из тканей и мышц, но гораздо медленнее (в 5-10 раз) из костного мозга.
Закономерности накопления изотопов цезия в организме животных принципиально такие же, однако накапливается цезий в мягких тканях и мышцах. Важно то, что равновесное состояние наступает после поступления цезия в организм животного спустя 1 месяц. Особенно высокие концентрации цезия накапливаются в организме тех животных, которые преимущественно питаются калийсодержащей (а значит, и цезийсодержащей) пищей.
Динамика выведения цезия из организма различных животных также неодинакова. Так, треть изотопа, поступившего в мышцы крупного рогатого скота, выводится из организма спустя 3 дня, а остальной – спустя 2 месяца. У кур 90% всего изотопа выводится около 4 дней, и только 10% - на протяжении 26 дней.
Экскреция радионуклидов из организма животных осуществляется преимущественно через желудочно-кишечный тракт, и лишь изотопы йода выводятся в основном почками.