Загрязнение окружающей среды стронцием-90

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Фармацевтический факультет

Кафедра фармацевтической химии и фармацевтической технологии

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

"Загрязнение окружающей среды стронцием-90"

Исполнитель:

Шикунова Нина Сергеевна

ВОРОНЕЖ

2015

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 ч 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 137Сs, 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;

· атмосфера -- водоемы -- питьевая вода -- человек;

· атмосфера -- водоемы -- гидробионты -- рыба -- человек;

· сточные воды -- почва -- растения -- 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 ч 12 Ки 90Sr на 1 г Ca). Накопление достигает 300 ч 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 из-за 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 из-за 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 загряз- нения 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 ДВ, значения которых рассчитывают по результатам измерений удельной активности Sr-90 и Cs-137 в пробе.

Таблица 1 - Пределы допустимого содержания радионуклидов в ЛРС/ЛРП

Заключение

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".

2. Бударников В.А., Киршин В.А., Антоненко А.Е. Радиобиологический справочник. - Мн.: Уражай, 1992. - 336 с.

3. Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). - Сыктывкар, 2009 - 120 с.

Размещено на Allbest.ru