Содержание к диссертации
Введение
1 Современные подходы к обеспечению радиационной безопасности 8
1.1 Проблемы радиационной безопасности других видов кроме человека 10
1.2 Система дозиметрических единиц 12
1.3 Референтные животные и растения 14
1.4 Эффекты облучения биоты 18
1.5 Референтные диапазоны мощности дозы облучения биоты 26
1.6 Восточно-Уральский радиоактивный след 27
1.7 Методы оценки доз внутреннего облучения животных 32
2 Материалы и методы 39
2.1 Разработка неразрушающего метода измерения удельной активности 90Sr в скелете мышевидных грызунов 39
2.1.1 Измерение удельной активности 90Sr с помощью ТЛ-детекторов 41
2.1.2 Измерение скорости счета -частиц с поверхности кости 43
2.1.3 Радиометрия озоленных проб 46
2.1.4 Оценка численных значений коэффициентов конверсии 49
2.1.5 Выводы по разделу 2.1.. 56
2.2 Расчет доз облучения мышевидных грызунов за счет инкорпорированного 90Sr 57
3 Биокинетическая модель метаболизма стронция для мышевидного грызуна .66
3.1 Обзор и анализ радиобиологических и радиоэкологических данных 66
3.2 Компартменты биокинетической модели 72
3.3 Параметры биокинетической модели 74
3.4 Выводы по разделу 3 86
4 Дозиметрическая модель 87
5 Результаты оценки доз облучения мышевидных грызунов, обитающих на территории ВУРСа 93
5.1 Оценка доз облучения органов и тканей животных, черепа которых хранятся в коллекции ИЭРЖ УрО РАН 93
5.2 Оценка доз облучения мышевидных грызунов, обитающих на территории с различным уровнем загрязнения .. 101
Выводы 104
Список сокращений и условных обозначений 106
Список литературы
- Система дозиметрических единиц
- Референтные диапазоны мощности дозы облучения биоты
- Оценка численных значений коэффициентов конверсии
- Оценка доз облучения мышевидных грызунов, обитающих на территории с различным уровнем загрязнения
Введение к работе
диссертационного совета Шандала Наталия Константиновна
Актуальность работы
До недавнего времени проблема безопасности живой природы при воздействии ионизирующего излучения рассматривалась на основе подхода, предполагающего, что соблюдение дозовых пределов облучения, установленных для человека, является достаточной гарантией защиты других биологических видов (биоты) (МКРЗ 60). Однако в конце 1990-х годов ряд ведущих специалистов высказали сомнения в достаточности так называемого антропоцентрического подхода для обеспечения радиационной безопасности окружающей среды (Pentreath, 1999, Strand, 2000, Brchignac, 2003, Pentreath, 2002, Алексахин, 2004). В частности указывалось на ограниченность рассмотрения среды деятельности человека и отсутствие согласованного подхода к защите окружающей среды на основе антропоцентризма. В целом соглашаясь с аргументами критиков антропоцентрического подхода, МКРЗ в своих новых рекомендациях расширяет систему радиологической защиты и включает в ее задачи защиту окружающей среды (МКРЗ 103, МКРЗ 108).
Одной из наиболее значимых радиационных аварий в истории человечества была авария на ПО «Маяк» 1957 г., приведшая к образованию Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС). Обширная территория ВУРСа была загрязнена спектром кротко- и долгоживущих радиоактивных изотопов (Никипелов, 1989; Волобуев, 2004; Романов, 1993). Начиная с 1990-х годов, в рамках ряда проектов и научных тем были поставлены и выполнены следующие задачи: определены уровни, масштабы и характер радиоактивного загрязнения в начальный период после аварии 1957 г.; определены современные уровни загрязнения; установлены закономерности миграции радионуклидов, перераспределения и накопления их в отдельных компонентах экосистемы (Чуканов, 1996; Позолотина, 2008). Различными научными коллективами были проведены работы по оценке влияния радиоактивного загрязнения как на здоровье человека (Аклеев, 2012), так и на состояние биоты, обитающей на загрязненных территориях (Алексахин, 2001, Любашевский, 2010; Большаков, 2012 и др.).
В то же время, дозиметрии диких животных, в частности мелких млекопитающих, достаточного внимания не уделялось, эта задача является актуальной в настоящее время.
В связи с тем, что по прошествии значительного периода времени после аварии основной вклад в дозу облучения на территории ВУРСа вносит 90Sr, который является остеотропным элементом с замедленным выведением из костной ткани, в первую очередь необходимо выполнить оценки доз облучения от этого радионуклида.
Цель
Разработать методологию оценки кумулятивных доз внутреннего облучения органов и тканей мышевидных грызунов в условиях хронического поступления радионуклида 90Sr.
Задачи
-
Разработать биокинетическую модель метаболизма стронция для мышевидного грызуна.
-
Разработать дозиметрическую модель мышевидного грызуна для оценки доз облучения за счет инкорпорированного 90Sr, рассчитать дозовые коэффициенты, связывающие удельную активность скелета и дозы на органы и ткани.
-
Разработать неразрушающий метод определения удельной активности 90Sr в костях мышевидных грызунов и определить ее параметры. Провести измерения удельной активности 90Sr в черепах мышевидных грызунов с территории ВУРСа, хранящихся в коллекции ИЭРЖ УрО РАН.
-
Оценить дозы внутреннего облучения органов и тканей мышевидных грызунов, обитающих на территории ВУРСа.
Научная новизна
1. Впервые разработана биокинетическая модель метаболизма стронция для мышевидного грызуна, включающая пять компартментов и 11 постоянных перехода между ними.
2. Впервые проведена оценка доз внутреннего облучения органов и тканей мелких млекопитающих на ВУРСе.
Теоретическая значимость
-
Исследованы биокинетические закономерности накопления 90Sr в случае острого и хронического перорального поступления, на основе которых разработана биокинетическая модель метаболизма стронция для мышевидного грызуна.
-
Полученные оценки доз облучения мышевидных грызунов с территории ВУРСа могут быть использованы для анализа имеющихся данных о последствиях облучения мелких млекопитающих с целью изучения зависимости доза-эффект.
Практическая значимость
-
Разработана методология неразрушающей радиометрии целостной кости, позволяющая оценивать удельную активность 90Sr в скелете мышевидных грызунов.
-
Получены данные об облучении мышевидных грызунов, обитающих на территории ВУРСа, необходимые для обоснования и оптимизации мер по обеспечению радиационной безопасности биоты.
-
Разработанный алгоритм оценки доз облучения мелких млекопитающих на основе биокинетической модели и дозовых коэффициентов, связывающих удельную активность скелета и дозы на органы, применим для использования в радиоэкологических исследованиях и радиобиологических экспериментах.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Разработанная биокинетическая модель метаболизма стронция для мышевидного грызуна, включающая 5 компартментов и 11 постоянных перехода, позволяет оценивать динамику накопления 90Sr в организме мышевидных грызунов в случаях как однократного, так и хронического поступления.
2. Использование рассчитанных коэффициентов перехода от удельной активности 90Sr в скелете к накопленной дозе облучения позволяет определять дозы внутреннего облучения органов и тканей мышевидного грызуна за счет инкорпорированного 90Sr.
3. Современные накопленные дозы облучения скелета мышевидных грызунов, обитающих в наиболее загрязненной части ВУРСа, могут достигать 275 мГр и для отдельных видов в среднем составляют 160 мГр. Мощности доз современного облучения мышевидных грызунов, обитающих на ВУРСе, могут составлять 1 мГр/сут и более, что превышает референтный уровень МКРЗ.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: 14-th International Congress on Radiation Research. August 28 – September 1, 2011 Warsaw, Poland; Международная научная конференция «Малые дозы, посвященная 25-летию Института радиобиологии НАН Беларуси» (Гомель, 26-28 сент.2012 г.); Экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный – 2012» (Екатеринбург, 2012); 13th International Congress of the International Radiation Protection Association, Glasgow. 2012; Всероссийская конференция молодых ученых "Экология: теория и практика", посвященная году окружающей среды в странах СНГ г.Екатеринбург, 15 - 19 апреля 2013 г.; The 40th Annual Meeting of the European Radiation Research Society, Dublin, 2013.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 статьи в научных журналах по перечню ВАК, 3 статьи в других изданиях, 4 тезисов докладов на российских и международных конференциях.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 119 страницах текста, содержит 17 таблиц и 45 рисунков. Библиографический список включает 118 источников, в том числе 59 на английском языке.
Система дозиметрических единиц
До конца прошлого столетия специалистами в сфере радиационной безопасности считалось достаточным рассматривать ситуации облучения с точки зрения обеспечения радиационной безопасности человека. Воздействие на другие виды живых организмов учитывалось с точки зрения последующего воздействия на человека, например, в случае употребления в пищу радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных продуктов. Такой подход, названный антропоцентрическим и кратко гласящий, что обеспечение дозовых пределов облучения, установленных для человека, является достаточной гарантией защиты всех основных видов биоты, нашел отражение в рекомендациях авторитетных международных организаций, в частности МКРЗ, действовавших до 2007 г. [1,19]. Однако в конце 1990-начале 2000-х годов ряд ведущих специалистов высказали сомнения в достаточности антропоцентрического подхода для обеспечения радиационной безопасности окружающей среды [2,5,20-24].
Как считал Бречиньяк [5], антропоцентрический подход рассматривает окружающую среду только с точки зрения проблем, касающихся человека, и это не может обеспечить защиту всей биоты во всех ситуациях. Например, то, что человек, находящийся в конце пищевой цепи, не подвергается воздействию доз, превышающих дозовые пределы, не исключает, что биота на нижних уровнях цепи подвергается воздействию больших доз. Делистрати [22] считает, что радиологические эффекты, специфичные для биоты, могут возникать из-за путей облучения, не имеющих аналогов для человека, большей радиочувствительности или косвенно через взаимодействие внутри экосистем. Поэтому концепции и принципы, разработанные для радиационной защиты человека, не могут напрямую распространяться на окружающую среду, требуется новое, более широкое рассмотрение проблемы. Пентриз [2] также указывает, что в любой ситуации, дозы, которые получает человек, будут отличаться от доз, получаемых другими организмами. Принятие подробной системы защиты окружающей среды поможет более эффективно использовать существующие данные о радиационных эффектах. Некоторые авторы указывают, что существует несоответствие между сложившейся во многих странах системой экологической безопасности от нерадиационных воздействий (химических) и радиационной безопасности [24]. Она не отражает современные социальные, политические и юридические тенденции, так как регулирует защиту окружающей среды только косвенно [21].
В целом, доводы в пользу экоцентрического (или биоцентрического) подхода могут быть сведены к следующим положениям: - человек только вершина пищевой цепочки, на более низких уровнях которой безопасность живых организмов может быть не обеспечена; - не исключены радиологические эффекты, специфичные для биоты; - необходимость гармонизации экологического законодательства; - окружающая среда это не только среда обитания человека. В рекомендациях, вышедших в 2007 г., МКРЗ [8] впервые делает шаг навстречу специалистам, считающим, что требуется разработка специальных мер обеспечения радиационной безопасности других видов кроме человека.
Радиологическая защита окружающей среды, в частности биоты, может базироваться на тех же принципах, что и защита человека. В том числе сюда включается анализ ситуации облучения на основе исследования источников и путей облучения, оценки доз и мощностей доз облучения и других параметров. Защита как человека, так и биоты может строиться на требовании соблюдения референтных и предельных доз, которые устанавливаются как с учетом ожидаемых отрицательных эффектов, так и с учетом затрат на проведение защитных мероприятий.
Развитие современной концепции радиационной безопасности ставит перед исследователями ряд актуальных задач, таких как масштабные исследования по радиоэкологии многих видов биоты, определение подходов в оценке допустимого облучения живых организмов, внедрение нормативов ограничения облучения растений и животных и т.п. [25]. Одной из задач является методология оценки доз внутреннего облучения от инкорпорированных радионуклидов, что особенно актуально для ситуаций, когда произошло радиоактивное загрязнение территорий.
Базовая терминология и основные понятия и подходы, используемые в радиационной безопасности и дозиметрии человека, описаны в [8,18,26,27].
В современной дозиметрии характеристикой воздействия ионизирующего излучения является поглощенная доза, определяемая как отношение энергии, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объёме, к массе вещества в этом объёме. Доза в органе или ткани биологического объекта – отношение полной энергии, переданной органу или ткани, к их массе.
Отдельно рассматривается внутреннее и внешнее облучение. Доза внешнего облучения зависит от: мощности источника излучения, взаимного расположения источника излучения и мишени, расстояния между источником и мишенью, энергии излучения источника, типа излучения (электроны, фотоны, нейтроны) и др.
Доза внутреннего облучения зависит от: скорости поступления радионуклида в организм и скорости его выведения, распределения радионуклида между органами и тканями, энергии излучения, взаимного расположения органов.
Очевидно, что при одинаковых условиях облучения дозы облучения разных индивидов могут быть разными. Для унификации процесса расчета дозы для человека предложены так называемые условные (референтные) мужчина и женщина. Под этими понятиями понимаются идеализированные объекты с определенными в контексте радиационной защиты анатомическими и физиологическими характеристиками. Характеристики условных мужчины и женщины приведены в Публикации МКРЗ 89 [28], и включают в себя массу, геометрические размеры, массы и размеры органов, скорость дыхания в различных условиях и пр. Наборы значений приведены для индивидуумов обоих полов различного возраста: новорожденный, 1 год, 5 лет, 10 лет, 15 лет, взрослый. Дальнейшим развитием этого подхода стали предложенные в последнее время воксельные фантомы человека [29]. Воксельный фантом представляет собой цифровую трехмерную модель организма, составленную из элементарных ячеек с определенными физическими параметрами каждого элемента объема.
Чтобы учесть различную биологическую эффективность разных типов излучения, вводится взвешивающий коэффициент для излучений wR. Поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, называется эквивалентной дозой. Идеализированный субъект, для которого эквивалентные дозы в органах или тканях рассчитаны путем усреднения соответствующих доз для условного мужчины и условной женщины, называется условным (референтным) человеком. Эквивалентные дозы для условного человека используются для расчета эффективной дозы путем умножения этих доз на соответствующие взвешивающие коэффициенты для тканей. Эффективная доза используется в качестве меры ущерба от стохастических эффектов облучения. Значения взвешивающих коэффициентов для органов и тканей выбраны так, чтобы при равномерном облучении по всему телу эффективная доза была численно равна эквивалентной. Таким образом, эффективная доза приводит все возможные случаи неравномерного (внешнего или внутреннего) облучения тканей и органов человека к эквивалентному по ущербу равномерному облучению: облучению с равными эффективными дозами соответствуют равные ущербы.
Референтные диапазоны мощности дозы облучения биоты
Последствия облучения инкорпорированным 90Sr мышевидных грызунов изучались на примере популяций, обитавших на территории ВУРСа. В обзоре Р.М. Алексахина и соавторов [14] сделана оценка доз облучения в первый год после аварии. За счет короткоживущих радионуклидов поглощенная доза могла достигать 10 Гр. Авторы обзора предполагают, что мелкие млекопитающие ВУРСа в первый год получили летальные дозы. Поглощенная доза облучения красного костного мозга составляла 68 мкГр в 1962 г. и 5 мкГр в 1981 г. в расчете на 1 кБк/м2 по 90Sr, то есть на территории с уровнем загрязнения 90Sr 120 МБк/м2 соответствующие дозы облучения были равны 8,7 и 0,7 Гр. Такие дозы облучения привели к радиационным эффектам как на уровне организма, так и на уровне популяции. На уровне организма зарегистрированы: изменения в составе крови, массе, длине тела и других морфологических показателей. На популяционном уровне обнаружены: сокращение продолжительности жизни, снижение выживаемости за время зимовки и уменьшение репродуктивного потенциала.
В исследованиях, проводившихся через несколько десятилетий после 1957 г., когда уровни облучения снизились, у мелких млекопитающих был выявлен ряд нелетальных эффектов. Изучение основного биологического эффекта – адаптации мышевидных грызунов, – представлено в работах [14,36-38]. Интересные выводы были получены при исследовании популяции слепушонки обыкновенной, которая отличается большой степенью оседлости. Было установлено, что у этого вида не увеличивается частота аберрантных клеток [39], отсутствуют патологические сдвиги и признаки угнетения реактивности в состоянии иммунной и кроветворной систем, отмечается активация иммунной системы и полноценность противоинфекционного иммунитета [15,38,40]. Любашевским Н.М. [38] был сделан вывод о развитии радиоадаптации у слепушонки обыкновенной (Ellobius talpinus) – подземного грызуна.
Наземные полёвки и мыши успешно заселяют неблагоприятную среду, поддерживают плотность населения на уровне не ниже, чем в контроле. У этих животных обнаруживаются морфологические изменения строения черепа, те или иные отклонения в картине крови, в цитогенетике (повышена частота хромосомных аберраций, микроядер), признаки угнетения иммунитета и другие нелетальные эффекты [15,16,38,40-48].
Таким образом, обзор результатов исследований последствий воздействия облучения мелких млекопитающих 90Sr свидетельствует о широком спектре проводимых исследований. Получены интересные радиобиологические данные, как в лабораторных, так и полевых условиях. В то же время, в большинстве исследований оценки доз облучения животных не проведены. В отдельных работах приведены приблизительные оценки доз, которые требуют уточнения. Важной задачей развития исследований эффектов облучения биоты ВУРСа является восстановление доз облучения органов и тканей, в первую очередь за счет инкорпорированного 90Sr.
В 2008 году МКРЗ впервые предложила величины дозы и мощности дозы, с которыми можно соотносить облучение биоты. Известные данные о зависимости доза-эффект в определенной степени противоречивы, плохо согласуются, если рассматривать конкретные уровни доз облучения. В частности, это вызвано отсутствием единого подхода к оценке доз облучения биоты. Поэтому МКРЗ предлагает использовать не уровни, а диапазоны доз облучения. МКРЗ проанализировала большой массив опубликованных данных по радиационным эффектам для биоты, определила уровни мощности дозы и соответствующие эффекты, встретить которые в окружающей среде маловероятно, и эффекты, которые можно ожидать при естественном природном фоне облучения.
На основе такого анализа МКРЗ [7] предложила референтные диапазоны мощности дозы (РДМД, derived consideration reference levels) для отдельных референтных растений и животных. При установлении РДМД учитываются известные ожидаемые биологические эффекты для этого типа организмов, от которых можно отталкиваться при оптимизации защиты окружающей среды. Каждый из РДМД рассматривается как диапазон мощностей доз, в котором существует некоторая вероятность вредоносных эффектов ионизирующего излучения для отдельных представителей данного типа референтных животных или растений. В ситуациях планируемого и существующего облучения не должно происходить облучение биоты мощностями доз выше верхней границы РДМД. Облучение ниже нижней границы не представляет опасности. Ситуации, когда мощность дозы облучения биоты находится в пределах РДМД, требуют оптимизации защиты биоты. Принятые МКРЗ значения РДМД приведены на Рисунке 1.4. 29 сентября 1957 г. на производственном объединении «Маяк» произошла авария. Нарушение системы охлаждения вследствие коррозии и выхода из строя средств контроля в одной из емкостей хранения отходов объемом 300 м3 обусловило саморазогрев хранившихся там 70-80 т высокоактивных отходов преимущественно в форме нитратно-ацетатных соединений. Испарение воды, осушение остатка и разогрев его до температуры 330-350 0С привели к взрыву содержимого емкости [11,12]. За рубежом эта авария известна как Кыштымская, по названию близлежащего города [49].
По оценкам специалистов ПО «Маяк», взрывом в окружающую среду было выброшено около 7.41017 Бк (20 млн Ки) радиоактивных веществ. Большая часть радиоактивного материала была рассеяна на территории, непосредственно прилегающей к аварийному объекту. На промплощадке ПО «Маяк» осело около 90% суммарной активности, содержавшейся в емкости; радиоактивные материалы общей активностью 2 млн Ки были рассеяны ветром в северо-восточном направлении, что привело к радиоактивному загрязнению части территорий Челябинской и Свердловской областей, сформировав Восточно-Уральский радиоактивный след [12,50] (Рисунок 1.5).
Оценка численных значений коэффициентов конверсии
В качестве основы построения биокинетической модели служили опубликованные экспериментальные данные по удержанию 90Sr в скелете лабораторных животных, полученные различными учеными. Работы по изучению накопления 90Sr в организме диких животных также были рассмотрены, однако число таких исследований было незначительно. Поиск публикаций результатов исследований проводился с применением специализированных ресурсов PubMed, ScienceDirect, Web of Sciences, E-library и др. по ключевым словам «мышь», «стронций», «удержание» и др [97]. Кроме того использованы данные, представленные в монографиях, посвященных данной тематике.
Проанализированы результаты экспериментов с лабораторными мышами и крысами. Данные по другим мелким млекопитающим (кролики, собаки и т.п.) не рассматривались. При анализе публикаций особое внимание уделялось результатам изучения зависимости удержания стронция в скелете и в организме в целом от времени после начала поступления. Рассматривались опыты как с однократным введением, так и с фракционированным и пролонгированным поступлением. Всего список публикаций, использованных для анализа, составил более 20 источников.
В исследованиях с одноразовым введением изотопов стронция получены следующие результаты.
В ряде экспериментов исследовано удержание стронция в организме крыс в первые часы и дни после введения. В работе [98] самцам крыс внутрибрюшинно вводили 90Sr (1,5-30 мкКи/г). На первый и пятый день после одноразового введения в бедренной кости было обнаружено 4,0±0,1 и 4,3±0,2 % (со стандартным отклонением) введенного стронция соответственно. В этой работе было принято, что накопление во всем скелете в двадцать раз превышает накопление в бедренной кости, т.е. на первый день составляет 79%. По данным исследования [98] в скелете крыс через шесть часов после внутрибрюшинного введения содержание 90Sr составляет 52,5%, на второй день – примерно 82%. Подобное высокое содержание стронция было показано в статье [99]. В этой работе исследовалось влияние гормонов на выведение 90Sr из организма крыс двухмесячного возраста после внутрибрюшинного введения. В контрольной группе за первые сутки выведение составило 11,4% от введенной активности 90Sr, за первые четверо суток – 15,3%. В то же время, в работе [100] при исследовании влияния сульфатов на удержание 85Sr после введения через зонд в организме самцов крыс в контрольной группе на вторые сутки содержание стронция в скелете составило 20-30%. Также в статье было показано, что сульфаты натрия, магния, кальция и бария эффективно минимизировали абсорбцию 85Sr из ЖКТ крыс.
Данные по удержанию стронция в организме мышей в начальный период времени после введения представлены в работах [101,102]. В первые сутки после введения лабораторным мышам 85Sr через зонд в виде раствора SrCl2 содержание в скелете составляло 7,8% от введенного, а содержание радионуклида в ЖКТ упало до одного процента [102]. Содержание в мягких тканях в первые часы после введения было порядка 10% и быстро снижалось до долей процента. Авторы обзора [101] приводят более высокие оценки удержания стронция. Так, после внутрибрюшинного введения через 4-6 часов в скелете мышей обнаруживается 37,8% введенного 90Sr.
Удержание стронция в скелете мышей в более поздние сроки после введения составило на четвертый день – 42,6% на шестнадцатый – 17,8% по данным обзора [101]. В работе [103] исследовалось влияние различных веществ на скорость выведения стронция из организма самцов мышей линии CBA возраста 75-80 дней после внутрибрюшинного введения. После корректировки с учетом распада удержание 85Sr в организме контрольных животных составило 54,0, 41,1 и 35,1% от введенного на третий, четырнадцатый и девяностый дни соответственно. Похожие результаты были получены в работе [104], где исследовалось влияние температуры окружающей среды на удержание 85Sr в организме взрослых самцов мышей линии СВА. В контрольной группе, содержавшейся при температуре 24С после внутрибрюшинного введения 85Sr, удержание составляло 47,2±1,5, 36,7±0,8 и 30,3±0,8 на третий, четырнадцатый и тридцатый дни соответственно. В группе, содержавшейся при температуре 4С, удержание было ниже и составило 35,5±1.9, 27,4±1.3 и 20,4±1,0 в те же сроки после введения. Снижение удержания стронция в условиях низкой температуры окружающей среды также было показано в работе на крысах [105].
Более низкие оценки были получены в исследовании [68]. В этой работе стронций вводили лабораторным мышам линии СВА внутрибрюшинно в виде хлорида. Разовое поступление составляло 7500 Бк. На пятый и четырнадцатый день содержание в бедренной кости составляло 61 и 39 Бк или 0,81 и 0,52% от введенного соответственно. При этом в скелете накапливалось 2411 и 1576 Бк или 32 и 21% от введенного соответственно.
В работе [106] после внутривенного введения 0,74 кБк/г мышам линии СЗН/Н за первую неделю из организма было выведено 54% 89Sr, со второй по восьмую неделю - 20%. При введении 74,0 кБк/г выведение в первую неделю оставалось на том же уровне, в период 2-8 неделя - составило 16%. В работе [107] исследовалось влияние гормонов на выведение стронция из организма самцов мышей СВА возраста 65-70 дней после внутрибрюшинного введения 0,8 мкКи 90Sr и 85Sr в виде Sr(NC 3)2. На двадцатый день содержание стронция в теле падает примерно до 20%, на шестидесятый - до примерно 15%.
В работе [108] представлены данные по удержанию 85Sr в организме самцов мышей. При этом сравнивалось удержание в зависимости от возраста животных. Было получено, что на двадцатый день в организме животных старшего возраста (введение на 168-й день жизни) депонировано примерно 22% от введенной активности радионуклида, на шестидесятый - 15%, что совпадает с результатами [107]. У молодых животных (введение в возрасте 30 дней) удержание было выше и составляло примерно 45 и 35% соответственно.
В работе [109] исследовалось влияние содержания различных элементов в диете на удержание стронция в организме самок гибридных мышей после инъекции 85Sr в десятинедельном возрасте. Было получено, что в контрольной группе, получавшей стандартное питание, удержание в организме на 24-й день составило 38,1±4,9% (со стандартным отклонением). Снижение содержания фосфора в диете приводило к существенному уменьшению удержания 85Sr.
В работе [110] у мышей разных линий после однократного внутрибрюшного введения содержание стронция в скелете на 25 день составило 20-23%. В работе [111] при исследовании подходов к снижению удержания 85Sr в организме мышей обоих полов в контрольной группе на 28-й день удержание стронция составило 47,2±5,8% от введенной активности
Оценка доз облучения мышевидных грызунов, обитающих на территории с различным уровнем загрязнения
Как и следовало ожидать, среди всех внутренних органов наибольшие значения доз за счет инкорпорированного 90Sr получены для скелета. По результатам расчетов, поглощенная доза скелета превышает поглощенную дозу всего тела примерно в пять раз. По-видимому, при оценке радиобиологических эффектов у мелких млекопитающих, проживающих на территориях, загрязненных 90Sr, не следует ограничиваться рассмотрением общего облучения всего тела. Особенно это важно при изучении эффектов облучения органов, связанных с работой кроветворной системы.
Дозы облучения мягких тканей существенно меньше доз облучения скелета, из мягких тканей наибольшим дозам облучения подвергаются легкие. Современные дозы облучения мышевидных грызунов на участках ВУРСа с максимальной ППЗ остаются достаточно высокими. Средние дозы облучения скелета превышают 100 мГр за 45 дней, то есть за период от окончания молочного вскармливания до отлова в августе. Максимальные дозы на скелет превышают уровень 200 мГр. Оценки годовых доз будут еще выше. Такие дозы облучения кости и костного мозга могут обусловить неблагоприятные эффекты для кроветворной и иммунной систем, которые наблюдаются у животных. Сравнительно низкие дозы облучения других органов и тканей определяют отсутствие таких эффектов, как, например, изменение скорости аллозивной изменчивости [118] и других.
В отличие от лабораторных экспериментов, в натурных исследованиях не известен точный возраст животного, для которого производится оценка дозы. Ошибка в определении возраста вносит существенную неопределенность в оценку доз облучения. Если УА 90Sr в скелете на момент отлова можно измерить, то отсутствие точной оценки возраста не позволяет восстановить динамику накопления радионуклида и неопределенность оценки накопленной дозы остается существенной. Достаточно точная оценка мощности дозы может быть произведена только для последних дней жизни животного.
Необходимо отметить, что использованная модель животного не является достаточно подробной. В частности, не выделены в отдельный орган костный мозг и шкурка, которые рассмотрены в составе кости и других тканей соответственно. Технология создания воксельных фантомов с использованием компьютерной томографии на настоящий момент не позволяет достичь необходимого разрешения для моделирования кости в разрезе. В природных условиях происходит загрязнение кожных покровов, что может вести к увеличению активности всего тела. В то же время радиоактивное загрязнение поверхности тела животного в условиях проживания на поверхности земли и в норе может быть отнесено к внешнему облучению, возможное слизывание загрязнения со шкурки – к поступлению с пищей. При анализе облучения животных следует иметь в виду, что на формирование доз определенное влияние оказывает миграция животных, которая обсуждается, например, в работе [48].
Для оценки доз облучения мышевидных грызунов, обитающих на территориях ВУРСа с различным уровнем ППЗ 90Sr, использованы данные измерений УА 90Sr разными методами. Подробный обзор результатов измерений УА 90Sr в скелете мышевидных грызунов традиционным разрушающим методом представлен в работе [48]. Грызуны были отловлены сотрудниками ИЭРЖ УрО РАН на территории ВУРСа в период 1992-2010 годы. Измерения УА 90Sr проведены в длинных трубчатых костях. Из 1042 животных 12 были отловлены на участке с начальной плотностью поверхностного загрязнения (ППЗ) 90Sr более 37 МБк/м2, 561 – на участках с ППЗ 18,5-37 МБк/м2. и 469 –с ППЗ 0,074–18,5 МБк/м2. Для целей оценки доз облучения результаты измерений неразрушающим и традиционным методом измерения УА 90Sr у грызунов, обитавших на территории с максимальной ППЗ 90Sr (более 37 МБк/м2), были объединены. Таким образом объем этой группы составил 50 особей.
Обобщенные данные об УА 90Sr в скелете мышевидных грызунов представлены на Рисунке 5.3. На рисунке показаны кумулятивные функции распределения УА 90Sr для животных, отловленных на трех участках с различным уровнем ППЗ 90Sr.
На Рисунке 5.4 представлены мощности дозы облучения мышевидных грызунов, отловленных на различных участках ВУРСа, на последний день перед отловом (медианные значения доз внутреннего облучения, оценки доз внешнего облучения и 90-е процентили суммарных доз облучения). Для сравнения на Рисунке 5.4 представлен референтный диапазон мощности дозы (РДМД), установленный МКРЗ для целей радиационной безопасности. Для мелких млекопитающих РДМД составляет 0,1-1 мГр/сут.
