CC BY
4
УДК 614.73
К ВОПРОСУ О ГИГИЕНИЧЕСКОМ ЗНАЧЕНИИ ГОРЯЧИХ ЧАСТИЦ В АТМОСФЕРЕ
Канд. мед. наук С. И. Тарасов, Ю. О. Константинов, С. П. Николаев, А. Ф. Орешина, канд. мед. наук Г. И. Смородинцева, Н. И. Шалак, В. 3. Яськова
Институт радиационной гигиены, Ленинград
В конце 50-х годов внимание ученых ряда стран, занимавшихся проблемой изучения последствий загрязнения внешней среды искусственными радиоизотопами, связанного с глобальными выпадениями продуктов ядерных взрывов, было привлечено к фактам обнаружения в атмосфере так1 называемых горячих частиц, т. е. мельчайших частиц пыли, обладающих относительно высокой абсолютной радиоактивностью— от Ю-11 до Ю-8 кюри на частицу. Установление возможности концентрации в одной микроскопической частице столь высокой радиоактивности, которая при обычных условиях распределяется в сотнях или тысячах кубометров воздуха, поставило перед исследователями ряд новых вопросов, касающихся главным образом оценки опасности для населения присутствия горячих частиц в свободной атмосфере.
За последние годы усилиями ученых разных стран многие из этих вопросов выяснены. Но все они относятся к физическим, химическим и техническим аспектам проблемы. Не умаляя их значения, следует, однако, подчеркнуть, что с гигиенической точки зрения этого, конечно, недостаточно. Решающую роль здесь играют радиобиологические исследования. К сожалению, в литературе сколько-нибудь надежной информации о биологическом действии горячих частиц нет. А. В. Быховский и С. Г. Малахов указывают на то, что вывод о возможности канцерогенного эффекта горячих частиц преждевремен, поскольку их объем, к которому приурочен высокий уровень облучения, микроскопический, а опыты с единичным облучением микроскопических участков легких, как известно, никем не проводились. Кроме того, отсутствуют надежные сведения о поведении горячих частиц в ткани и фактическом времени пребывания их в одной точке.
Ленинградский институт радиационной гигиены еще в 1963 г. приступил к работам, имеющим целью на основе литературных данных и собственных исследований изучить распространение горячих частиц в атмосфере; на секционном материале установить наличие горячих частиц в легких человека; путем экспериментов выявить поведение горячих частиц в организме, в частности их распределение, способность к фиксации, пути и скорость выведения, растворимость; на основе экспериментальных радиобиологических исследований на культуре ткани определить действие горячих частиц на клетки.
Для изучения распространения горячих частиц в атмосфере систематически отбирались седиментационные и аспирационные пробы. Были отобраны и обработаны 433 пробы. Их исследовали с применением методов авторадиографии, радиометрии, гаммаспектрометрии и радиохимических анализов.
Аспирационные пробы воздуха отбирали установкой ЭРВ-49 с цилиндрическим фильтродержателем. Воздух просасывали от 5 до 21 суток через фильтровальную ткань ФПП-15 площадью 3400 см2. Объем профильтрованного воздуха в каждом опыте находился в пределах 27 000—116 000 м3. После недельной выдержки фильтра проводили авторадиографию на рентегеновской пленке с 14-суточной экспозицией. Для измерения радиоактивности частиц и идентификации изотопного состава соответственно автографам вырезали кусочки фильтра.
Контроль за горячими частицами осуществляли также с помощью специальной установки для непрерывной регистрации радиоактивности аэрозолей (типа РН-59).
Для обнаружения горячих частиц в дыхательных органах использовали секционный материал. Было отобрано 233 пробы легких человека. Большую часть этих проб (215) после обугливания исследовали методом авторадиографии. Идентифицировали горячие частицы по интенсивности и размеру пятен на рентгеновской пленке. Контролем служили авторадиограммы выделенных из водуха частиц с точно измеренной радиоактивностью (4,8 • Ю-9, 4,6 • Ю-10 и 1,3 • Ю-11 кюри).
Поведение горячих частиц в организме изучали в эксперименте на 150 белых крысах. Были проведены также 18-суточные обменные опыты.
В качестве горячих частиц в радиобиологических исследованиях использовали специально приготовленные из кобальта-59 с помощью облучения потоком тепловых нейтронов частицы кобальта-60 диаметром от 10 до 40 мк и активностью до А=10~9 кюри/частица. Эти частицы кобальта-60 (в количестве от 50 до 100) вводили животным интратрахе-ально и внутривенно (через яремную вену). Контроль за поведением частиц осуществляли как прижизненно на БЖСС-1, так и после умерщвления животных через различные сроки (от 30 мин. до 30 суток). Помимо радиометрии, применяли также метод авторадиографии легких на рентгеновской пленке.
В качестве объекта для изучения биологического действия горячих частиц были избраны эмбриональные клетки человека (фибробласты) в первичной культуре ткани. Источниками их облучения служили частицы металлического кобальта-60 размером от 10 до 40 мк. В целях надежной фиксации частиц кобальта прибегали к ряду средств, включая многочисленные клеевые составы, полимерные пленки и специальное устройство с постоянным магнитным полем. Однако единственным средством, соответствующим условиям эксперимента, оказалась фиксация с помощью лазера (оптического квантового генератора). С помощью луча лазера приготовили несколько десятков покровных стекол с прочно фиксированными на их поверхностях отдельными микроскопическими частицами кобальта-60 и кобальта-59 (в качестве контроля). Стерилизацию стекол осуществляли холодным способом, при помощи бактерицидного ультрафиолетового источника. Выращивание культу-ральных клеток и фиксацию препаратов проводили по наиболее часто применяемому методу. Окрашивание осуществляли орсеином.
Из седиментационных проб за 19 месяцев 1961 — 1963 гг. на 5 м2 выделено 62 частицы активностью не ниже 4 • Ю-10 кюри. Вклад этих частиц в общую активность выпадений составлял в большинстве случаев от десятых долей процента до нескольких процентов. В одном случае он достиг 29% за счет частицы активностью 1,8 «Ю-8 кюри.
Совокупный анализ кривых спада активности частиц во времени и кривых поглощения их р-излучения показал аномалию радиоизотопного состава большинства из них (относительно нормальной осколочной смеси) в сторону исключительно высокого вклада циркония-95 + ниобия-95 в суммарную активность частицы. Это подтвердила гаммаспектромет-рия отдельных частиц.
При непрерывной регистрации радиоактивности воздуха установкой РН-59 с 18/Х по 12/Х1 1961 г. обнаружена 51 частица активностью не менее 3- Ю-11 кюри в 18 000 м3 воздуха; иначе говоря, в этот период 1 частица такой активности содержалась в среднем в 350 м3 воздуха.
Анализ аспирационных проб, отобранных в 1964—1965 гг., выявил содержание в 1000 м3 воздуха от 0,03 до 32 частиц, оставивших автографы на рентгеновской пленке. Активность 99% частиц не превышала 1 • Ю-11 кюри. Аномально высокое (относительно соседних периодов) содержание частиц в воздухе отмечено непосредственно после испыта-
ний ядерного оружия в КНР (16/Х 1964 г. и 14/V 1965 г.). Гаммаспект-роскопия частиц из аспирационных проб 1964—1965 гг. показала в некоторых случаях наличие практически только циркония-90 + ниобия-95. При исследовании других частиц на спектрограмме обнаружены также пики, соответствующие уизлучению церия-144, цезия-!37, рутения-103, неодима-147 и лантана-140.
В пробе с 10 по 19/VI 1964 г., т. е. в период, когда испытаний ядерного оружия не проводилось, в воздухе неожиданно было выявлено необычно большое число частиц (1200), из которых 16 имели активность более 10-п кюри. При гаммаспектрометрии зольных остатков фильтра данной пробы установлено значительное количество радия-226. Присутствие его подтвердилось и радиохимическим анализом. Очевидно, воздух загрязнялся радием-226 за счет местного источника.
В результате исследований 215 легких людей, умерших в 1963 и 1964 гг., в 59 пробах обнаружено 227 горячих частиц, в том числе в 10 случаях присутствие горячих частиц подтверждено повторными авторадиограммами. На 1 легкое в 1963 г. приходилось в среднем 2,8 горячей частицы, а в 1964 г.— 1,7. Активность частиц в большинстве случаев не превышала Ю-11 кюри и поэтому не могла быть достоверно измерена радиометрически.
Результаты исследования поведения частиц в эксперименте на животных представлены в табл. 1—3.
Таблица 1
Активность крыс in vivo в различные сроки после введения частиц кобальта-60 (в % от введенной)
Сроки после введения
Интратрахеальное введение M-^-mt
Внутривенное введение
30 мин. 90 (604-120)
60 » 92,5 (564-128)
3 часа 85 (764- 94)
6 часов 91 (77,54-104,5)
1-е сутки 53,5 (45,54-61,5)
2-е » 39,2 (17,24-61,2)
3-й » 32,2 (20,24-44,2)
5-е » —
7-е » 16,5 (0,54-32,5)
10-е » 11,5 (3,54-19,5)
15-е » —
18-е » _
20-е » _
25-е » —
30-е » —
50-е » —
90-е » —
120-е » —
97,5 (674-123) 95 (87,5ч-102,5) 92 (84ч-100) 78,5 (38,54-118,5) 61,3 (54,14-68,5) 59 (514-67) 52 (384-66) 41 (234-59) 37,5 (30,54-44,5) 37,2 (27,24-47,2) 25,7 (15,74-35,7) 21,2 (9,24-33,2) 11 (74-15) 11 (84-14) 7,35 (4,44-10,4) 3,8 (2,84-4,8) 3,3 (2,44-4,2) 1,8 (0,94-2,7)
Таблица 2
Распределение активности по органам животного после интратрахеального введения частиц кобальта-60 (в % от введенной; М±т)
Сроки после введени я Легкие Печень Желудочно-кишечный тракт Кровь Тушка Почкн
1 час 3 часа 6 часов 1-е сутки 3-й » 5-е сутки 10-е » 40 40 50±8,8 15,2±6 19,9±Ю 10,7±5 0,5±0,19 4,7± 1 ,7 До 1 До 1 До 1 5,5±0,9 8,8±0,5 48,1±1 60,2±5,1 43,5±5,4 10 ±2 Фон » » До 1 Не более 1 Не более 1 Не более 1 Не более 1 Не более 1 3,1±0,4 9,9±0,6 5,8±3,5 2,0±0,4 4,6±3,0 6 4 Не обнаружено До 1
Таблица 3
Распределение активности по органам животного после внутривенного введения частиц кобальта-60 (в % от введенной; М±гп)
Сроки после введения Легкие Печень Желудочно-кишечный тракт Кровь Тушка Почки
1 час 3 часа 6 часов 1-е сутки 5-е » 10-е » 30-е » 57,5±24,0 61 ±8,4 75 ±21 35,0± 10 3,8±25 30 7,7± 1,4 21,7 + 4,4 14 ±5,0 10,5±4,2 13,1±1,1 3,7-4-1,3 4 0,9+0,3 6,6±0,85 8,2±2,4 5 ±0,2 6 ±0,8 0,7±0,5 Не определялась 3,2±0,8 до 2,0 до 2,0 3±0,9 26 ±3,1 17 +2,2 8 ±5 8,8±1,2 6 +5 1,8 ± 0,09 1,8±0,3 2 До 1 До 1 До 1 До 1 До 1 До 1
Выводы
1. Содержание горячих частиц в атмосфере значительно снизилось после прекращения массовых испытаний ядерного оружия большой мощности.
2. Установлена возможность появления горячих частиц в атмосфере от местных источников. В связи с этим как один из методов контроля за аэрозольными выбросами их может быть рекомендована авторадиография фильтра.
3. Исследования секционного материала в 1963—1964 гг. показали возможность попадания горячих частиц в легкие человека. В легких, как правило, обнаруживаются единичные горячие частицы.
4. Проведенное на крысах экспериментальное исследование поведения в организме частиц металлического кобальта-60 размером 10- -40 мк, введенных интратрахеально, показало их неспособность к фиксации в легких на длительный срок. Путем введения через яремную вену крупных частиц диаметром 40 мк, которые вследствие превышения размеров над сечением капилляров механически задерживаются в них, удалось создать экспериментальную модель для изучения канцерогенного действия или других эффектов горячих частиц.
5. Использование луча лазера для фиксации микроскопических частиц кобальта-60 на покровном стекле и современных методов выращивания культуральных клеток дало возможность разработать новую экспериментальную методику исследования биологического действия горячих частиц на клетки. Исследованиями на фибробластах в культуре ткани установлено полное угнетение митотической активности клеток от действия горячих частиц активностью А=10~9 и А=10~10 кюри в сфере радиусом до 100 мк при облучении в течение 65 часов. Минимальные поглощенные дозы на клетки в зоне угнетения митоза составляли несколько десятков рад.
6. Дальнейшие исследования должны быть направлены главным образом на выявление отдаленных последствий действия горячих частиц как на клеточном уровне, так и особенно на уровне целого организма. При этом следует ставить целью получение прямых доказательств опасности этих частиц в случае их фиксации в легких на длительный срок, а также определения скорости движения горячих частиц в легких, в частности по лимфатическим путям.
ЛИТЕРАТУРА
Быховский А. В., Малахов С. Г. Гиг. и сан., 1965, № 7, с. 87. — Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963. — Малахов С. Г., Махонько К. П. Атомн. энергия, 1964, № 6, с. 530.
Поступила 29/1II 1966 г.
THE HYGIENIC SIGNIFICANCE OF HOT PARTICLES IN THE ATMOSPHERE
S. I. Tarasov, Yu. O. Konstantinov, S. P. Nikolaev, A. F. Oreshina, G. I. Smorodintseva,
N. I. Shalak, V. Z. Yaskova
The investigation of hot particles in the atmosphere in 1963—1965 demonstrated the existence of certain order in their distribution as compared to global fallout and the possibility of their appearance in the ground-surface air in the vicinity of local (industrial) sources. By means of autoradiographic analysis of histological sections hot particles were detected in the human lungs. The peculiar behavior of microscopic particles of cobalt-60 was studied in experimental animals. An experiment carried out on tissue cultures helped to determine the biological effect produced by hot particles on tissue cells, particularly there was revealed the regular inhibition of their mitotic activity. For further study of the biological activity of hot particles new methods were elaborated for fixing microscopic particles in the lungs of animals and in the zone of cellular growth in the tissue culture.
\
К 50 -ЛЕТИЮ ВЕЛИКОЙ ОКТЯБРЬСКОЙ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ
РЕВОЛЮЦИИ
-- re -
УДК 613.6(47)
ГИГИЕНА ТРУДА—ПУТИ РАЗВИТИЯ И ЗАДАЧИ
Действ, член АМН СССР проф. Л. К. Хоцянов (Москва)
Гигиена труда в различных отраслях промышленности, кустарных промыслах и сельском хозяйстве дореволюционной России, как она освещена в многочисленных сообщениях прогрессивных общественных деятелей XIX и начала XX веков (М. Ф. Соснин; Н. А. Вигдорчик; В. А. Левицкий; С. М. Богословский, и др.), это — цепь непрерывных коллизий предпринимателей и рабочих, цепь коллизий труда и капитала. «Адом на земле» назвал А. М. Горький нечеловеческие условия труда рабочих на нефтяных промыслах Баку.
Коренной перелом в условиях труда широких народных масс произошел лишь после Великой Октябрьской социалистической революции.
