CC BY
9
ботке с целью удаления легколетучих и легкорастворимых веществ. Полученные нами результаты свидетельствуют о возможности увеличения температурного предела, при котором может быть использован данный материал после соответствующей обработки. В нашем опыте у животных, которым давали водную вытяжку, приготовленную при температуре 90° из пленки фторопласта-4, подвергнутой предварительному кипячению в водопроводной воде в течение 30 мин, какие-либо существенные изменения исследованных показателей не обнаружены. Предварительные результаты наших исследований свидетельствуют, что обработанная пленка может быть использована для контакта с пищевыми продуктами при более высоких температурах.
На основании проведенных исследований мы рекомендуем при решении вопроса о возможности применения фторполимеров в пищевой промышленности учитывать температуру, при которой происходит контакт полимерного материала с продуктом питания.
Поступила 5/V 1976 г.
HYGIENIC ASSESSMENT OF A FLUOROPLAST-4 FILM IN CONNECTION WITH
ITS USE IN FOOD INDUSTRY
R. S. Khamidullln, I. A. Petrova, G. Ya. Karaulova, A. D. Promyslova
Organic substances pass from the film into -water extracts, the amount of which depends on the temperature of extract preparation. Administratis to albino rats of extracts, that were prepared at and above 90°, brought about changes of a number of the investigated indices. Consequently, the problem of a possible use of fluoropolymers in food industry should be solved with due regard for the temperature at which the polymer is to be in contact with the food product. The tests were carried out with an untreated film.
УДК 614.73-07:612.014.482
A. H. Ефимова, A. M. Воробьев О РАСТВОРИМОСТИ РАДИОАКТИВНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
Для оценки отложения и накопления радиоактивного элемента в органах важное значение имеет растворимость аэрозолей в тканевых жидкостях организма человека. От степени растворимссти аэрозольных частиц зависит скорость как всасывания осажденной пыли, так и ее удаления из организма. Изучение параметра растворимссти необходимо для определения дозовой нагрузки на организм.
Известно, что растворимость радиоактивного вещества, отложившегося в нижних отделах дыхательного тракта, зависит от многих факторов. Главными из них являются химические свойства катионных и анионных составляющих и размеры аэрозольных частиц. Попадая в организм животного или человека, радиоактивные частицы под давлением рН среды и физиологических процессов меняют свои физико-химические свойства. Некоторые соединения, известные как растворимые, в условиях организма превращаются в труднорастворимые и, наоборот, труднорастворимые при тех же условиях переходят в растворимые. Об этом свидетельствуют данные, полученные Willard и Bair на животных при вдыхании ими воздуха, содержащего изотоп 1311 в виде нерастворимой пыли Ag 1311. О мгновенном всасывании в кровь нерастворимого соединения свидетельствовало быстрое появление изотопа в почках, селезенке и надпочечниках. Однако хорошо растворимый BeS04 обнаруживался в легких животных после ингаляции в течение 315 дней. Экспериментальные исследования, выполненные Morrow и соавт. в 1972 г. на крысах, позволили нерастворимую в воде трехокись урана отнести к соединениям, растворимым в организме. Зависимость растворимости от химического состава аэрозолей показана Kanapilly и соавт. (1973). Они определили, что аэрозоли окиси +9'Zr, содержащие избыток оксалата.
были растворимы, а с избытком карбоната, оксикарбоната и окиси оказались нерастворимыми и были обнаружены после ингаляции только в легких животных.
Другим, не менее существенным фактором, влияющим на степень растворимости, является дисперсность аэрозольных частиц, От размеров последних в значительной степени зависят величина и кинетика выведения радионуклидов из различных органов. Так, величина всасывания частиц двуокиси плутония из легких собак уменьшается с 27 до 0,43% при увеличении их среднего диаметра (Л. А. Булдаков и соавт.). Bair также указывает на связь скорости удаления из легочной ткани нерастворимой двуокиси плутония со средним диаметром аэрозольных частиц. Так, за 90 сут из легких удаляется следующее количество активности: при диаметре частиц 0,23 мкм — 20—30%, при диаметре 2,3 мкм— 1—4%, при диаметре 3,3 мкм — 2—10%, при диаметре 4,3 мкм—0,5—0,8% и при диаметре частиц 7,6 мкм—0,5—1,3%.
В реальных условиях в организм человека могут поступать полидисперсные аэрозоли различных излучателей. Особую опасность представляют аэрозоли плутония. С. Д. Симпсон и соавт., проводя опыты с плутонием, установили, что в большинстве случаев активность сосредоточивается на частицах диаметром 1 мкм. При этом не исключено, что в одних и тех же аэрозольных частицах может содержаться как растворимая, так и нерастворимая фаза. Поэтому вопросам растворимости радиактивных аэрозолей в настоящее время уделяется большое внимание. Эксперименты по растворимости различных соединений проводятся как в условиях in vivo, так и в условиях in vitro. Наиболее простыми и доступными методами в условиях in vitro являются методы диализа и ультрафильтрации. Основаны они на способности ионов или ничтожно малых частиц проходить через тонкие полупроницаемые перегородки — мембраны. В качестве последних используют пористые фильтры из стекла или различные синтетические материалы.
Большое значение в процессе растворения аэрозолей имеет выбранный растворитель. Чтобы максимально приблизить условия in vitro к условиям in vivo, опыты производят в термостатах при температуре 37°, используя при этом различные жидкости, имитирующие по составу и рН легочную жидкость человека. Однако из-за технических трудностей ультрафильтрации при большом времени экспозиции некоторые авторы предпочитают работать при комнатной температуре (Kanapilly nGon). Имитирующими жидкостями служат различные физиологические растворы, буферные смеси, плазма и сыворотка крови животных.
Не последнюю роль в процессе растворимости играет используемая система растворения. В литературе описаны статическая и динамическая (проточная) системы (Kanapilly и Gon). Первая предполагает помещение фильтра с пробой в сосуд с жидкостью — имитантом — с отбором через определенное время аликвоты для анализа. В проточной системе на фильтр с пробой подается раствор с определенней скоростью прокапывания. Та и другая системы имеют свои преимущества и недостатки. Так, в частности, статическая система позволяет легко проводить опыты с длительной экспозицией, а проточная, по-видимому, ближе к реальным условиям растворения аэрозолей в легких.
Целью наших исследований было изучение величины растворимости аэрозолей плутония и америция при работе с различными малорастворн-мымн соединениями этих элементов в условиях горячей лаборатории. В качестве биологической жидкости был выбран 0,22% раствор бикарбоната натрия в дистиллированной воде, так как он сходен с гомогенатом легких и моделирует среду, в которой находится в организме радиоактивная частица. Были проведены опыты и по растворимости частиц в воде. Оказалось, что при небольшом времени растворения (несколько часов) растворимость в воде была лишь на 10—20% меньше, чем в 0,22% растворе NaHC03. Для определения растворимости был использован метод ультрафильтра-
Растворимость аэрозольных частиц из помещений горячей лаборатории в 0,22% растворе
ЫаНСОз
Характеристика радиоактивных частиц Растворимость
Условия работы средний геометрический диаметр среднее геометрическое отклонение экспозиция 3 ч экспозиция 36 дней
Работа с малорастворимыми соединениями Ри Приготовление мишеней из АшОа 3.2 4,0 2,0 1,6 1,15^:0,06 1,75^:0,2 11,7^:2,4
ции через мембранные фильтры № 2 и 3 с величиной пор 0,5—0,7 мкм. Кинетика растворения изучалась в диапазоне от 3 ч до 36 дней. Опыты проводились при комнатной температуре (22±1°). Термостатирование при температуре человеческого тела (37°) в этом случае не совсем оправданно, так как растворимость большинства интересовавших нас соединений в воде (окись и гидроокись тория, урана, плутония, америция, церия, циркония, рутения; фториды урана, плутония и америция; оксалаты и ацетаты плутония, церия и стронция и др.) даже при изменении температуры от 0 или 20° до 100° изменяется незначительно (Справочник химика; А. Н. Киргин-цев и соавт.).
Пробы аэрозолей отбирались непосредственно на мембранные фильтры № 2 и 3 или АФА РПМ-20. Вследствие высокой химической активности веществ в мелкодисперсном состоянии и возможного изменения свойств твердой фазы аэрозоля на фильтрах при их хранении желательно начинать опыты по растворимости сразу же после отбора пробы. В опытах с экспозицией до 8 ч фильтр помещали в воронку из полимерного материала или нержавеющей стали между 2 мембранными фильтрами, накрывали кольцом для уплотнения и предотвращения всплытия и присоединяли воронку к колбе с несколькими миллилитрами канцентрированной НЫ03 для устранения сорбции радиоактивных элементов на стенках колбы. На верхний мембранный фильтр подавали 0,22% раствор №НС03 с такой скоростью, чтобы на фильтре постоянно был слой жидкости не менее 5 мм. Через час отбирали пробы фильтрата для анализа. По окончании прокапывания фильтр вынимали из воронки, сжигали и переводили в раствор. В опытах с экспозицией 36 дней фильтры помещали в колбу со 100 мл раствора ЫаНС08 и встряхивали ее в течение дня несколько раз. В этом случае отобранную аликвоту фильтровали через мембранный фильтр. Содержание плутония и америция в фильтрате и на фильтре определяли путем осаждения их на фосфате висмута и счета активности в слое твердого сцннтиллятора ФС-4.
Одновременно с помощью каскадного импактора или авторадиографическим методом определяли дисперсность аэрозолей. Под «растворимостью» твердой фазы аэрозоля мы понимали количество радиоактивного элемента, прошедшее через полупроницаемую мембрану, выраженное в процентах от количества в исходной пробе на фильтре.
Как следовало ожидать, через мембранный фильтр возможно проникновение и мелкодисперсных частиц. Это было подтверждено нами авторадиографией фильтрата. Оказалось, что при любой экспозиции в фильтрате присутствует то или иное количество чрезвычайно мелкодисперсных частиц.
Из таблицы видно, что при работе с соединениями плутония при 3-часовой экспозиции растворяется всего 1,15% общей активности пробы, при 36-дневной экспозиции растворимость в 10 раз выше. Эти результаты согласуются с данными КапарШу и Ооп, которые установили резкое увеличение величины растворения частиц глинозема, меченных 9Ч, при длительном эксперименте. Отсюда вытекает важный, на наш взгляд, вывод, что
вода и NaHC03 в процессе длительного контакта постепенно разрушают аэрозоль, превращая его в растворимое или чрезвычайно мелкодисперсное состояние, в котором плутоний проходит через мембранный фильтр. Авторадиография фильтрата показала, что меньше половины плутония в фильтрате находится в ионной форме, остальное количество — в виде мелкодисперсных частиц. По-видимому, таков же механизм растворения нерастворимых веществ и в легких ¡живого организма. Длительное воздействие легочной жидкости, содержащей комплексообразователи для многих радиоактивных элементов, приводит к диспергированию нерастворимых аэрозолей и уносу радиоактивных веществ из легких. Следовательно, при изучении растворимости аэрозолей нельзя ограничиваться кратковременным экспериментом, а нужна многодневная экспозиция. Но даже и тогда ультрафильтрация лишь в какой-то степени моделирует процессы, происходящие в легких живого организма. Наибольшим отличием процессов in vivo от таковых in vitro, на наш взгляд, является наличие фагоцитарного механизма очистки легкого в первом случае.
Выводы
1. Растворимость аэрозольных частиц в помещениях горячей лаборатории составляет при работе с соединениями плутония при 3-часовой экспозиции 1,15±0,06%, при 36-дневной экспозиции— 11,7±2,4%; при работе с Am02 при 3-часовой экспозиции— 1,75±0,2%.
2. При расчете дозовых нагрузок персонала горячих лабораторий от инкорпорированных соединений плутония и америция аэрозоли этих радионуклидов следует отнести к V классу (наименее растворимые).
ЛИТЕРАТУРА. Булдаков Л. А. и др. Проблемы токсикологии плутония. М., 1969, с. 89. — Киргинцев А. Н. и др. Растворимость неорганических веществ в воде. Л., 1972. — Симпсон С. Д. и др. — В кн.: Материалы 2-й Международной конференции по мирному использованию атомной энергии. Т. 9. М., 1958, с. 38. — Справочник химика. Т. 2. М.—Л., 1964. — С е m b е г H. et а. — «Arch, industr. Hyg.», 1954, v. 10, p. 124. — К a n a p i 1 1 y G. H., G о п С. H. — «Hlth Physt.», 1973, v. 25. p. 225. — К a n a p i 1 1 y G. H. et a. — Ibid., v. 24, p. 497. —Morrow P. E. et a.— Ibid., 1972, v. 23, p. 273. — W i 1 1 a r d D. H., В a i г W. J. — «Acta Radiol.», 1962, v. 55, p. 486.
Поступила 10/V 1976 г.
THE PROBLEM OF SOLUBILITY OF RADIOACTIVE AEROSOLS A. N. Efimova, A. M. Vorobieo
The paper presents investigation data on thesolubilityof aerosol particles in the premises . of a hot laboratory during work with plutonium and americium compounds. The aerosols proved to beweakly soluble. Taking into account their dose loads they may be included into the v class.
