CC BY
7
ОБЗОРЫ
SS
ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИНДИКАТОРОВ В ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Ассистент А. В. Терман
Из кафедры радиационной гигиены Центрального института усовершенствования врачей
Метод радиоактивных индикаторов нашел широкое применение во всех разделах медицины и дисциплин, смежных с ней. В настоящее время радиоактивные изотопы широко применяются в диагностических и лечебных целях, в биохимических и физиологических исследованиях, для изучения механизма действия фармакологических средств и т. д.
В докладах и резолюциях XIII Всесоюзного съезда гигиенистов большое внимание было уделено внедрению новых методов, в том числе метода радиоактивных индикаторов, в гигиенические исследования. Работы отечественных и зарубежных авторов показывают, что в решении гигиенических проблем высокочувствительный и специфичный метод меченых атомов уже нашел свое применение.
В области гигиены воды, водоснабжения и санитарной охраны водоемов метод радиоактивных индикаторов помог успешному разрешению ряда задач. Так, для определения предельно допустимых концентрации в воде тиофоса при выяснении порога токсического действия был применен радиоактивный фосфор (Г. А. Малов), причем с помощью обычно-применяемых в санитарно-токсикологических исследованиях тестов 3Tof порог обнаружить не удалось.
Значение кальция питьевой воды в общем балансе кальция в организме и влияние минерального состава воды на его усвоение были исследованы с применением радиоактивного Ca45 в диссертационной работе Л. И. Шелухина (1955).
Остроумный метод с использованием лактозы, меченной по углероду, был применен для быстрого определения коли-титра питьевой воды [Левин (Levin), Харрисон (Harrison), Хэсс (Hess), Керни (Curney)]. Метод основан на разложении лактозы кишечной палочкой с выделением С'Юа, поглощении его прокладкой с баритовой водой и последующим подсчетом активности прокладки. Метод позволяет определить до 5 микробных клеток в фазе покоя. Время определения — от 10 минут (микробные клетки в фазе покоя) до 4—5 часов (экспоненциальная фаза), в то время как обычные методы требуют от 20 до 48—72 часов.
Для понимания вопросов взаимодействия с микробной клеткой такого широко применяемого для целей дезинфекции воды агента, как хлор, большой интерес представляют исследования по изучению поглощения активного свободного С136 кишечной палочкой и золотистым стафилококком [Фриберг (Friberg), 1956]. Им же было изучено изменение проницаемости микробных тел после ряда дезинфицирующих вмешательств: хлорирования, нагревания, обработки фенолом, с помощью метки микробов Р32.
Экспериментами с облучением хлорируемых объектов К"лУчамн было установлено, что хлорирование под облучением протекает значительно быстрее [Роберт (Robert)].
При контроле водоочистных сооружений радиоактивные индикаторы также сыграли значительную роль при оценке времени, необходимого
для прохода органических загрязнений реки вниз по течению [Страуб' (Straub), Хэджи (Hagee)]. В качестве индикатора был использован Rb86 в количестве до 300-тС при дебите потока 0,54—0,59 м3/сек. Этими же авторами для определения времени задержки сточных вод на приборах опытной установки анаэробной обработки был применен Вг82, причем результаты исследований с Вг82 и Rb86 совпали.
Аналогичная работа по изучению потоков в окислительных прудах, покрытых льдом, была выполнена с применением в качестве индикатора радиоактивного J131 ГГсивоглу (Tsivoglou), Пексок (Pecsok), Валентайн (Valentine)].
Концентрированную дозу J131 (380|хС) вводили в специальный стояк у всасывающей части насоса. Выпускной клапан из стояка открывался спустя несколько секунд после начала работы насоса и остатки йода смывались водой. Подсчет активности в пруду проводился серией спущенных под лед торцовых счетчиков, расположенных концентрическими кругами на разной глубине. На основании проведенных экспериментов было установлено, что вследствие разности температур стоков и содержимого пруда поступающие порции сточных вод распределяются в первые часы главным образом по поверхности водоема и лишь через 12 часов наступает полное перемешивание. Интересно отметить, что J131, введенный в стоки в виде NaJ131, почти не адсорбировался взвешенными частицами сточных вод. Однако для изучения движения грунтовых вод применение радиоактивного J131 не показало преимуществ этого метода по сравнению с флуоресциновым и солевым ввиду адсорбции изотопа водоносной средой 1Кауфмэн (Kaufman), Орлоб (Orlob)].
Радиоактивный Rb8b был применен для исследования бактериальной пленки, образующейся на фильтре в процессе его эксплуатации, причем были установлены ее толщина, объем и время контакта фильтруемой воды 1Аллэ (Allais)] с ней.
Обратная задача — обнаружение в воде радиоактивных загрязнений — успешно решается с помощью водной фауны и флоры и особенно зоофитопланктона, который, как показали эксперименты, обладает способностью кумулировать радиоактивные вещества. Концентрация радиоактивных веществ в зоофитопланктоне может превышать концентрацию их в воде до 300 000 раз, причем накопление активности особенно интенсивно в первые'5 минут (А. Н. Марей, M. М. Сауров, Е. Л. Телуш-кина, Г. Д. Лебедева).
В области гигиены жилых и общественных зданий с применением радиоактивного Ar41 была проведена большая экспериментальная работа по определению скорости воздухообмена в помещениях [Коллинс (Collins), Смит (Smith)] Радиоактивный Аг41 с весом, близким к весу воздуха, значительно удобнее, чем применявшиеся для этих целей ранее СОг, водород или водяные пары из-за своей химической индифферентности, незначительных потерь на адсорбцию, отсутствия токсичности, ничтожных количеств, требующихся для определения. Например, для определения воздухообмена в помещении в 20 000 фут.3 (около 570 м3) требуется 0,5 баллона водорода или 2 см3 Аг41 общей активностью 500 иС. (При используемых количествах концентрация Аг41 не превышает предельно допустимых норм, установленных нашим законодательством— 1-10-» С.)
В области охраны атмосферного воздуха от радиоактивных загрязнений одним из наиболее оригинальных индикаторов, особенно чувствительных к изменениям внешней среды в результате ядерных испытаний, оказалась щитовидная железа человека и крупного рогатого скота [Комар (Comar), Трэм (Trum), Кун (Kuhn) и др.]. Действительно, так как ядерные взрывы сопровождаются поступлением в атмосферу радиоактивного J131, а щитовидная железа избирательно кумулирует его, увеличение содержания J131, определяемое на живом объекте, может, с одной стороны, служить сигналом накопления потенциально опасных уров-
ней активности и, с другой стороны, быть индикатором для других осколочных радиоизотопов, обнаруживаемых в биосфере с большим трудом.
В качестве другого «живого индикатора», по сообщению Techniques Hospitalières, 1955, 10, 115, p. 23, были применены пчелы, способные -аккумулировать в своем теле даже следовые количества Sr90, поступающего в атмосферу, а оттуда на растения и почву при атомных взрывах и от атомных заводов. Близ установок атомного распада были установлены ульи, снабженные счетчиками Гейгера-Мюллера. При возвращении в улей пчел, аккумулировавших Sr90, счетчик включает сигнализацию, предупреждающую о наличии в атмосфере радиоактивных загрязнений.
В промышленной гигиене радиоактивная метка успешно использовалась в экспериментах по изучению распространения пыли и ядовитых газов в организме, эффективности вентиляции шахт и т. д.
Для разрешения основной проблемы силикоза—распространения частиц кремния в организме — белым крысам интратрахеально и внут-рибрюшинно вводили стеклянный порошок высокой дисперсности (свыше 3^), содержащий окись иридия. Животных забивали спустя 6 недель после затравки, внутренние органы удаляли и раздельно сжигали. Полученную золу помещали в реактор, где облучали нейтронами, в результате чего получался радиоактивный иридий. Спустя 3 недели (срок, необходимый для того, чтобы распались получившиеся в результате облучения радиоактивный натрий и другие коротко живущие изотопы) определяли радиоактивность по иридию.
С помощью этого метода было установлено, что рассеивание пыли по органам было больше при внутрибрюшинном введении, так как при интратрахеальном основная масса пыли задерживалась в легких или выводилась через бронхи [Коллэ (Collet), Кэссон (Quesson)].
Исследование рассеивания пыли и газа при вентиляции шахт, что также имеет большое значение для борьбы с пневмокониозами, было проделано с применением радиоактивного Вг82. При этом было установлено, что в прямых, свободных галереях за счет турбулентного движения воздуха полное перемешивание поступающих воздушных масс с пылью и газами происходит примерно на расстоянии, равном 100 диаметрам галереи. В то же время при наличии изгибов, неправильностей формы, крупных неровностей и тому подобных помех смешение наступает уже на расстоянии, равном лишь 10 диаметрам.
Для оценки эффективности различных систем пылевых фильтров был применен торон, который перед опытом выдерживали в течение 10 минут для образования твердых продуктов деления. Последующее получение радиоавтографов с фильтров позволило оценить их эффективность [Хазенклевер (Hasenclever)].
С целью изучения распределения по органам и элиминации серы при вдыхании сернистого ангидрида в малых концентрациях была применена S35 (Т. А. Быстрова). При этом было установлено, что максимальная задержка серы в органах зависит от путей проникновения ее в организм. Так, при вдыхании сернистого газа максимальное количество серы обнаруживается в легочной ткани, при подкожном введении в виде сульфата натрия — в почках. При исследовании динамики выведения серы из организма оказалось, что максимум удаления происходит в срок от 12 до 24 часов, причем основное количество удаляется с мочой.
В области гигиены питания метод радиоактивных индикаторов также нашел свое применение.
С помощью меченых бактерий были исследованы различные способы мытья столовой посуды, роль которой в распространении инфекций хорошо известна. Для исследования были применены культуры бактерий, выращенные на средах с добавлением 10 ^С/мл Р32 в виде фосфата. Использовались культуры Mycrococcus aureus, Escherichia coli, Вас.
subtilis и ряд других [Райдноур (Ridenour), Армбрэстер (Armbrouster)]. Применявшаяся методика подсчета радиоактивности и ауторадиография показали, что Е. coli — обычный показатель загрязнения — удаляется при мытье легче всего, a Mycrococcus aureus — всего труднее. Было установлено, что когда бактерии смешивали с органическими загрязнениями, эффективность удаления их повышалась, когда же органические загрязнения накладывались поверх бактерий, эффективность удаления их значительно падала. Проведенное с помощью меченных по Р32 бактерий исследование показало, что с гигиенической точки зрения по легкости удаления микрофлоры с поверхности применяемые сорта столовой посуды распределяются в следующем порядке: стеклянная, фарфоровая, из нержавеющей стали, алюминиевая, пластмассовая.
Таким образом, на основании работы, проделанной с помощью радиоактивной метки, можно сделать весьма обобщающий вывод о желательности использования в качестве показателя микробного загрязнения столовой посуды Mycrococcus aureus и о недопустимости применения в сети общественного питания пластмассовой и алюминиевой посуды.
Применение радиоактивного J131 позволило установить время нахождения молока в аппаратах для пастеризации [Страуб (Straub), Хэд-жи (Hagee)]. Правда, следует отметить, что применение J131, возможное в эксперименте, не может найти места в промышленных установках из-за большого периода полураспада (8,1 дня), однако замена этого изотопа на J132 с периодом полураспада в 2,23 часа, может быть весьма перспективной.
Методика изотопного разбавления в сочетании с методикой двойной метки в исследованиях по усвояемости пищевых веществ позволила производить одновременное определение кальция и фосфора в фекалиях, что имеет большое значение, поскольку таким образом можно непосредственно вычислять: а) чистую усвояемость пищевых элементов; б) потребность в них организма для поддержания его нормального состояния; в) фактические потери веса тела, обусловленные такими переменными факторами, как диета и возраст; г) общий кругооборот этих элементов в теле [Комар (Comar)].
Важность получения подобных сведений для гигиенического нормирования не подлежит сомнению.
В раскрытии патогенеза авитаминозов метод радиоактивных индикаторов также нашел применение. Было установлено, что при С-авита-минозе наблюдается снижение интенсивности обновления белков головного мозга, а при E-авитаминозе это снижение достигает 50% (А. В. Палладии и Г. Е. Владимиров).
Имеющая большое значение равномерность смешения при производстве пищевых продуктов повышенной калорийности в маслобойной и хлебопекарной промышленности была исследована с помощью коротко-живущих изотопов (Хэлл, Фрис, Тьюксбери, Кэйрнс). Малый период полураспада и сильное разбавление индикатора обеспечивают безопасность метода, позволяя в то же время определить оптимальное время перемешивания, что создает значительную экономию средств, принимая во внимание масштабы этих отраслей промышленности.
При решении ряда эпидемиологических задач, в частности вопросов борьбы с насекомыми-переносчиками инфекционных заболеваний, метод радиоактивной метки оказался весьма перспективным.
Методом изотопного разбавления с применением радиоактивного С136 исследовалось содержание активно действующего вещества в инсектицидах (Крэйг). К техническому продукту добавляли чистый активный меченый изомер с известной удельной активностью. Затем последовательными экстракциями изомер выделяли из продукта и его активность подсчитывали счетчиком. Так как условия измерений известны и поддаются контролю, то метод определения может считаться абсолютным.
4 Гигиена и санитария. Ni I 0
49
Использование в качестве метки радиоактивного С14 помогло в установлении механизма возникновения резистентности мух к инсектицидам [Брьюс-Чуатт (Bruce-Chwatt)].
Для выяснения ареала распространения и дальности полета москитов была применена метка насекомых радиоактивными Р32, Sr89, торием [Плише (Plichet), Брьюс-Чуатт]. Личинки москитов вылавливали в водоемах и помещали в раствор азотнокислого тория 1 : 10 000. Выращенных в таких условиях москитов выпускали. После отлова на местности москитов сжигали, золу наносили на предметные стекла и заливали фотоэмульсией для получения a-треков. При экспозиции в 30 дней были получены хорошие радиоактографы [Aparo (Arago), Фрота-Пэссоа (Frota-Pessoa), Моргем (Morgem)].
Использование радиоактивной метки при работе с микробами-возбудителями инфекционных заболеваний дало возможность провести ценные исследования по поглощению и удержанию бактериальных аэрозолей в организме хозяина.
Использование меченых микробов помогло при исследовании и улучшении конструкции воздушных бактериальных фильтров [Дженкинс (Genkins)].
Радиоактивный С14, введенный в молекулу бактериостатического вещества при ее синтезе, оказался весьма чувствительным индикатором при исследовании свойств мыла, приготовленного с этим агентом (Нельсон).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что метод радиоактивных индикаторов уже вошел в гигиенические исследования, однако сфера его применения может быть значительно расширена. Возможность, используя радиоизотопы, проводить исследования in vivo делает его незаменимым для выявления действия факторов внешней среды на организм.
Этот метод может быть более широко применен для изучения патогенеза пневмокониозов и разработки профилактических мероприятий.
Изучение действия факторов внешней производственной среды — шума, вибрации, запыленности, теплового режима — на процессы обмена в целом организме и в отдельных его органах и тканях, влияние этих факторов на функциональное состояние центральной нервной системы могут помочь в разработке обоснованных санитарных правил и нормативов в различных отраслях промышленности.
Применение Хе135'пс периодом полураспада 15,6 минуты может оказаться перспективным при изучении воздухообмена, оценке эффективности вентиляционных устройств и воздухоочистных установок.
Применение метода изотопного разбавления может дать ценные результаты при исследовании минерального состава питьевой воды, особенно в отношении микроэлементов, их усвоения, накопления в органах и обмена. Исследования с применением Sr89 и К40 могут дать ценные результаты при изучении процессов самоочищения почвы, выживания яиц гельминтов.
В токсикологических исследованиях в области гигиены питания также может быть применен метод радиоактивной метки. Применение Са45, К42, К43, Р32 должно помочь в установлении обоснованных норм содержания этих элементов в пищевых рационах. Для изучения химического состава продуктов метод изотопного разбавления открывает широкие возможности, так как позволяет ускоренно и с предельной точностью выяснить не только минеральный, но и органический состав продуктов. С помощью радиоактивной метки может быть изучена роль витаминов, их движение в организме и избирательное накопление в органах и тканях.
Умелое использование метода меченых атомов при исследованиях внешней среды позволит с честью выполнить большие задачи, стоящие перед профилактической медициной в области профилактики и гигиены в самом широком смысле этого слова.
*
ЛИТЕРАТУРА
Быстрова Т. А. Гиг. и сан., 1957, № 5, стр. 30—37. — Лебедева Г. Д. Мед. радиол., 1957, № 6, стр. 65—69. — M а л о в Г. А. Гиг и сан., 1957, № 7, стр. 3—9.— Палладии А. В., Владимиров Г. Е. В кн.: Применение изотопов в технике, биологии и сельском хозяйстве. М., 1955, стр. 227—243.—M а р е й А. Н. В кн.: Тезисы докл. на 13 Всесоюзном съезде гигиенистов, эпидемиологов, микробиологов и инфекционистов. М., 1956, т. 1, стр. 52—53.—Он же. Гиг и сан., 1955, № 8, стр. 3—9.— О н ж е. Мед. радиол., 1957, № стр. 89—95. — С а у р о в M. М. В кн.: Труды Всесо-юзн. конфер. по мед. радиол. (Вопросы гигиены и дозиметрии). М., 1957, стр. 66—73.— Телушкина Е. Л. Там же, стр. 74—78.— Allais G. L'eau, 1957. v. 44. p. 237—247. — В ru се-С h wa tt L. J. Bull. World Heirth Org., 1956, v. 5, p. 491—511, —Collet A., Quesson H. Compt. rend. Acad. Sc., 1956, v. 242. p. 1917—19:9. — С о I I i n s В. G., S m i t h D. B. J. Inst. Heat a. Ventilation. Engin., 1955, 23, October, p. 270—274. — С о m a r C. L„ Trum B. F. a. oth. Science, 1957, v. 126. N. 3262, p. 16—18. — F г i b e r g L. Acta pathol. et microbiol. scand., 1956, v. 38, p. 135—144. — Idem. I b i i, 1957, v. 40, p. 67—80. — Hasenclever D. Staub, 1956, Bd. 44. S. 159—173. — H od k i n s о n J. R. Safety in Mines Research Establ. Report., 1956, N. 133, June. — Idem. Internat. Journ. appl. radiat. a. isotopes, 1957, v. 2, p. 97—104. — К a u f m a n W. G. a. oth. Trans. Am. Geophis. Union., 1956, v. 37, p. 297,— L e v i n G. V., H a r r i so n V. R. a. oth. Am. J. Publ. Heath, 1956, v. 46, p. 1405—1414. — Pliehet A Presse med., 1956, v. 64, p. 824. — Ridenour G. M., Armbro-uster E. H. Am. J. Publ. Health, 1953, v. 43, p. 138 — 149,—S t r a u b C. P., H a gee" G. R. J. Am. Water Ass., 1957, v. 49, p. 743—749. — T s i v о g 1 о u E. С., P e с s о с D. A., V a I e n t i n e R. F. Sew. a. Industr. Wastes, 1956, v. 28, p. 1211 — 1218.— Utilisation des abeilles pour la detection des radiations atomiques (aux Stats-Units). Techniques Hospitalières, 1955, v. 10, p. 23.
Поступала 17/V 1958 г.
^ V V
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Доцент В. А. Аркаев
Из военной кафедры и кафедры радиационной гигиены Центрального института
усовершенствования врачей
Опубликованные в отечественной литературе по вопросу о применении ионизирующих излучений для стерилизации пищевых продуктов работы посвящены в основном микробиологическим (В. Л. Троицкий, М. Н. Мейсель, Т. С. Ремезова, Р. Д. Гальцова и др., Н. Д. Черняев) и технологическим (И. Шур) аспектам использования ионизирующих излучений и в меньшей степени — гигиеническим. Между тем область применения источников ионизирующих излучений в пищевой промышленности в СССР и за рубежом непрерывно расширяется, и накопленный в настоящее время материал выдвигает ряд важных вопросов, требующих к себе внимания со стороны гигиенистов. Стерилизация пищевых продуктов с помощью ионизирующих излучений в настоящее время уже выходит из пределов лабораторий научно-исследователь-ских институтов в широкую производственную практику. Представление о масштабах этой работы дает хотя бы тот факт, что в США интендантское управление Министерства обороны проектирует новый атомный реактор, позволяющий облучать 1350 кг продуктов в час в разнообразной таре (мешках, ящиках, корзинах), а также частей говяжьих и целых свиных туш.
Работы по применению ионизирующих излучений для «холодной стерилизации» пищевых продуктов интенсивно ведутся в течение последних 15 лет.
В качестве стерилизующих агентов применяются Х-лучи, катодные лучи и ^-излучение.
4*
51
