CC BY
6
THE IRRADIATION LEVEL OF ORGANS AND TISSUES IN INHALATION OF THE
AIR CONTAINING RADON AND ITS SHORTLIFE DAUGHTER PRODUCTS
S. V. Andreev
Investigations carried out over animals dealt with the distribution of radon, RaA, RaB and RaC in the organs depending on the time of inhalation of air containing radon and its a daughter products. Taking into account the observation data on men, the author determined the levels of irradiation of organs and tissues in man due to his presence in the air containing radon. When sharp changes take place in the radioactive balance between radon and its daughter products in the inhaled air the role of the critical organ is transfered from the lungs to the kidneys.
УДК 818.5-083:614.731:541.132.3
ВЛИЯНИЕ pH РАСТВОРА НА УРОВЕНЬ НАКОПЛЕНИЯ И ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ
СТРОНЦИЯ В КОЖЕ
Т. А. Норец, JI. А. Ильин, В. П. Шамов, Н. С. Швыдко
Ленинградский научно-исследовательский институт радиационной гигиены Министерства
здравоохранения РСФСР
Среди разнообразных факторов, влияющих на механизм загрязнения кожи радиоактивными веществами, в частности на процесс проникновения в кожу, значительная роль принадлежит величине рН раствора. Однако влияние кислотности раствора на уровень поступления радиоактивных веществ в кожу практически не изучено. Попытку установить зависимость интенсивности проникновения в кожу Sr90 + Y90 и Р32 от рН раствора сделали Wadachi и соавт. К сожалению, данные, полученные в этих опытах, весьма противоречивы и не позволяют сделать каких-либо определенных выводов. Поэтому в дальнейшем авторы отказались от такого анализа и ограничились лишь утверждением, что доля изотопов, проникших на глубину более 500 мк, в широком диапазоне значений рН (от 1 до 12) мала по сравнению с общим уровнем загрязнения.
Мы поставили своей целью установить влияние величины рН раствора в пределах тех значений, которые не приводят к видимым изменениям кожи, на уровень поступления и характер распределения изотопов в коже. В качестве загрязняющего агента выбран радиоактивный стронций (Sr89Cl2), который сохраняет ионодисперсное состояние в широком диапазоне значений рН.
Опыты проведены на 18 белых крысах-самцах весом 160=t=20 г. Раствор хлорида Sr89 без носителя с рН 2, 6,5 и 10,5 наносили на предварительно (за сутки до опыта) выстриженные участки кожи спины площадью 10 см2. Объем наносимого раствора 0,1 мл, плотность загрязнения 6,5 мккюри/см2. Равномерность распределения изотопа по площади загрязняемого участка контролировали методом контактной авторадиографии (с помощью рентгеновской пленки). В процессе опыта животные находились в фиксированном состоянии. По истечении заданного времени контакта раствора с кожей (15 мин. и 24 часа в каждой группе) крыс забивали. Сразу после забоя животных загрязненные участки кожи очищали водой с мылом и из каждого вырезали по 3 куска площадью 1 см2. Выделенные куски кожи резали на замораживающем микротоме (начиная с поверхности) на горизонтальные слои по 10 мк. Радиометрии подвергали серию последовательных горизонтальных срезов следующей толщины: 10, 10, 10, 20, 20, 20, 30, 30, 60, 60, 90, 90, 120, 120 мк и 4 слоя по 150 мк. Измерения проводили по ^-излучению на низкофоновом торцовом счетчике МСТ-17.
Статистическая обработка экспериментальных материалов показала, что средняя ошибка среднего арифметического значения, как правило, не превышает 10%. Кривые, представленные в данной работе, построены по
экспериментальным значениям, но, чтобы не усложнять графики, величина ошибок приведена лишь для некоторых точек. Для всех остальных точек ошибки не больше указанных.
Судя по результатам исследований, количество Бг89, остающегося в области загрязнения после очистки кожи, зависит от рН радиоактивного раствора. При одинаковых условиях контакта Бг89 с кожей и очистки наименьшая остаточная активность обнаруживается после нанесения раствора с рН 6,5, т. е. почти нейтрального раствора (через 15 мин. контакта — 1,04—0,18% нанесенного количества). При той же продолжительности загрязнения щелочным раствором (рН 10,5) или кислым (рН 2) после очистки остается в 3 и Р/з раза больше Бг39, чем при загрязнении раствором с рН 6,5, т. е. 3,44^0,26 и 1,57^0,1 % соответственно.
Большая величина остаточной активности после загрязнения кожи щелочным раствором обусловлена как большим удержанием изотопа в поверхностном 10-микронном слое (в 2 раза больше, чем при рН 6,5), так и более интенсивным поступлением его в кожу, в частности в глубокие ее отделы (табл. 1).
Таблица 1
Содержание Бг89 в различных слоях кожи крыс (в % к нанесенному количеству)
Продолжительность контакта рН раствора Глубина залеганая слоя ( в мк) Остаточное количество после очистки КОЖИ
О Т о О Г*- 1 о о 1 О 70-150 150-300 70-300 70-1300 150-1300 300-1300
15 мин. 10,5 0,70 0,57 1,27 0,43 0,50 0,93 2,17 1,74 1,24 3,44—0,26
6,5 0,33 0,20 0,53 0,09 0,11 0,20 0,51 0,42 0,31 1,04^0,18
2,0 0,27 0,31 0,58 0,17 0,21 0,38 0,97 0,80 0,61 1,57^:0,10
24 часа 10,5 0,64 0,45 1,09 0,25 0,30 0,57 1,01 0,74 0,44 2,10—0,26
6,5 0,17 0,15 0,32 0,11 0,09 0,20 0,30 0,19 0,10 0,62—0,10
2,0 0,53 0,18 0,71 0,10 0,12 0,22 0,40 0,30 0,18 1,11—0,15
Уровни содержания Бг89 в коже в целом, полученные нами в опытах на поросятах после загрязнения раствором нитрата стронция с рН 3—4 (Т. А. Норец и соавт.), несколько выше (2,7 %), чем можно было бы ожидать на основании интерполяции результатов данного исследования. Однако эти небольшие расхождения в уровнях накопления Бг89 в коже закономерны и обусловлены видовыми особенностями строения кожи крыс и поросят (различиями в плотности волосяного покрова, в ширине устьев волосяных фолликулов и объеме фолликулярного канала). Сказываются эти различия в основном на содержании Бг89 в поверхностном слое. На больших глубинах, если учесть различия в толщине кожи крыс и поросят, совпадения достаточно хорошие, несмотря на то, что в опытах на поросятах применяли сухой, адгезивный метод очистки, а в опытах на крысах кожу очищали водой с мылом. Так, в коже поросят на глубине более 250л/с1прн рН раствора 3—4 обнаружено 0,50 % нанесенного количества, а в коже крыс на глубине более 150 мк — 0,42 % при рН 6,5 и 0,80 % при рН 2. Таким образом, с повышением кислотности раствора поступление Бг89 в кожу увеличивается.
Более высокое накопление радиоактивного стронция в коже крыс отметили В. Е. Зайчик и М. А. Ходырева. После 15-минутного контакта кожи с 1 н. раствором Бг89 С12 и последующей очистки водой с мылом на месте загрязнения обнаружено 11—12 % нанесенного количества, причем в слое до 70 мк 7—8 %, а на больших глубинах оо 4 %, т. е. в 12 и в 4 ра-
1 Сопоставление с содержанием Бг89 в коже поросят на больших, чем у крыс, глубинах более правильно, так как позволяет оценивать накопление изотопа в идентичных по строению отделах кожи.
за больше, чем в наших опытах с загрязнением кожи крыс раствором с рН 2. Очень высокое содержание Sr 88 в коже в целом и в слое 10—70 мк в частности (ооб % нанесенного количества), по-видимому, свидетельствует о повреждении кожного барьера и поступлении Sr89 непосредственно через эпидермис. Такое предположение подтверждается данными о значительном увеличении содержания Sr89 в слое от 10 до 70 мк к 6 часам контакта (до 25 % нанесенного количества) и сохранении этого высокого уровня (даже повышении его до 27—28 %) вплоть до 24 часов. Наши прежние наблюдения над поросятами и результаты настоящего исследования показывают, что при отсутствии повреждения кожи содержание радиоактивного стронция в этом слое со временем уменьшается, так как Sr89 в основном находится в устьях волосяных фолликулов, частично вместе с секретом снова выводится на поверхность кожи, а частично проникаете лежащие глубже отделы кожи, тогда как поступление с поверхности после высыхания раствора относительно невелико. Накопление Sr89 в слое 10—70 мк (В. Е. Зайчик и М. А. Ходырева) можно объяснить интенсивным поступлением его непосредственно через эпидермис, когда значительная доля изотопа распределяется по всей его глубине. О вероятном повреждении кожного барьера свидетельствуют также высокие уровни содержания стронция в организме, полученные в тех же экспериментах (В. Е. Зайчик, цит. В. В. Хоробрых) Если эти предположения правильны, то указанная работа представляет определенный интерес в смысле анализа влияния рН загрязняющего раствора на уровень накопления радиоактивных изотопов в коже, так как расширяет рассматриваемый диапазон рН до значений, при которых возникают повреждения кожи.
Более выраженная фиксация Sr89 поверхностными структурами кожи и более интенсивное накопление в слое до 70 мк при загрязнении кожи раствором с рН 10,5 по сравнению с рН 2 и 6,5, по-видимому, обусловлены тем, что щелочные растворы в большей степени, чем кислые, вызывают изменение состояния водно-жировой пленки, которая тонким слоем (7— 10 мк) покрывает поверхность кожи и заполняет промежутки между роговыми клетками, а также состояние секрета сальных желез, заполняющего устья и просветы волосяных фолликулов. Вызывая уменьшение поверхностного натяжения пленки, эмульгирование и растворение секрета, щелочные растворы обеспечивают более тесный контакт радиоактивного вещества с поверхностными структурами кожи и более легкое поступление в поры кожи.
Отсутствие отличий в содержании Sr89 в поверхностном 70-микронном слое после загрязнения кислым (рН 2) и нейтральным (рН 6,5) растворами, по-видимому, обусловлено большей способностью буферных систем кожи к нейтрализации кислых составов, чем щелочных. При анализе закономерностей в случае загрязнения кожи человека следует иметь в виду также то, что рН нормальной кожной поверхности его находится в кислой области, в основном рН 4,2—5,6 (Blank; Drire). Правда, при интерпретации материалов данного исследования этот факт не имеет значения, так как у лабораторных животных, в частности у крыс, рН кожной поверхности лежит в нейтральной или даже слабощелочной области, т. е. близко по значению к рН апокринового пота человека (Drire). Если считать, что растворы с рН 2 и 10,5 не вызывают повреждения кожного барьера, то увеличение поступления Sr89 из кислого (рН 2) раствора может быть объяснено на основании теории проницаемости кожи для электролитов, предложенной Rein и признанной многими исследователями (Calvery и соавт.). Согласно этой теории, проникновению электролитов через кожу препятствует отрицательно заряженная мембрана, которая находится в эпидермисе, в области залегания верхних отделов зернистого и нижних отделов рогового слоя. Однако в наших опытах наибольшее накопление Sr89 в глубоких отделах кожи отмече-
1 Кандидатская диссертация. М., 1968.
1.0
TZ07S
: QSO
0.2S
-
л _____
Ul/y lis / У
W If V-
! 1 ' 1 1 1 1
¿so
SOO 7S0
Глубина (В мкм)
/ООО
/250
но, наоборот, при загрязнении щелочными растворами. Полученные данные не противоречат теории Rein, а лишь свидетельствуют о том, что проникновение электролитов через кожу может увеличиваться за счет другого пути — через придатки кожи.
Анализ относительного распределения Sr89 в коже показывает, что некоторые различия в зависимости от рН загрязняющего раствора обнаруживаются уже через 15 мин. после попадания раствора на кожу (рис. 1). Эти различия сравнительно невелики, но могут представить интерес в смысле обсуждения влияния рН раствора на механизм загрязнения и проницаемости кожи для радиоактивных веществ. Как видно из этого рисунка, в случае загрязнения кожи нейтральным раствором основная доля Sr89 (около 0,63 остаточной активности, принятой за 1) сосредоточена в поверхностном слое до 150 мк. При больших и меньших значениях рН вклад этого слоя в общую величину остаточного загрязнения меньше. Напомним, что при рН 6,5 сама величина остаточного загрязнения наименьшая (см. табл. 1). Иными словами, полученные данные показывают, что при рН6,5барь-| ерная функция кожи выражена максимально.
При загрязнении кожи кислым раствором (рН 2), наоборот, остаточная активность в большей степени обусловлена содержанием Sr89 на глубине более 150 мк. Доля изотопов, фиксированных на поверхности и сосредоточенных на глубине 10—150 мк (т. е. в основном в устьях и канале волосяных фолликулов), соответственно уменьшается; это подтверждает уже высказанное выше предположение об увеличении возможности поступления Sr89 непосредственно через мембрану, ослабленную действием кислого раствора.
При анализе относительного распределения Sr89 в коже после загрязнения раствором с рН 10,5 обращает на себя внимание меньшая, чем при рН 6,5, доля изотопа, фиксированного на поверхности. Объясняется это тем (см. табл. 1), что щелочной раствор в большей степени способствует! увеличению поступления изотопа в кожу и меньше влияет на процессы, I ответственные за удержание изотопа поверхностными структурами.
После 24-часового контакта Sr89Cl, с кожей величина остаточного загрязнения во всех случаях уменьшается примерно в 1V2 раза. При этом уровень активности поверхностного 10-микронного слоя меняется мало.
Через 24 часа содержание Sr89 в глубоких отделах кожи (глубже 150 мк) при всех значениях рН исходного раствора уменьшается пропорционально количеству изотопа, поступившему в эти отделы за первые 15 мин. (во всех случаях остается примерно 40%). Этот факт свидетельствует о том, что величина рН раствора, по-видимому, не влияет на состояние изотопа в коже и формы его связи с ее биокомпонентами.
Рис.
1. Относительное распределение Бг89 в коже крыс при различных значениях рН раствора. 1 — рН 10,5: 2 — рН 6.5: 3 — рН 2; а — продолжитель-вость загрязнения 15 мин.: б—продолжительность загрязнения 24 часа: за 1 принято содержание Бг" в коже после очистки.
Неравномерная скорость выведения изотопа из различных отделов кожи приводит к некоторому изменению картины относительного распределения Sr89 в коже после очистки по сравнению с 15-минутным сроком контакта.
Следует отметить также, что некоторые различия, отмеченные в ранние сроки для исследованных значений рН, после 24 часов контакта почти сглаживаются. Во всех случаях максимальная доля изотопов (0,66—0,73) сосредоточена в слое до 150 мк и только 0,20—0,25 находится на глубине более 250 мк (см. рис. 1).
В опытах на поросятах мы, как правило, наблюдали обратную картину: содержание изотопов в коже уменьшалось в основном за счет их выведения на поверхность в составе секрета желез кожи, т. е. за счет очищения от активности придатков кожи. Вместе с тем снижение количества изотопов в глубоких слоях кожи за счет всасывания в организм всегда было менее значимым. Вероятно, это обстоятельство обусловлено видовыми особенностями строения кожи и различиями в скорости обмена у крыс и поросят.
Ш1
гоо
400 600 SOO
Глубина (S мкм)
WOO
/200
/400
Рис. 2. Изменение концентрации Бг89 в коже крыс с увеличением
глубины при различных значениях рН раствора. I — рН 10,5; 2 — рН 6,5: 3 — рН 2: а — продолжительность контакта 15 мни : значения концентрации во всех случаях соответствуют остаточному загрязнению равному 1 мккюри/см'.
На рис. 2 приведены кривые, характеризующие изменение концентрации Бг89 в коже крыс (через 15 мин. после нанесения раствора) с увеличением глубины после загрязнения растворами с различными значениями рН. Из рис. 2 видно, что при одинаковых уровнях остаточного загрязнения кожи различия в величине концентраций и характере их снижения с глубиной в коже незначительны. Учитывая сказанное, можно считать, что функция изменения концентрации Бг89 в коже при загрязнении растворами с рН от 2 до 10,5 и длительности контакта до 24 часов может быть описана единым уравнением. Достаточно хорошее приближение дает уравнение вида:
1=3
СХ = С0 £ ,
<—1'
где Сх — концентрация стронция на глубине Х\ С0 — средняя концентрация в поверхностном 10-микронном слое; /С, — вклад соответствующего экспоненциального члена в С0, причем К\ + Кг + К3 — 1; V, — постоянные, характеризующие градиент снижения концентрации в соответствующих экспонентах.
Таблица 2
Параметры уравнения, описывающего изменение концентрации стронция в коже крыс после загрязнения растворами с рН от 2 до 10,51
Продолжительность контакта С. мккюри Vj. мкм-1 д J, мкм
см* мкм К, К, к, V| V, Vj д. А. д.
15 мин. 2,5-Ю-2 0,80 0,16 0,04 4,6. Ю-2 8,6-Ю-3 9,3-Ю-4 15 80 740
24 часа 3,1 .ю-2 0,69 0,26 0,05 4,6. Ю-2 1,0- ю-2 1,5. Ю-3 15 70 460
Усредненная
для срока
15 мин. и
24 часа 2,8-10-2 0,76 0,20 0,04 4,6. Ю-2 9,2. Ю-3 1,1.ю-3 15 76 660
1 Д — толщина слоя, в котором концентрация уменьшается в 2 раза; она связана
0,693
с величиной V соотношением: Д=—-—1.
Параметры этого уравнения приведены в табл. 2. Они выведены путем анализа кривой, построенной по средним значениям, полученным в исследованиях распределения Sr89 при рН раствора 2; 1,5, и 10,5 и сроках контакта 15 мин. и 24 часа. В табл. 2 приведены также значения параметров уравнений, описывающих функции изменения концентрации Sr89 в коже, отдельно для 15-минутного и 24-часового сроков контакта (в обоих случаях приведены средние значения для рН 2, 6,5 и 10,5).
Функцию изменения концентрации Sr89 в коже крыс представили также В. Е. Зайчик и М. А. Ходырева. Однако начальные участки кривых (до глубины 100 мк), приведенных этими авторами, получены путем экстраполяции, а область исследования ограничена поверхностным слоем до 600 мк. Поэтому распределение изотопа описано 2-компонентным экспоненциальным уравнением. При анализе приведенных кривых и значений параметров уразнения (в частности, для контакта Sr89 с кожей в сроки 15 мин. и 24 часа) можно отметить меньший, чем в наших исследованиях, градиент снижения концентрации в слое до 100 мк (что может быть объяснено погрешностями при экстраполяции в области, где значения концентраций меняются очень резко).
Вывод
Исследования показывают, что если рН раствора не вызывает повреждения кожного барьера (рН 2—10,5), то увеличение поступления стронция в кожу не приводит к существенному изменению функции его распределения в коже. Однако при значениях рН, вызывающих повреждение кожного барьера, не только резко увеличиваются уровни накопления стронция в коже, но заметно меняется и функция, описывающая распределение изотопа по глубине.
ЛИТЕРАТУРА. Зайчик В. Е., Ходырева М. А. Гиг. и сан., 1968, № 11, с. 38. — С а 1 v е г у Н. О. et al. Physiol. Rev., 1946, v. 26, p. 495. -Bjank J. H. J. invest. Derm., 1937, v. 2, p. 67. — Drj z e J. H., Ibid., 1942, v. 5, p. 77. — R e i п H., Z. Biol., 1924, Bd 81, S. 125. — W a dac hi J. et al. J. atom. Energy. Soc. Japan, 1963, v. 5, p. 938. — W a d а с h i J. et al. Ibid., 1963, v. 5, p. 994.
Поступила 30/VI 1971 г.
EFFECT OF THE pH SOLUTION ON THE ACCUMULATION LEVEL AND THE NATURE OF DISTRIBUTION OF STRONTIUM ISOTOPE IN THE SKIN
T. A. Norets, L. A. Ilyin, V. P. Shamov, Shvydko, N. S.
The effect of solution acidity on the accumulation level and the type of radioactive strontium distribution in the skin was studied experimentally on rats. The authors examined solutions with pH levels ranging from 2.0 to 10.5, i. e. within the limits that cause no appa-
rent skin lesions. The solution pH values were shown to affect the extent of entry into the skin of even such elements, that were in an ionodispersed state at all the investigated pH levels.
УДК 612.751.1.015.31:546.42.02.90
ДИНАМИКА Бг80 В КОСТНОЙ ТКАНИ НАСЕЛЕНИЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА ЗА 1969—1971 гг.
А. Н. Марей, Б. К• Борисов
Настоящая работа является продолжением исследования уровня накопления Бг90 в костной ткани людей, начатого в Советском Союзе с 1957 г. (А. Н. Марей и соавт.). Материал, представленный в статье, включает результаты изучения не только содержания и распределения изотопа в скелете взрослого человека, но и характера его накопления в зависимости от возраста. Особое внимание уделялось выяснению особенностей накопления Бг9" в скелете детей раннего возраста. Все это направлено на улучшение прогнозирования уровней облучения населения, обусловленного инкорпорированным Бг90, и их гигиенической оценки.
Полученные данные о накоплении изотопов в организме людей за последние 3 года в какой-то мере отражают общую картину замедления темпа снижения уровней загрязнения Бг90 объектов внешней среды в этот период. Это обстоятельство, по-видимому, связано с испытаниями ядерного оружия в атмосфере, которые продолжают некоторые страны.
Материал и методы исследования. Материалы настоящего сообщения основываются на результатах ежегодных исследований содержания 1>г90 у населения Советского Союза за последние 3 года.
Средние уровни содержания изотопа в костной ткани населения страны в целом за эти годы были получены путем статистической обработки 2490 результатов радиохимических анализов образцов костей и экстрагированных зубов около 29 ООО жителей 65 различных городов.
Химическую обработку проб костей для приготовления препарата осуществляли по стандартному методу с применением в качестве экстраген-та моноизооктилового эфира тетрауксусной кислоты (МИОМФ). Бг90 определяли по У90 с измерением на низкофоновых установках с ошибкой ± 15— 20 %. Содержание кальция в костях устанавливали оксалатным методом с ошибкой ^2 %. Полученные результаты выражались в количестве активности Бг90 по отношению к кальцию (пюори/г Са).
Результаты и их краткий анализ. Для получения сравнимых результатов концентрации в различных видах костей нормализовались к средней по целому скелету. Величины коэффициентов нормализации устанавливали на основании распределения изотопа в скелете 129 взрослых лиц, умерших в Москве за 1969—1971 гг. При установлении этих коэффициентов использовали метод, учитывающий весовые соотношения костей озоленного скелета взрослого человека (А. Н. Марей и Б. К. Борисов). Величины коэффициентов нормализации приведены в табл. 1.
Таблица 1
Коэффициенты нормализации (по материалам Москвы)
Год исследования Количество скелетов Название костей
позвонки ребра таз грудина эпифизы череп диафизы зубы скелет
1969 1970 1971 39 60 30 1,48 1,60 1,60 0,82 1,26 1,38 1,35 1,60 1,37 1,33 1,20 1.14 1,13 0,87 0,83 0,71 ООО 0,34 0,49 0,50 1,00 1,00 1,00
