Радиоактивный изотоп йода 131 имеет период полураспада. Радиоактивный йод и рак щитовидной железы. Радиоактивный йод: что это
Радиойод, а точнее один из радиоактивных (бета- и гамма-излучение) изотопов йода с массовым числом 131 с периодом полураспада в 8,02 суток. Йод-131 известен в первую очередь как продукт деления (до 3%) ядер урана и плутония, выделявшийся при авариях на атомных электростанциях .
Получение радиойода. Откуда он появляется
В природе изотоп йод-131 не возникает. Его появления связано лишь с работой фармакологических производств, а также атомных реакторов. Выделяется он и при проведении ядерных испытаний или радиоактивных катастроф. Так повысила содержание изотопа йода в морской и водопроводной воде в Японии, а также в продуктах питания. Использование специальных фильтров помогло в снижении распространения изотопов, а также в предотвращении возможных провокаций на объектах разрушенной атомной электростанции. Подобные фильтры в России производятся в компании «НТЦ Фарадей» .
Облучение в ядерном реакторе теплуровых мишеней тепловыми нейтронами позволяет получить йод-131 с высокой степенью содержания.
Характеристики йода-131. Вред
Период полураспада радиойода в 8,02 суток с одной стороны не делает йод-131 высокоактивным, а с другой позволяет ему распространиться на большие площади. Этому также способствует высокая летучесть изотопа. Так – около 20% йода-131 были выброшены из реактора. Для сравнения цезия-137 – около 10%, стронция-90 – 2%.
Йод-131 почти не образует нерастворимых соединений, что также помогает распространению.
Йод сам по себе дефицитный элемент и организмы людей и животных научились его концентрировать в теле, это же касается и радиойода, что не идет на пользу здоровью.
Если говорить о вреде йода-131 для человека, то речь идет в первую очередь о щитовидной железе. Щитовидка не отличает обычный йод от радиойода. А при ее массе в 12-25 грамм даже небольшая доза радиоактивного йода приводит к облучению органа.
Йод-131 вызывает мутации и гибель клеток, при активности в 4,6·10 15 Бк/грамм.
Йод-131. Польза. Применение. Лечение
В медицине применяются изотопы йод-131, а также йод-125 и йод-132 для диагностики и даже лечения проблем со щитовидной железой, в частности болезни Грейвса.
При распаде йода-131 появляется бета-частица с высокой скоростью полета. Она способна проникать в биологические ткани на расстояние до 2 мм, что вызывает гибель клеток. В случае гибели зараженных клеток это вызывает лечебных эффект.
Также йод-131 применяется как индикатор обменных процессов в организме человека.
Выброс радиоактивного йода 131 в Европе
21 февраля 2017 года в сводках новостей появилась информация о том, что европейские станции в более чем десятке стран от Норвегии до Испании на протяжении нескольких недель замечали превышение норм по содержанию йода-131 в атмосфере. Были высказаны предположения об источниках изотопа – выброс на
Здоровье
Обеспокоенность воздействием радиоактивных веществ нарастает. Страны по всему миру либо запрещают, либо активизируют проверку импортных продуктов из пострадавшей от землетрясения Японии после того, как радиоактивные вещества были найдены в продуктах питания и воде после взрывов на АЭС.
Три основных радиоактивных вещества, которые вызывают тревогу у специалистов и которые были обнаружены в Японии - это радиоактивный йод-131, радиоактивный цезий-134 и радиоактивный цезий-137 .
Радиоактивный йод-131
На прошлой неделе в зеленых листовых овощах в Японии были обнаружены 22,000 Бк (беккерелей) радиоактивного йода-131 на каждый килограмм. Это уровень превышает предельно допустимый уровень в 11 раз.
Съев килограмм таких овощей, вы получаете половину количества радиации, которую средний человек получает из естественной среды за год.
Съедая такое количество овощей ежедневно в течение 45 дней, приведет к накоплению 50 миллизиверт, годовой радиационный предел, который установлен для работника ядерной станции. Миллизиверты выражают количество радиации поглощаемой тканями человека.
Воздействие 100 миллизиверт в год повышает риск возникновения рака . Это является эквивалентом сканирования всего тела тремя КТ (компьютерными томографами).
При вдыхании или проглатывании, йод-131 скапливается в щитовидной железе и повышает риск возникновения рака щитовидной железы . Особенно подвержены этому воздействию дети, плоды находящиеся в утробе матери и молодые люди.
Риск возникновения рака щитовидной железы можно снизить принимая йодид калия , который предотвращает накопление радиоактивного йода.
Однако, йод-131 распадается относительно быстро и его радиоактивность уменьшается вдвое каждые 8 дней. Это означает, что он теряет свое воздействие за 80 дней.
Радиоактивный цезий-134 и радиоактивный цезий-137
Овощи в Японии также были заражены 14,000 Бк цезия на каждый килограмм. Это превышает допустимый предел больше, чем в 11 раз.
Если съедать килограмм таких зараженных овощей каждый день в течение месяца, то это приведет к накоплению радиации 20-ти миллизиверт.
Внешнее воздействие большого количества радиоактивного цезия может вызвать ожоги, острую лучевую болезнь и смерть . Он также может увеличить риск возникновения рака. Вдыхание и поглощение цезия позволяет ему распределиться в мягких тканях, особенно тканях мышц, повышая риск рака. Он также может вызывать спазмы, непроизвольные мышечные сокращения и бесплодие .
В отличие от йода, поглощение радиоактивного цезия невозможно предотвратить, как только человек подвергся его воздействию.
Это вещество вызывает больше беспокойства, чем йод-131, так как оно более стойкое и требуется гораздо больше времени для того, чтобы оно распалось.
Период полураспада Цезия-137 составляет 30 лет, что означает, что столько времени требуется для того, чтобы снизить его радиоактивность в два раза. Потребуется, по крайней мере, 240 лет, чтобы его радиоактивность исчерпалась .
Период полураспада Цезия-134 составляет 2 года, что означает, что потребуется около 20 лет, чтобы он стал безвредным .
Эффект краткосрочного и высокого уровня облучения, опубликованного Американским агентством по охране окружающей среды.
В отличие от рака, эти последствия от острого облучения, как правило, появляются сразу, вызывая так называемую лучевую болезнь
, включая такие симптомы как тошнота, выпадение волос и кожные ожоги. Если человек получает смертельную дозу, то смерть наступает в течение 2-х месяцев.
Воздействие 50-100 миллизиверт: изменения в химическом составе крови
Воздействие 500 миллизиверт: тошнота, в течение нескольких часов
Воздействие 700 миллизиверт: рвота
Воздействие 750 миллизиверт: потеря волос, в течение 2-3 недель
Воздействие 900 миллизиверт: диарея
Воздействие 1,000 миллизиверт: кровотечение
Воздействие 4,000 миллизиверт: возможная смерть в течение 2 месяцев, если оставить без лечения
Воздействие 10,000 миллизиверт: разрушение слизистой оболочки кишечника, внутреннее кровотечение и смерть в течение 1-2 недель
Воздействие 20,000 миллизиверт: повреждения центральной нервной системы и потеря сознания в течение нескольких минут, и смерть в течение нескольких часов или дней
Всем известна высокая опасность радиоактивного йода-131, наделавшего много бед после аварий в Чернобыле и Фукусиме-1. Даже минимальные дозы этого радионуклида вызывают мутации и гибель клеток в организме человека, но особенно сильно от него страдает щитовидная железа. Образующиеся при его распаде бета- и гамма-частицы, концентрируются в ее тканях, вызывая сильнейшее облучение и образование раковых опухолей.
Радиоактивный йод: что это?
Йод-131 - радиоактивный изотоп обычного йода, получивший название «радиойод». Благодаря достаточно долгому периоду полураспада (8,04 суток), он быстро распространяется на большие территории, вызывая радиационное заражение почвы и растительности. Впервые I-131 радиойод был выделен в 1938 году Сиборгом и Ливингудом путем облучения теллура потоком дейтронов и нейтронов. Впоследствии его обнаружил Абельсон среди продуктов деления атомов урана и тория-232.
Источники радиойода
Радиоактивный йод-131 не содержится в природе и поступает в окружающую среду из техногенных источников:
- Атомные электростанции.
- Фармакологическое производство.
- Испытания атомного оружия.
Технологический цикл любого энергетического или промышленного атомного реактора включает деление атомов урана или плутония, в процессе которого в установках накапливается большое количество изотопов йода. Свыше 90% всего семейства нуклидов составляют короткоживущие изотопы йода 132-135, остальная часть приходится на радиоактивный йод-131. Во время обычной работы атомной электростанции годовой выброс радионуклидов невелик за счет проводимой фильтрации, обеспечивающей распад нуклидов, и оценивается специалистами в 130-360 Гбк. Если же происходит нарушение герметичности атомного реактора, радиойод, обладая высокой летучестью и мобильностью, сразу поступает в атмосферу вместе с другими инертными газами. В газоарозольном выбросе он по большей части содержится в виде различных органических веществ. В отличие от неорганических соединений йода, органические производные радионуклида йода-131 представляют наибольшую опасность человека, поскольку легко проникают через липидные мембраны клеточных стенок в организм и в дальнейшем с кровью разносятся по всем органам и тканям.
Крупные аварии, ставшие источником заражения йодом-131
Всего известно о двух крупных авариях на АЭС, ставших источниками загрязнений радиойодом больших территорий, - Чернобыль и Фукусима-1. Во время Чернобыльской катастрофы весь йод-131, скопившийся в атомном реакторе, был вместе с взрывом выброшен в окружающую среду, что привело к радиационному загрязнению зоны радиусом 30 километров. Сильные ветры и дожди разнесли радиацию по всему миру, но особенно пострадали территории Украины, Белоруссии, юго-западные области России, Финляндии, Германии, Швеции, Великобритании.
В Японии взрывы на первом, втором, третьем реакторах и четвертом энергоблоке АЭС «Фукусима-1» произошли после сильнейшего землетрясения. В результате нарушения система охлаждения произошло несколько утечек радиации, приведших к 1250-кратному увеличению количества изотопов йода-131 в морской воде на расстоянии 30 км от атомной электростанции.
Еще одним источником радиойода служат испытания ядерного оружия. Так, в 50-60 годах двадцатого века на территории штата Невада в США проводились взрывы ядерных бомб и снарядов. Ученые заметили, что образующийся в результате взрывов I-131 выпадал в ближайших районах, а в полуглобальных и глобальных выпадениях он практически отсутствовал по причине небольшого периода полураспада. То есть во время миграций радионуклид успевал разложиться до того, как выпасть вместе с осадками на поверхность Земли.
Биологическое воздействие йода-131 на человека
Радиойод имеет высокую миграционную способность, легко проникает в организм человека с воздухом, пищей и водой, а также поступает через кожу, раны и ожоги. При этом он быстро всасывается в кровь: спустя час усваивается 80-90% радионуклида. Большее его количество поглощается щитовидной железой, которая не отличает стабильный йод от его радиоактивных изотопов, а наименьшая часть - мышцами и костями.
К концу суток в щитовидной железе фиксируется до 30% всего поступившего радионуклида, причем процесс накопления напрямую зависит от функционирования органа. Если наблюдается гипотериоз, то радиойод всасывается интенсивнее и аккумулируется в тканях щитовидки в более высоких концентрациях, чем при пониженной функции железы.
В основном йод-131 выводится из тела человека с помощью почек в течение 7 суток, лишь небольшая его часть удаляется вместе с потом и волосами. Известно, что он испаряется через легкие, но до сих пор не известно, сколько его выделяется из организма таким путем.
Токсичность йода-131
Йод-131 - источник опасного β- и γ-облучения в соотношении 9:1, способный вызвать как легкие, так тяжелые радиационные поражения. Причем наиболее опасным считается радионуклид, поступивший в организм с водой и пищей. Если поглощенная доза радиойода составляет55 МБк/кг от массы тела, возникает острое облучение всего организма. Связано это с большой площадью бета-облучения, которое вызывает патологический процесс во всех органах и тканях. Особенно сильно повреждается щитовидная железа, интенсивно поглощающая радиоактивные изотопы йода-131 вместе со стабильным йодом.
Проблема развития патологии щитовидной железы стала актуальной и во время аварии на Чернобыльской АЭС, когда население подверглись воздействию I-131. Люди получили большие дозы радиации, не только вдыхая зараженный воздух, но и употребляя свежее коровье молоко с повышенным содержанием радиойода. Даже меры, предпринятые властями по исключению из продажи натурального молока, не решили проблемы, поскольку около трети населения продолжало пить молоко, получаемое от собственных коров.
Важно знать!
Особенно сильное облучение щитовидной железы возникает при поступлении молочных продуктов, зараженных радионуклидом йода-131.
В результате облучения снижается функция щитовидной железы с последующим возможным развитием гипотиреоза. При этом не только повреждается тиреоидный эпителий, где синтезируются гормоны, но и разрушаются нервные клетки и сосуды щитовидной железы. Резко уменьшается синтез нужных гормонов, нарушается эндокринный статус и гомеостаз всего организма, что может послужить началом развития раковых опухолей щитовидной железы.
Особенно опасен радиойод для детей, поскольку их щитовидная желез намного меньше, чем у взрослого человека. В зависимости от возраста ребенка, масса может составлять от 1,7 г и до7 г, когда как у взрослого человека - около 20 грамм. Еще одна особенность заключается в том, что радиационное повреждение эндокринной железы может долгое время находиться в скрытом состоянии и проявиться только при интоксикации, заболевании или в период полового созревания.
Высокий риск заболеть раком щитовидной железы приходится на детей до одного года, получивших высокую дозу облучения изотопом I-131. Причем точно установлено высокая агрессивность опухолей - раковые клетки в течение 2-3 месяцев проникают в окружающие ткани и сосуды, метастазируют в лимфатические узлы шеи и легких.
Важно знать!
У женщин и детей опухоли щитовидной железы встречаются в 2-2,5 раза чаще, чем у мужчин. Скрытый период их развития в зависимости от дозы радиойода, полученной человеком, может достигать 25 и более лет, у детей этот период значительно короче - в среднем около 10 лет.
«Полезный» йод-131
Радиойод, как средство против токсического зоба и раковых опухолей щитовидной железы, начал использоваться еще в 1949 года. Радиотерапия считается сравнительно безопасным методом лечения, без ее проведения у больных поражаются различные органы и ткани, ухудшается качество жизни и уменьшается ее продолжительность. Сегодня изотоп I-131 применяется как дополнительный средство, позволяющее бороться с рецидивами этих заболеваний после хирургического вмешательства.
Как и стабильный йод, радиойод накапливается и длительно удерживается клетками щитовидной железы, использующих его для синтеза тиреодиных гормонов. Поскольку опухоли продолжают выполнять гормонообразующую функцию, они накапливают изотопы йода-131. При их распаде образуют бета-частицы с пробегом 1-2 мм, которые локально облучают и разрушают клетки щитовидной железы, а окружающие здоровые ткани практически не подвергаются воздействию радиации.
Йод 131 - бета-, гамма-излучатель с периодом полураспада 8,1 дня. Энергия гамма-излучения 0,364 Мэв, энергия бета-излучения 0,070 Мэв. Суммарная активность препаратов, используемых с диагностической целью, составляет от 2 до 5 мккюри (300 мккюри допускается лишь при скеннировании печени и почек). При поступлении 1 мккюри йода в щитовидной железе создается доза 1,5-2 рад. Правомочность использования различных количеств йода для целей диагностики определяется клиническими показаниями (Ф. М. Лясс, 1966). Независимо от пути поступления йод быстро накапливается в организме, при этом до 90% сосредоточено в щитовидной железе. Выводится йод с мочой и калом. Его можно также обнаружить в слюне (сразу же после введения). Предельно допустимое количество при хроническом поступлении составляет 0,6 мккюри; эта величина достаточно хорошо обоснована клиническими наблюдениями как безопасная для организма человека по всем критериям.
Практика использования достаточно больших количеств радиоактивного йода с лечебной целью (до 100 мккюри), опыт аварии в Уиндскеле (Англия), данные о выпадении радиоактивных осадков ядерного взрыва на Маршалловых островах позволяют оценить степень опасности случайного поступления в организм изотопа в широком диапазоне доз.
В соответствии с характером избирательного распределения йода клинические проявления в зависимости от дозы варьируют от преходящих изменений функции щитовидной железы с учащением возможности ее бластомной метаплазии в отдаленные сроки до глубокой, рано наступающей деструкции ткани железы, что может сопровождаться и общими клиническими проявлениями лучевой болезни, включая нарушения кроветворения. В связи со сравнительно быстрым формированием лучевой нагрузки основная симптоматика развивается, как правило, в относительно ранние сроки - в первые 1-2 месяца.
По данным Д. А. Улитовского (1962) и Н. И. Улитовской (1964), избирательное облучение и Поражение щитовидной железы и ее нервнорецепторного аппарата имеют место при разовом поступлении 1-3 мкюри I131, что соответствует местной дозе 1000-3000 рад. Интегральные дозы во всем организме близки к создающимся при облучении от внешних гамма-источников в дозе 7-13 р; признаков отчетливых общих реакций в этих случаях не возникает.
Развитие клинических проявлений с возможностью летального исхода при типичных для лучевой болезни изменениях крови наблюдается при поступлении за короткие сроки 300-500 мкюри I131, что создает дозу общего облучения порядка 300-570 рад. Суммарные активности в 20-50 мкюри йода приводят к промежуточной группе клинических эффектов. При этом следует помнить, что определяющий вклад в дозу дает бета-излучение йода, т. е. имеет место определенная неравномерность распределения дозы в объеме железы и сохранение благодаря этому отдельных неповрежденных участков эпителия фолликулов. При использовании изотопов I132 и I134, являющихся мощными гамма-излучателями, биологический эффект выше благодаря равномерности облучения ткани железы.
Рейтинг: / 29Подробности Родительская категория: Зона отчуждения Категория: Радиоактивное загрязнение
Представлено последствия выброса радиоизотопа 131 I после аварии на ЧАЭС и описание биологического действия радиойода на организм человека.
Биологическое действие радиойода
Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., бета- и гамма-излучатель. Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе (7,3 МКи), был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы . Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.
Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу - дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей - 300 рад, у взрослых - 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.
Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов. В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.
Профилактика поступления йода-131 в организм человека
Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131 I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.
Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.
Загрязнение окружающей среды 131 I после аварии на ЧАЭС
Интенсивное выпадение 131 I в городе Припять началось по-видимому, в ночь с 26 на 27 апреля. Поступление его в организм жителей города происходило ингаляционным путем, а следовательно - зависело от времени пребывания на открытом воздухе и от степени проветривания помещений.
Значительно серьезнее была обстановка в селах, попавших в зону радиоактивных выпадений. Вследствие неясности радиационной обстановки не всем сельским жителям была своевременно проведена йодная профилактика. Основным путем поступления 131 I в организм был пищевой, с молоком (до 60% по одним данным, по другим данным - до 90%). Этот радионуклид появился в молоке коров уже на вторые-третьи сутки после аварии. Надо отметить, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади 150 м 2 и является идеальным концентратором радионуклидов в молоке. 30 апреля 1986 г. Минздравом СССР были даны рекомендации о повсеместном запрете потребления молока от коров, находящихся на пастбищах, во всех районах, примыкающих к зоне аварии. В Белоруссии скот еще находился на стойловом содержании, но в Украине коровы уже паслись. На государственных предприятиях этот запрет сработал, а вот в личных хозяйствах запретные меры обычно срабатывают хуже. Надо отметить, что в Украине тогда около 30% молока потреблялось от личных коров. В первые же дни был установлен норматив на содержание йода-13I в молоке, при соблюдении которого доза на щитовидную железу не должна была превысить 30 бэр. В первые недели после аварии концентрация радиойода в отдельных пробах молока превышала этот норматив в десятки и сотни раз.
Представить масштабы загрязнения природной среды йодом-131 могут помочь такие факты. По существующим нормативам, если плотность загрязнения на пастбище достигает 7 Ки/км 2 , следует исключить или ограничить употребление в пищу загрязненных продуктов, перевести скот на незагрязненные пастбища или фуражные корма. На десятый день после аварии (когда прошел один период полураспада йода-131), под действие этого норматива попадали Киевская, житомирская и Гомельская области УССР, весь запад Белоруссии, Калининградская область, запад Литвы и северо-восток Польши.
Если плотность загрязнения лежит в пределах 0.7-7 Ки/км 2 , то решение следует принимать в зависимости от конкретной обстановки. Такие плотности загрязнения были почти по всей Правобережной Украине, по всей Белоруссии, Прибалтике, в Брянской и Орловской областях РСФСР, на востоке Румынии и Польши, юго-востоке Швеции и юго-западе Финляндии.
Неотложная помощь при загрязнении радиойодом.
При работе в зоне, загрязненной радиоизотопами иода, с целью профилактики прием ежедневно иодида калия 0,25 г (под врачебным присмотром). Дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта. При поступлении радионуклидов в организм – внутрь иодид калия 0,2 г, иодид натрия 02, г., сайодин 0,5 или тереостатики (перхлорат калия 0,25 г). Рвотные средства или промывание желудка. Отхаркивающие с повторным назначением йодистых солей и тереостатиков. Обильное питье, мочегонные.
Литература:
Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.
Тихомиров Ф.А. Радиоэкология иода. М., 1983. 88 с.
Cardis et al., 2005 год. Risk of Thyroid Cancer After Exposure to 131I in Childhood -- Cardis et al. 97 (10): 724 -- JNCI Journal of the National Cancer Institute