ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Глава первая
Физические основы радиобиологии.
Строение атома. (Л. В. Рогожина) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
Понятие об изотопах, изомерах, изобарах и изотонах . . . . . . . 15
Ядерные силы, дефект массы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Явление радиоактивности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Естественная радиоактивность
и радиоактивные семейства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Характеристика радиоактивных излучений . . . . . . . . . . . . . . . 22
Типы ядерных превращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Искусственные преобразования атомных ядер . . . . . . . . . . . . . 32
Закон радиоактивного распада . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Активность радиоактивного элемента
и единицы активности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Взаимодействие радиоактивных излучений с веществом . . . . 40
Взаимодействие корпускулярных излучений с веществом . . . 41
Взаимодействие гамма(излучения с веществом . . . . . . . . . . . . 48
Глава вторая
Дозиметрия и радиометрия
ионизирующих излучений. (В. В. Пак) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Доза излучения и единицы ее измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Радиометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Приборы и средства для обнаружения и измерения
ионизирующих излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Детекторы ионизирующих излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Приборы для измерения ионизирующих излучений . . . . . . . . 84
Радиометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Дозиметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Спектрометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Основные методы измерения радиоактивности . . . . . . . . . . . . 101
Оглавление
Глава третья
Основы сельскохозяйственной радиоэкологии.
(Н. П. Лысенко) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Естественные и искусственные источники
ионизирующих излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Естественные источники ионизирующих излучений . . . . . . . .
Искусственные источники ионизирующих излучений . . . . . .
Пути поступления радионуклидов
во внешнюю среду . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Общие закономерности перемещения
радиоактивных веществ в биосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Физико"химическое состояние
радионуклидов в воде, почве, кормах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Некорневое поступление радионуклидов в кормовые
культуры и загрязнение ими продукции животноводства . . . .
Радиоактивное загрязнение лесных фитоценозов . . . . . . . . . .
Миграция радионуклидов
по сельскохозяйственным цепочкам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Поступление радионуклидов в молоко животных . . . . . . . . . .
Поступление радионуклидов в яйца кур"несушек . . . . . . . . . .
Глава четвертая
Токсикология радиоактивных веществ. (Н. П. Лысенко) . . . . . . .
Основные факторы, обусловливающие токсичность
радионуклидов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Классификация радионуклидов по их токсичности
для человека и животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Факторы, определяющие степень биологического действия
радиоактивных изотопов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Характеристика путей поступления радионуклидов
и их смесей в организм
сельскохозяйственных животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Накопление радионуклидов в органах и тканях . . . . . . . . . . . .
Выделение радионуклидов из организма . . . . . . . . . . . . . . . . .
Переход радионуклидов от матери к потомству . . . . . . . . . . . .
Метаболизм и токсикология некоторых радионуклидов . . . . .
Переход радионуклидов в продукцию животноводства
после разового поступления в организм . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Накопление радионуклидов в мясе животных
при хроническом поступлении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Влияние различных факторов на переход радионуклидов
из рациона животных в продукцию животноводства . . . . . . . .
Глава пятая
Ведение животноводства в условиях
радиоактивного загрязнения. (Н. П. Лысенко) . . . . . . . . . . . . . . .
Прогноз поступления радионуклидов в корма
и продукцию растениеводства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Прогноз поступления радионуклидов
в продукцию животноводства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Использование кормовых угодий,
загрязненных радионуклидами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
567
106
109
110
114
120
123
125
133
135
137
141
143
145
146
149
149
151
157
159
162
163
183
185
189
193
195
203
208
568
РАДИОБИОЛОГИЯ
Нормирование поступления радионуклидов в организм
сельскохозяйственных животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Режим питания и содержания животных
при радиоактивном загрязнении среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Использование веществ, ускоряющих выведение
радионуклидов из организма животных . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Особенности проведения ветеринарных мероприятий
в зонах радиоактивного загрязнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Пути использования кормовых угодий, кормов, животных
и продукции животноводства,
загрязненных радионуклидами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Особенности ведения животноводства
в условиях Крайнего Севера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Природно+климатические условия Крайнего Севера . . . . . . . .
Видовой состав лишайников и других растений . . . . . . . . . . . .
Накопление и распределение
137
Cs и 90Sr в лишайниках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Физиология и рацион северного оленя . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Поступление 137Cs и 90Sr в организм северного оленя . . . . . . . .
Пути снижения поступления радионуклидов
в продукцию оленеводства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава шестая
Биологическое действие
ионизирующих излучений. (Н. П. Лысенко, В. В. Пак) . . . . . . . . .
Механизм биологического действия
ионизирующих излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Теории прямого действия радиации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Теории непрямого действия
ионизирующих излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Радиочувствительность животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Влияние ионизирующих излучений
на ткани, органы и системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Влияние ионизирующих излучений
на кровь и кроветворные органы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Влияние ионизирующих излучений
на органы размножения и потомство животных . . . . . . . . . . . .
Влияние ионизирующих излучений
на иммунобиологическую реактивность животных . . . . . . . . .
Значение естественной радиоактивности
и малых доз радиации в биологических процессах . . . . . . . . . .
Глава седьмая
Лучевые поражения сельскохозяйственных животных,
лучевая болезнь при внешнем облучении.
(В. В. Пак, Н. П. Лысенко) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Течение острой лучевой болезни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Видовые особенности течения лучевой болезни . . . . . . . . . . . .
Патологоанатомические изменения
при острой лучевой болезни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Диагностика и прогноз острой лучевой болезни . . . . . . . . . . . .
Профилактика и лечение лучевой болезни . . . . . . . . . . . . . . . .
219
225
235
239
244
259
260
262
264
269
272
276
280
280
282
286
298
301
316
327
337
347
356
361
370
375
378
384
Оглавление
Лучевая болезнь при внутреннем поражении . . . . . . . . . . . . . .
Лучевые поражения кожных покровов . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Комбинированные лучевые поражения . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Отдаленные последствия действия радиации . . . . . . . . . . . . . .
Глава восьмая
Ветеринарно
санитарная оценка продуктов
животноводства при радиационных поражениях. (В. В. Пак) . . .
Предубойный осмотр, сортировка и убой животных . . . . . . . .
Ветеринарно!санитарная оценка мяса
при внешнем гамма!облучении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ветеринарно!санитарная оценка мяса
при внутреннем заражении радиоактивными веществами . . .
Ветеринарно!санитарная оценка молока . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ветеринарно!санитарная оценка яиц кур . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава девятая
Использование радионуклидов и радиационной биотехнологии
в животноводстве и ветеринарии.
(Н. П. Лысенко, В. В. Пак, Л. В. Рогожина) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Использование радионуклидов в качестве индикаторов
(меченых атомов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Использование радионуклидов для диагностики болезней
и лечения животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Использование радиационной биотехнологии
в сельском хозяйстве . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава десятая
Радиологический контроль объектов
ветеринарного надзора. (В. В. Пак) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Радиометрические и дозиметрические методы
радиационного контроля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Радиационный контроль мясного сырья
и крупного рогатого скота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Радиационный контроль рыночной продукции . . . . . . . . . . . .
Спектрометрические методы радиационного контроля . . . . . .
Отбор и подготовка проб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Гамма!спектрометрические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Бета!спектрометрические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Альфа!спектрометрические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Радиохимические методы радиационного контроля . . . . . . . .
Глава одиннадцатая
Основы радиационной безопасности
персонала и населения. (З. Г. Кусурова) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Регламентация облучения человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Организация работ с источниками
ионизирующих излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Охрана окружающей среды
от радиоактивных загрязнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
569
390
398
404
410
416
419
423
426
435
441
445
446
462
468
502
507
511
515
518
520
522
527
528
530
542
542
547
554
Словарь радиоэкологических терминов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560
Рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
ВВЕДЕНИЕ
Радиобиология изучает закономерности и механизмы дей
ствия ионизирующего излучения на биоорганические веще
ства, вирусы, бактерии, клетки, ткани, целостные организ
мы, популяции, биогеоценозы, их сообщества и биосферу в
целом.
Открытия и обобщения в области радиобиологии, боль
шой экспериментальный материал, полученный за сравнитель
но короткое время, легли в основу радиационной медицины,
прогнозирования радиационной опасности. Они широко ис
пользуются также в генетике, молекулярной биологии, эко
логии, сельском хозяйстве и т. д.
На основе эффектов биологического действия ионизирую
щей радиации радиобиология рассматривает и ведет разра
ботку прикладных вопросов радиобиологии в виде радиа
ционнобиологической технологии (РБТ) в животноводст
ве, ветеринарии и других отраслях сельского хозяйства в
направлении стимуляции хозяйственно полезных качеств у
сельскохозяйственных животных, в том числе птиц, под дей
ствием малых доз внешнего облучения, стерилизации вете
ринарных биологических (вакцины, сыворотки и др.) и ле
карственных препаратов (витамины, антибиотики и т. д.),
биологических тканей, полимерных изделий, шовных и пе
ревязочных материалов, консервирования пищевых продук
тов и обеззараживания сырья животного происхождения
(шерсть, кожа, пушнина и т. д.) и отходов сельскохозяйст
венного производства (навозные стоки) и т. д. Наряду с этим
6
РАДИОБИОЛОГИЯ
радиобиология ведет разработку и использование методов
меченых атомов в животноводстве и ветеринарии для изуче$
ния физиологии и биохимии животных, диагностики болез$
ней и с лечебной целью, в селекционно$генетических иссле$
дованиях и т. д.
Специалисты сельского хозяйства должны знать харак$
тер биологического действия различных доз ионизирующих
излучений, а зооветеринарные специалисты — уметь оцени$
вать радиационную ситуацию, диагностировать болезни лу$
чевых поражений, организовывать и проводить мероприятия
по оказанию лечебно$профилактической помощи животным.
Правильная и своевременная организация мер по определе$
нию радиационной ситуации, обработке и защите животных
может предотвратить заражение радиоактивными вещества$
ми мяса, молока и другой продукции.
Важнейшими практическими задачами радиобиологии яв$
ляются обучение методам контроля и прогнозирования радио$
активных загрязнений продуктов животноводства и кормов (ра$
диометрия, дозиметрия и защита от излучений), проведение
комплекса организационных и специальных мероприятий при
ведении животноводства в условиях радионуклидного загряз$
нения внешней среды, рационального использования загряз$
ненной радионуклидами продукции растениеводства и жи$
вотноводства, а также проведение комплекса мероприятий
по диагностике, лечению и профилактике радиационных по$
ражений сельскохозяйственных животных, применение ра$
дионуклидов и радиационной биотехнологии в ветеринарии
и животноводстве.
Таким образом, радиобиология нацелена на решение ак$
туальной гуманитарной задачи обеспечения комфортной и
безопасной среды обитания человека в условиях реальных и
потенциальных радионуклидных загрязнений.
Учебник «Радиобиология» предназначен для студентов
ветеринарных вузов и зооинженерных факультетов, а также
изучающих проблемы переработки, хранения, маркетинга
пищевых продуктов и сырья животного происхождения, мо$
ниторинга природных и сельскохозяйственных экосистем.
Книга может быть полезна ветврачам$радиологам, научным
работникам, аспирантам, занимающимся вопросами радио$
Введение
7
биологии, радиоэкологии, а также широкому кругу читате
лей, интересующихся проблемами охраны и качества окру
жающей среды.
Учебник написан в соответствии с примерной програм
мой дисциплин ветеринарных вузов и отвечает требованиям
Государственного образовательного стандарта Российской
Федерации.
В свете современных представлений в учебнике рассмат
риваются программные вопросы физических основ радиобио
логии, дозиметрии и радиометрии ионизирующих излучений,
биологического действия ионизирующих излучений, а также
лучевые (радиационные) поражения у животных. В соответ
ствии с «Положением о системе государственного ветеринар
ного контроля радиоактивного загрязнения объектов ветери
нарного надзора в Российской Федерации» рассматриваются
радиометрические, радиохимические и спектрометрические
методы радиационного контроля объектов ветеринарного над
зора и внешней среды, основы радиационной безопасности.
В учебнике собран и обобщен большой литературный ма
териал по действию ионизирующих излучений на системы и
органы различных видов животных и отдельные звенья био
геоценозов. В книгу включены обширные материалы экспе
риментальных исследований самих авторов. Впервые полно
освещаются вопросы радиоэкологии Севера, основы сельско
хозяйственной радиоэкологии и организации ведения живот
новодства в условиях радиоактивного загрязнения внешней
среды, ветсанэкспертизы продукции животноводства при
радиационных поражениях. Широко представлены разделы:
токсикология радиоактивных веществ, комбинированные
лучевые поражения, отдаленные последствия действия ра
диации, а также пути использования радионуклидов и ис
точников ионизирующих излучений в животноводстве и ве
теринарии.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
РАДИОБИОЛОГИИ.
СТРОЕНИЕ АТОМА
Все в природе состоит из веществ. Вещество — это любая
совокупность атомов и молекул, находящихся в определен"
ном агрегатном состоянии. Вещества бывают простые и слож"
ные. В состав простых веществ входят атомы только одного
элемента. Сложные вещества, или химические соединения,
содержат атомы нескольких элементов.
Атом — мельчайшая частица химического элемента,
которая является носителем его химических свойств (от греч.
atomos — неделимый, термин предложил древнегреческий
ученый Демокрит, IV в. до н. э.).
В природе только инертные газы обнаруживаются в виде
атомов, так как их внешние оболочки замкнутые; все осталь"
ные вещества существуют в виде молекул.
Атом любого элемента можно разделить на субатомные
(элементарные) частицы, и в этом случае он утратит свойства,
характерные для данного элемента. К элементарным частицам
относят электроны, протоны, нейтроны, мезоны, нейтрино и
ряд других. Однако определение «элементарные» не означает,
что эти частицы простейшие, бесструктурные элементы ма"
терии. Электрон, например, так же многообразен, как и атом.
Вместе с тем изучение атомов всех элементов, входящих
в периодическую систему, в конечном итоге сводится к изу"
чению свойств и взаимодействию трех частиц — электронов,
протонов и нейтронов. Один элемент отличается от другого
только числом и расположением этих частиц.
В начале XX в. было выдвинуто несколько теорий строе"
ния атома, которые называли моделями атома. При помощи
Глава 1. Физические основы радиобиологии. Строение атома
9
моделей ученые пытались объяснить различные физические
свойства атомов — линейность спектра излучения газов при
высокой температуре, электрическую нейтральность и устой
чивость атома и многие другие явления.
В 1911 г. Э. Резерфорд предложил планетарную модель
атома. Согласно этой модели в центре атома расположено
положительно заряженное ядро с диаметром 10–13...10–12 см.
Вокруг ядра вращаются по эллиптическим орбитам электро
ны, образующие электронную оболочку атома.
В 1913 г. датский ученый Н. Бор усовершенствовал эту
модель (квантовая теория Бора). Согласно этой теории элек
троны в атоме могут занимать не любое положение, а только
определенный уровень (1, 2, 3 и т. д.), т. е. энергия электрона в
атоме не может меняться непрерывно, а изменяется скачкооб
разно, т. е. дискретно. Переход электрона с одного уровня на
другой совершается скачкообразно и сопровождается испуска
нием или поглощением кванта электромагнитного излучения.
Основные положения своей теории Бор сформулировал в
виде постулатов (утверждения без доказательств). Соглас
но постулатам Бора электроны вращаются вокруг ядра по оп
ределенным (стационарным) круговым орбитам, не излучая
при этом энергии. Излучение происходит при скачкообраз
ном переходе электрона с одной стационарной орбиты на дру
гую. На разных энергетических уровнях электрон имеет раз
ную кинетическую энергию (чем дальше от ядра, тем она боль
ше) и энергию связи с ядром (чем дальше от ядра, тем она
меньше).
Электронная оболочка. В за
висимости от энергии, которая
удерживает электроны при вра
щении вокруг ядра, они группи
руются на той или иной электрон
ной орбите. Иначе электронную
орбиту называют уровнем или
Рис. 1
слоем. Число слоев у различных
Схема атома
атомов неодинаковое. В атомах с
большой атомной массой число орбит достигает семи. Их обо
значают либо цифрами: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, либо буквами латин
ского алфавита: K, L, M, N, О, Р, Q (рис. 1).
10
РАДИОБИОЛОГИЯ
Ближайший к ядру — Kслой. На этом слое энергия свя!
зи (Есв) электрона с ядром максимальна и возрастает с уве!
личением атомного номера элемента.
90
137
Например: 12
6 C 1 0,28 КэВ, 30 Sr 1 16 КэВ, 55 Cs 1 36 КэВ.
–
На внешних орбитах — Есв е минимальна (1...2 эВ), по!
этому внешний электрон легче других сорвать с орбиты при
действии на атомы энергии извне, например энергии ионизи!
рующего излучения.
Число электронов в каждом слое строго определенное.
Так, K!слой имеет не более двух электронов, L!слой — до 8,
Mслой — до 18, N!слой — 32 электрона и т. д. (см. рис. 1).
Число электронов на орбите определяется по формуле 2n2,
где n — номер электронного уровня.
Электрон е– — устойчивая элементарная частица с массой
покоя1, равной 0,000548 атомной единицы массы (а. е. м.)2,
а в абсолютных единицах массы 9,1×10–28 г. Энергетический
эквивалент электрона составляет 0,000548 × 931 = 0,511 МэВ3.
Электрон несет один элементарный отрицательный заряд элек!
тричества, т. е. наименьшее количество электричества, встре!
чающееся в природе, 1,6×10–19 Кл (4,8×1010 ед. СГСЭ). Поэто!
му в ядерной физике заряд электрона принят за единицу.
В атоме суммарное количество электронов на орбитах все!
гда равно сумме протонов, находящихся в ядре. Например,
атом гелия содержит два протона в ядре и имеет два электро!
на на орбите, атом натрия — 11 протонов в ядре и 11 электро!
нов на орбитах, атом свинца — 82 протона в ядре и 82 элек!
трона на орбитах и т. д. Вследствие равенства суммы положи!
тельных и отрицательных зарядов атом представляет собой
электрически нейтральную систему.
1 Масса покоя (собственная масса) — масса частицы, скорость которой
равна 0.
2 а. е. м. — это относительная (безмерная) величина атомной массы,
которая показывает, во сколько раз атом данного элемента тяжелее 1/12
части атома изотопа 12С. Энергетический эквивалент 1 а. е. м. составляет
931 МэВ.
3 В ядерной физике энергию частиц выражают в электронвольтах (эВ).
Электронвольт — энергия, которую приобретает электрон, проходящий в
электрическом поле с разностью потенциалов в 1 В. Величина энергии рав!
ная 1 тыс. эВ называется килоэлектронвольтом (кэВ), а равная 1 млн эВ —
мегаэлектронвольтом (МэВ).