Введение в ветеринарную радиобиологию

В.Г. СТЕПАНОВ

ВЕТЕРИНАРНАЯ

РАДИОБИОЛОГИЯ

Учебное пособие

Симферополь - 2012

ББК 28.071:48я73

УДК 614.876:619(075.8)

С 00

Составитель: Степанов В.Г.

Рецензенты:

И.Н. Гудков -доктор биологических наук, профессор, академик

Украинской Академии аграрных наук, заведующий кафедры

радиобиологии и радиоэкологии Национального университета

биоресурсов и природопользования Украины

И.П. Кондрахин - доктор ветеринарных наук, профессор, заведующий кафедры

терапии и клинической диагностики Южного филиала

Национального университета биоресурсов и природопользования

Украины «Крымский агротехнологический| университет».

Н.П. Барсуков - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедры

охраны труда и безопасности жизнедеятельности Южного

филиала Национального университета биоресурсов и

природопользования Украины «Крымский агротехнологический|

университет».

Степанов В.Г. Ветеринарная радиобиология: Учебное пособие. - к.: Аграрное

образование, 2012 – 320 с.

ISBN| 000-00-0000-0.

В учебнике изложены основы|основание| ветеринарной радиобиологии, а также необходимые справочные материалы, методические советы и данные о литературе по вопросам, которые изучаются.

Учебник предназначен для подготовки специалистов в высших аграрных учебных заведениях III-IV| уровней аккредитации по специальности 7.130.501 - «Ветеринарная медицина».

© Национальный университет биоресурсов

и природопользования Украины, 2012

© Южный филиал Национального университета

биоресурсов и природопользования Украины

«Крымский агротехнологический| университет», 2012

ББК 28.071:48я73

ББК 28.071:48я73 © В.Г. Степанов, 2012

Содержание

Предисловие.........…………………………………………...………

Глава 1. Введение в ветеринарную радиобиологию........................…

1.1. Парадоксы знаний о Мире и Вселенной…………………………

1.2. Живое и жизнь, живое вещество и биосфера……………………

1.2.1. Фундаментальные свойства живого……………....…….......……

1.2.2. Основные атрибуты жизни..........…………………………………

1.2.3.Уровни организации живого...….…..........…………………...…..

1.3. Предмет, объект, цель и задачи сельскохозяйственной радиобиологии ………………

1.4. Связь радиобиологии с другими науками...……....………………

1.5. Основные исторические этапы развития радиобиологии ……..…

Глава 2. Введение в ядерную физику......……………………….....……

2.1. Строение вещества……………………………………………………

2.1.1. Радиоактивность……………………………………………………

2.1.2.Характеристика радиоактивных излучений.…………...…………

2.1.3. Приложение к разделам 2.1.1. и 2.1.2.………………..........…...…

2.2. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом............…

2.2.1. Взаимодействие фотонных излучений с веществом…...............…

2.2.1.1. Фотоэффект.....………………………………………...…………

2.2.1.2. Комптон-эффект или комптоновское рассеяние......…..………

2.2.1.3. Образование электронно-позитронных пар......………………..

2.2.1.4. Закон ослабления гамма-излучения веществом …......................

2.2.2. Взаимодействие корпускулярных излучений с веществом …...…

2.2.2.1. Взаимодействие заряженных частиц с веществом..........…...…

2.2.2.1.1. Взаимодействие альфа-частиц с веществом ………………….

2.2.2.1.2. Взаимодействие бета-частиц с веществом..……………………

2.2.2.1.3. Энергетические характеристики взаимодействия излучений с веществом……...

2.2.1.2.4. Взаимодействие нейтронов с веществом....…………………..

Глава 3. Методы регистрации и единицы измерения в радиологии.......

3.1. Регистрация и измерения ионизирующих излучений...……....…

3.2. Расчетные методы определения активности радиоактивных

веществ и поглощённых доз при внешнем и внутреннем блучении………………...

3.2.1. Расчетный метод определения активности радиоактивных веществ на данный момент…

3.2.2. Определение поглощенной дозы ионизирующих излучений расчетным методом, полученной при внешнем облучении……..

3.2.3. Определение поглощенной дозы ионизирующих излучений

расчетным методом, полученной при внутреннем облучении………..…

Глава 4. Биологическое действие ионизирующих излучений.........……

4.1. Теории и гипотезы биологического действия ионизирующих излучений………….…

4.2. Радиочувствительность живых организмов.....……….......……......

4.3. ЛС-белок и лучевой склероз………………………………………..

4.4. Влияние малых доз ионизирующих излучений на живые организмы………………

4.5. Радиационная стимуляция………………………………………….

Глава 5. Радиотоксикология...………………………………………...

5.1. Предмет, цели и задачи радиотоксикологии………………………

5.1.1. Понятие о радиотоксинах и радиотоксичности ………….….....

5.1.2. Группы радионуклидов по радіотоксичності...……………….…

5.1.3. Факторы, обусловливающие токсичность радионуклидов…….

5.1.4. Пути поступления и выведения радионуклидов в организмах животных.……… …

5.1.5. Распределение радионуклидов в организмах животных...…......

5.2. Метаболизм и токсикология радиоактивных веществ...…….…...

5.2.1. Токсикология молодых продуктов деления..................………

5.2.2. Метаболизм и токсикология йода - ………………………..

5.2.3. Метаболизм и токсикология цезия - ¹³⁷Cs ……………………...

5.2.4. Метаболизм и токсикология стронция - ⁹⁰Sr …………………...

5.2.5. Метаболизм и токсикология плутония - ……………….…

5.2.6. Метаболизм и токсикология трития – ³Н. ……………………...…

5.2.7. Метаболизм и токсикология углерода – ¹⁴С. …….………………..

5.2.8. Метаболизм и токсикология радия – ²²⁶Ra...…………………….....

5.2.9. Метаболизм и токсикология рутения – ¹⁰⁶Ru...…………...…….......

5.2.10. Метаболизм и токсикология циркония – ⁹⁰Zr…………......……....

5.2.11. Метаболизм и токсикология цинка – ⁶⁵Zn……...………………….

5.2.12. Метаболизм и токсикология иттрия – ⁹⁰Y и ⁹¹Y ……......………..

5.2.13. Метаболизм и токсикология – ²²²Rn и ²²²Rn……………………...

Глава 6. Радиобиологические эффекты.....…………………… …......

6.1. Факторы, влияющие на величину биологического действия ионизирующих излучений...……..

6.1.1. Факторы источника ионизирующих излучений...…..…...……

6.1.2. Факторы облучаемого биологического объекта ….…..............

6.2. Радиобиологические эффекты...……………………………........

6.2.1. Структурно-функциональные изменения органов, тканей и систем у животных...…

6.2.1.1. Изменения системы кроветворения………....……………......

6.2.1.1.1. Изменения костного мозга...…………………………........

6.2.1.1.2. Изменения лимфатических узлов.......…………………......

6.2.1.1.3. Изменения селезенки...…………………………………......

6.2.1.2. Изменения сердечно-сосудистой системы.........………........

6.2.1.2.1. Изменения кровеносных сосудов и сердца...…………......

Изменения центральной нервной системы - ЦНС..............

6.2.3.7.2. Изменения периферической нервной системы...…………

6.3. Лучевая болезнь животных..... ………………………………

6.3.1. Острая лучевая болезнь – ОЛБ...…………………………….......

6.3.1.1. Костно-мозговая форма легкой степени тяжести течения ОЛБ……...….......

6.3.1.2. Костно-мозговая форма средней степени тяжести течения ОЛБ...…….

6.3.1.3. Костно-мозговая форма тяжёлой степени тяжести течения ОЛБ.………

6.3.1.4. Костно-мозговая форма крайне тяжёлой степени тяжести течения ОЛБ…………

6.3.2. Хроническая лучевая болезнь………...…......…………………......

6.3.3. Особенности лучевого поражения организма животных

инкорпорированными радиоактивными веществами – РВ...…….

6.3.3.1. Лучевая болезнь, возникшая во время поступления РВ внутрь организма...…

6.3.3.1.1. Клиническая картина лучевой болезни, возникшей при поступлении РВ внутрь

организма

6.3.4. Некоторые клинические и гематологические показатели для прогноза лучевой болезни ….…

6.3.4.1. Клинические показатели.....…………………………..........

6.3.4.2. Гематологические показатели...……………………….......

6.3.5. Отдаленные последствия радиационных поражений..……......

6.4. Лучевые ожоги кожных покровов у животных...………….........

6.5. Комбинированные лучевые поражения...……………….....……

6.5.1. Особенности заживления ран на фоне лучевой болезни….......

6.5.2. Раны, загрязненные радиоактивными веществами (радиоактивные миксты)...…

6.5.3. Особенности заживления ожогов на фоне лучевой болезни…....

6.5.4. Особенности заживления переломов костей на фоне лучевой болезни.....…….

6.6.Отдаленные последствия радиационного воздействия, включая и аварии на атомном

производстве....

6.6.1. Формы и состояния отдаленных последствий...………………...

6.6.2. Генетическое действие ионизирующих излучений........………...

6.6.3. Защита от отдаленных последствий облучения........…….………

Глава 7. Защита от биологического действия ионизирующих излучений и радиационная гигиена…

7.1. Противолучевая биологическая защита и радиосенсибилизация….

7.1.1. Основные физические факторы и их характеристика......………….

7.1.1.1. Изменения газового состава атмосферы...……..…….................

7.1.1.2. Изменения влажности.............………………….......….………...

7.1.1.3. Изменения температуры...……………….……………..………...

7.1.2. Химические радиопротекторы и радиосенсибилизаторы, их классификация и

характеристика...….

7.1.2.1. Практическое значение применения радиопротекторов и радиосенсибилизаторов

7.2. Противорадиационная защита и безопасность, радиационная гигиена...…………...

7.2.1. Радиационная гигиена………………………………………………

7.2.1.1. Предмет, история формирования, цели и задачи...……….….....

7.2.1.2. Основные направления научных исследований в радиационной гигиене……....

7.2.1.3. Организация работы и оснащение радиологических лабораторий для проведения радиометрических и дозиметрических исследований...…

7.2.2. Принципы нормирования радиационного влияния...…………...

7.2.3. “Нормы радиационной безопасности Украины” (НРБУ-97) –основные положения...

7.2.4. Основные регламентированные величины НРБУ-97...…….....

7.2.4.1. Радиационно-гигиеничные регламенты первой группы – контроль за практической деятельностью ………………....

7.2.4.1.1. Лимиты доз и допустимые уровни...…………………….....

7.2.4.2. Радиационно-гигиеничные регламенты второй группы - медицинское облучение аселения

7.2.4.3. Радиационно-гигиеничные регламенты третьей группы - вмешательство в

условиях радиационной аварии...…….…

7.2.4.3.1. Противорадиационная защита населения в условиях

радиационной аварии...…………….……………………......

7.2.4.3.2.Безотлагательные контрмеры.……………………………......

7.2.4.3.3. Долгосрочные контрмеры…....………………………….....

7.2.4.4. Радиационно-гигиеничные регламенты четвертой группы

- уменьшение доз хронического облучения населния...……..

7.3. Общие положения «Основных санитарных правил противорадиационной защиты Украины» (ОСПУ-2001)....………

Приложение к главе № 7.

Глава 8. Радиационная экология...……………….…………………..…

8.1. Предмет, ичстория развития, методы и задачи…………………..

8.2. Источники ионизирующих излучений.......…….…........…………

8.2.1. Естественные источники ионизирующих излучений ….............

8.2.2. Искусственные источники ионизирующих излучений..........….

8.3. Миграция радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам…

8.3.1. Физико-химическое состояние радионуклидов в воде, почве и кормах (по данным Н.П.Лысенко)

8.3.1.2. Поступление радионуклидов в продукцию животноводства и птицеводства (по данным Н.П. Лысенко) …....………….......

8.3.1.2.1. Поступление радионуклидов в мясо-молочную продукцию животноводства

8.3.1.2.2. Поступление радионуклидов в яйца кур-несушек..................

8.3.2. Распределение радионуклидов в организмах животных ………

Глава 9. Ведение животных в условиях радиоактивного загрязнения

сельскохозяйственных угодий и их радиационного поражения……………...

9.1. Порядок использования животных, которые подверглись радиационному поражению в зоне выпадения радиоактивных веществ и ядерного взрыва....…

9.2. Особенности ведения сельского хозяйства в ближайший период

после загрязнения территории радиоактивными веществами……...

9.3. Организация сельскохозяйственного производства в отдаленный

период после загрязнения территории радиоактивными веществами……

9.4. Основы ведения животных на территории, загрязненной долгоживущими

радиоактивными веществами……

9.5. Рекомендации по содержанию и кормлению сельскохозяйственных животных……

Глава 10. Применение ионизирующих излучений и радионуклидов в сельском хозяйстве.

10.1. Методы радиоиндикации с целью изучения структурно-функциональной

организации растений и животных.………...

10.2. Радиационно-биологические технологии в растениеводстве и животноводстве…

10.2.1. Радиационные технологии хранения сельскохозяйственной продукции.………

Тесты для самоконтроля:

К теме: Введение в сельскохозяйственную радиобиологию

К теме: Основы ядерной физики. Свойства, методы и единицы

измерений ионизирующих излучений.........................………

К теме: Биологическое действие ионизирующих излучений и радиочувствительность...

К теме: Лучевые эффекты...………………………………......…

А) Острая лучевая болезнь

Б) Хроническая лучевая болезнь...………………………………......…

В) Местные лучевые реакции кожи...……………………….......…

Г) Отдаленные последствия радиационного воздействия.........…

К теме: Радиоэкология...……………………….......…

К теме: Радиогигиена...……………………….......…

А) НРБУ-97"...……………………………………………………

Литература...……..………………......…………......

«Развитие и образование ни одному человеку не могут быть даны или сообщены. Всякий, кто желает к ним приобщиться, должен достичь этого собственной деятельностью, собственными силами, собственным напряжением…»

А. Дистервег - немецкий педагог-демократ

«Не оставляет мысль, что все это необходимое для чего-то большого, что все еще впереди, что все это подготовка к чему-то самому главному – истинного итога жизни. К чему…?»

Ю.Г. Антомонов - академик Украинской академии информатики, один из основателей Украинской школы биологической и медицинской кибернетики и информатики.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уважаемый читатель!

Интенсивное развитие ядерной энергетики и всестороннее использование радионуклидов и других источников ионизирующих излучений практически во всех отраслях научной и хозяйственной деятельности настойчиво нуждается в овладении знаниями в области радиологии и радиобиологии, радиоэкологии и радиогигиены, особенно после ряда крупномасштабных ядерных катастроф.

Слова Альберта Эйнштейна «Явление радиоактивности – самая революционная сила технического прогресса за все время с тех пор, как доисторический человек открыл огонь», оказались пророческими. Только биологическая порочность натуры человека, его в значительном своем большинстве необразованность и неумение привели наряду с выдающимися достижениями в ядерной энергетике к глобальным катастрофическим последствиям. К сожалению негативный опыт только частично и далеко неадекватно учтён как сейчас, так и на будущее.

Преподавание радиобиологии должно формировать у будущих специалистов знания и умения, чтобы они могли оценить радиационную ситуацию, определить величину и характер биологического воздействия ионизирующих излучений на живые организмы, организовать и провести необходимые меры по защите человека, животных и растений от него, а также научиться использовать радионуклиды и ионизирующие излучения при изучении их структурно-функциональной организации, а также в диагностических и лечебных целях.

Учебник «Ветеринарной радиобиологии», который бы отражал современный уровень знаний и был руководством к практической деятельности специалиста, на Украине не издавался.

Изданный в СССР в 1991 г. учебник «Ветеринарной радиобиологии» А.Д. Белова и В.А. Киршина во многом уже не отображает современную информацию. Учебник «Радиобиология» под редакцией А.Д. Белова, вышедший в 1999 г. (Москва, Россия), в избытке заполнен экспериментальными и научными данными, вперемежку дана информация по радиобиологии животных и растений, недостаточно изложена лучевая болезнь животных. В учебниках по сельскохозяйственной радиобиологии И.Н. Гудкова, изданных в 1991 и 2003 годах, данные по радиобиологии животных ограничены. Учебник Д.М. Гродзинского скорее носит характер монографического справочника, где изложены современные теоретические и экспериментальные данные.

Исходя из выше сказанного и с учетом современных теоретических и практических наработок различных авторов, а также собственного опыта преподавания радиобиологии на ветеринарном факультете, и был написан этот учебник как руководство к практической деятельности специалиста.

В условиях, когда уровень современных знаний еще не раскрывает всей сути радиобиологических процессов в живых организмах и когда еще не сформированы с необходимой методической и методологической четкостью и определенностью, подходы относительно преподавания предмета пока еще затруднены. Поэтому мы с благодарностью примем все критические замечания и советы, способствующие созданию содержательного учебника.

Автор

Глава 1

ВВЕДЕНИЕ В ВЕТЕРИНАРНУЮ РАДИОБИОЛОГИЮ