Радіойод, а точніше один із радіоактивних (бета- і гамма-випромінювання) ізотопів йоду з масовим числом 131 з періодом напіврозпаду 8,02 діб. Йод-131 відомий насамперед як продукт розподілу (до 3%) ядер урану та плутонію, що виділявся при аваріях на атомних електростанціях.
Отримання радіойоду. Звідки він з'являється
У природі ізотоп йод-131 немає. Його поява пов'язано лише з роботою фармакологічних виробництв, а також атомних реакторів. Виділяється він і під час проведення ядерних випробувань чи радіоактивних катастроф. Так підвищила вміст ізотопу йоду в морській та водопровідній воді в Японії, а також у продуктах харчування. Використання спеціальних фільтрів допомогло у зниженні поширення ізотопів, а також у запобіганні можливим провокаціям на об'єктах зруйнованої атомної електростанції. Подібні фільтри в Росії виробляються в компанії "НТЦ Фарадей".
Опромінення в ядерному реакторі теплурових мішеней тепловими нейтронами дозволяє отримати йод-131 з високим ступенем вмісту.
Характеристики йоду-131. Шкода
Період напіврозпаду радіойоду в 8,02 діб з одного боку робить йод-131 високоактивним, з другого дозволяє йому поширитися великі площі. Цьому також сприяє висока леткість ізотопу. Так – близько 20% йоду-131 було викинуто з реактора. Для порівняння цезію-137 – близько 10%, стронцію-90 – 2%.
Йод-131 майже не утворює нерозчинних сполук, що також допомагає розповсюдженню.
Йод сам по собі дефіцитний елемент і організми людей і тварин навчилися його концентрувати в тілі, це стосується і радіойоду, що не йде на користь здоров'ю.
Якщо говорити про шкоду йоду-131 для людини, то йдеться насамперед про щитовидну залозу. Щитовидка не відрізняється звичайним йодом від радіойоду. А при її масі в 12-25 грамів навіть невелика доза радіоактивного йоду призводить до опромінення органу.
Йод-131 викликає мутації та загибель клітин, при активності 4,6·10 15 Бк/грам.
Йод-131. Користь. Застосування. Лікування
У медицині застосовуються ізотопи йод-131, а також йод-125 та йод-132 для діагностики та навіть лікування проблем зі щитовидною залозою, зокрема хвороби Грейвса.
При розпаді йоду-131 утворюється бета-частка з високою швидкістю польоту. Вона здатна проникати в біологічні тканини на відстань до 2 мм, що спричиняє загибель клітин. У разі загибелі заражених клітин це викликає лікувальний ефект.
Також йод-131 використовується як індикатор обмінних процесів в організмі людини.
Викид радіоактивного йоду 131 у Європі
21 лютого 2017 року в новинах з'явилася інформація про те, що європейські станції у більш ніж десятці країн від Норвегії до Іспанії протягом кількох тижнів помічали перевищення норм щодо вмісту йоду-131 в атмосфері. Було висловлено припущення про джерела ізотопу – викид на
Йод-131 - радіонуклід з періодом напіврозпаду 8.04 діб., бета- та гамма-випромінювач. Внаслідок високої летючості практично весь йод-131, що був у реакторі (7,3 МКі), був викинутий в атмосферу. Його біологічна дія пов'язана з особливостями функціонування щитовидної залози. Її гормони – тироксин та трийодтірояїн – мають у своєму складі атоми йоду. Тому в нормі щитовидна залоза поглинає близько 50% йоду, що надходить в організм.Звичайно, заліза не відрізняє радіоактивні ізотопи йоду від стабільних. . Щитовидна залоза дітей утричі активніше поглинає радіойод, що потрапив в організм.Крім того, йод-131 легко проникає через плаценту та накопичується у залозі плода.
Накопичення у щитовидній залозі великих кількостей йоду-131 веде до дисфункції щитовидної залози. Зростає також ризик злоякісного переродження тканин. Мінімальна доза, при якій є ризик розвитку гіпотиреозу у дітей – 300 рад, у дорослих – 3400 рад. Мінімальні дози, у яких виникає ризик розвитку пухлин щитовидної залози, перебувають у діапазоні 10-100 рад. Найбільший ризик при дозах 1200-1500 рад. У жінок ризик розвитку пухлин у чотири рази вищий, ніж у чоловіків, у дітей у три-чотири рази вищий, ніж у дорослих.
Величина та швидкість всмоктування, накопичення радіонукліду в органах, швидкість виведення з організму залежать від віку, статі, вмісту стабільного йоду в дієті та інших факторів. У зв'язку з цим при надходженні в організм однакової кількості радіоактивного йоду поглинені дози значно різняться. Особливо великі дози формуються у щитовидній залозі дітей, що пов'язано з малими розмірами органу, та можу у 2-10 разів перевищувати дози опромінення залози у дорослих.
Ефективно запобігає надходженню радіоактивного йоду до щитовидної залози прийом препаратів стабільного йоду. При цьому заліза повністю насичується йодом і відкидає радіоізотопи, що потрапили в організм. Прийом стабільного йоду навіть через 6 годин після разового надходження 131I може знизити потенційну дозу на щитоподібну залозу приблизно вдвічі, але якщо відкласти йодопрофілактику на добу, ефект буде невеликим.
Надходження йоду-131 в організм людини може статися переважно двома шляхами: інгаляційним, тобто. через легені, і пероральним – через споживані молоко та листові овочі.
Ефективний період напіввиведення довгоживучих ізотопів визначається переважно біологічним періодом напіввиведення, короткоживучих – періодом напіврозпаду. Біологічний період напіввиведення різноманітний – від кількох годин (криптон, ксенон, радон) до кількох років (скандій, ітрій, цирконій, актиній). Ефективний період напіввиведення коливається від кількох годин (натрій-24,мідь-64), діб (йод-131, фосфор-23, сірка-35), до десятків років (радій-226, стронцій-90).
Біологічний період напіввиведення йоду-131 із цілісного організму 138 діб, щитовидної залози-138, печінки-7, селезінки-7, скелета-12 діб.
Віддалені наслідки – рак щитовидної залози.
Йод-131 (йод-131, 131 I)- Штучний радіоактивний ізотоп йоду. Період напіврозпаду близько 8 діб, механізм розпаду – бета-розпад. Вперше отриманий 1938 року в Берклі.
Є одним із значних продуктів розподілу ядер урану, плутонію і торію, становлячи до 3% товарів розподілу ядер. При ядерних випробуваннях та аваріях ядерних реакторів є одним з основних короткоживучих радіоактивних забруднювачів природного середовища. Є великою радіаційною небезпекою для людини і тварин у зв'язку зі здатністю накопичуватися в організмі, замінюючи природний йод.
52 131 T e → 53 131 I + e − + ν e . (\displaystyle \mathrm (()_(52)^(131)Te) \rightarrow \mathrm (()_(53)^(131)I) +e^(-)+(\bar (\nu )) _(e).)У свою чергу телур-131 утворюється в природному телурі при поглинанні ним нейтронів стабільним природним ізотопом телур-130, концентрація якого в природному телурі становить 34% ат.
52 130 T e + n → 52 131 T e . (\displaystyle \mathrm (()_(52)^(130)Te) +n\rightarrow \mathrm (()_(52)^(131)Te) .) 53 131 I → 54 131 X e + e − + ν e . (\displaystyle \mathrm (^(131)_(53)I) \rightarrow \mathrm (^(131)_(54)Xe) +e^(-)+(\bar (\nu ))_(e) .)Отримання
Основні кількості 131 I отримують у ядерних реакторах шляхом опромінення телурових мішеней тепловими нейтронами. Опромінення природного телуру дозволяє отримати майже чистий йод-131 як єдиний кінцевий ізотоп із періодом напіврозпаду більше кількох годин.
У Росії 131 I отримують опроміненням на Ленінградській АЕС у реакторах РБМК. Хімічне виділення 131 I з опроміненого телуру здійснюється у . Обсяг виробництва дозволяє отримати ізотоп у кількості, достатній для виконання 2-3 тисяч медичних процедур на тиждень.
Йод-131 у навколишньому середовищі
Викид йоду-131 в довкілля відбувається в основному в результаті ядерних випробувань та аварій на підприємствах атомної енергетики. У зв'язку з коротким періодом напіврозпаду через кілька місяців після такого викиду вміст йоду-131 опускається нижче порога чутливості детекторів.
Йод-131 вважається найбільш небезпечним для здоров'я людей нуклідом, що утворюється при розподілі ядер. Це пояснюється так:
- Відносно високим вмістом йоду-131 серед уламків поділу (близько 3%).
- Період напіврозпаду (8 діб), з одного боку, досить великий, щоб нуклід поширився великими площами, а з іншого боку, досить малий, щоб забезпечити дуже високу питому активність ізотопу - приблизно 4,5 ПБк/г.
- Висока леткість. При будь-яких аваріях ядерних реакторів в першу чергу в атмосферу випаровуються інертні радіоактивні гази, потім - йод. Наприклад, при аварії на ЧАЕС з реактора було викинуто 100 % інертних газів, 20 % йоду, 10-13 % цезію та всього 2-3 % інших елементів [ ] .
- Йод дуже рухливий у природному середовищі і практично не утворює нерозчинних сполук.
- Йод є життєво важливим мікроелементом, і в той же час - елементом, концентрація якого в їжі та воді невелика. Тому всі живі організми виробили у процесі еволюції здатність накопичувати йод у своєму тілі.
- У людини більша частина йоду в організмі концентрується в щитовидній залозі, але має невелику масу в порівнянні з масою тіла (12-25 г). Тому навіть відносно невелика кількість радіоактивного йоду, що надійшов до організму, призводить до високого локального опромінення щитовидної залози.
Основним джерелом забруднення атмосфери радіоактивним йодом є атомні електростанції та фармакологічне виробництво.
Радіаційні аварії
Оцінку за радіологічним еквівалентом активності йоду-131 прийнято визначення рівня ядерних подій за шкалою INES .
Санітарні нормативи щодо змісту йоду-131
Профілактика
У разі потрапляння йоду-131 в організм можливе залучення його до обміну речовин. При цьому йод затримається в організмі тривалий час, збільшуючи тривалість опромінення. У людини найбільше накопичення йоду спостерігається у щитовидній залозі. Щоб мінімізувати накопичення радіоактивного йоду в організмі при радіоактивному забрудненні навколишнього середовища, приймають препарати, що насичують обмін речовин звичайним стабільним йодом. Наприклад, препарат йодиду калію. При прийомі йодиду калію одночасно з надходженням радіоактивного йоду захисний ефект становить близько 97%; при прийомі за 12 і 24 год до контакту з радіоактивним забрудненням - 90% і 70% відповідно, при прийомі через 1 і 3 години після контакту - 85% і 50%, більш ніж через 6 год - ефект незначний. [ ]
Застосування у медицині
Йод-131, як і деякі інші радіоактивні ізотопи йоду (125 I, 132 I) застосовуються в медицині для діагностики та лікування деяких захворювань щитовидної залози:
Ізотоп застосовується для діагностики поширення та променевої терапії нейробластоми, яка також здатна накопичувати деякі препарати йоду.
У Росії фармпрепарати на основі 131 I виробляє.
також
Примітки
- Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A . – 2003. – Vol. 729 . - P. 337-676. -
Схема розпаду йоду-131 (спрощена)
Йод-131 (йод-131, 131 I), також званий радіойодом(незважаючи на наявність інших радіоактивних ізотопів цього елемента) - радіоактивний нуклід хімічного елемента йоду з атомним номером 53 і масовим числом 131. Період його напіврозпаду становить близько 8 діб. Основне застосування знайшов у медицині та фармацевтиці. Також є одним з основних продуктів поділу ядер урану та плутонію, що становлять небезпеку для здоров'я людини, які зробили значний внесок у шкідливі наслідки для здоров'я людей після ядерних випробувань 1950-х, аварії в Чорнобилі. Йод-131 є вагомим продуктом поділу урану, плутонію і, побічно, торію, складаючи до 3% продуктів поділу ядер.
Нормативи за вмістом йоду-131
Лікування та профілактика
Застосування у медичній практиці
Йод-131, як і деякі радіоактивні ізотопи йоду (125 I, 132 I) застосовуються в медицині для діагностики та лікування захворювань щитовидної залози. Згідно з нормами радіаційної безпеки НРБ-99/2009, прийнятими в Росії, витяг з клініки пацієнта, який лікувався з використанням йоду-131, дозволяється при зниженні загальної активності цього нукліду в тілі пацієнта до рівня 0,4 ГБк.
також
Примітки
Посилання
- Patent broochure on radioactive йодинний препарат від American Thyroid Association
Всім відома висока небезпека радіоактивного йоду-131, який наробив багато бід після аварій у Чорнобилі та Фукусімі-1. Навіть мінімальні дози цього радіонукліду викликають мутації та загибель клітин в організмі людини, але особливо сильно від нього страждає щитовидна залоза. бета- і гамма-частинки, що утворюються при його розпаді, концентруються в її тканинах, викликаючи сильне опромінення і утворення ракових пухлин.
Радіоактивний йод: що це?
Йод-131 - радіоактивний ізотоп звичайного йоду, який отримав назву «радіоіод». Завдяки досить тривалому періоду напіврозпаду (8,04 діб), він швидко поширюється на великі території, викликаючи радіаційне зараження ґрунту та рослинності. Вперше I-131 радіойод був виділений в 1938 Сиборгом і Лівінгудом шляхом опромінення телуру потоком дейтронів і нейтронів. Згодом його виявив Абельсон серед продуктів поділу атомів урану та торію-232.
Джерела радіойоду
Радіоактивний йод-131 не міститься в природі і надходить до навколишнього середовища з техногенних джерел:
- Атомні електростанції.
- Фармакологічне виробництво.
- Випробування атомної зброї.
Технологічний цикл будь-якого енергетичного або промислового атомного реактора включає поділ атомів урану або плутонію, в процесі якого в установках накопичується велика кількість йоду ізотопів. Понад 90% всього сімейства нуклідів складають короткоживучі ізотопи йоду 132-135, решта посідає радіоактивний йод-131. Під час звичайної роботи атомної електростанції річний викид радіонуклідів невеликий за рахунок фільтрації, що забезпечує розпад нуклідів, і оцінюється фахівцями в 130-360 Гбк. Якщо ж відбувається порушення герметичності атомного реактора, радіойод, володіючи високою летючістю та мобільністю, відразу надходить в атмосферу разом з іншими інертними газами. У газоарозольному викиді він переважно міститься у вигляді різних органічних речовин. На відміну від неорганічних сполук йоду, органічні похідні радіонукліду йоду-131 становлять найбільшу небезпеку людини, оскільки легко проникають через ліпідні мембрани клітинних стінок в організм і надалі з кров'ю розносяться по всіх органах та тканинах.
Великі аварії, що стали джерелом зараження йодом-131
Всього відомо про дві великі аварії на АЕС, які стали джерелами забруднень радіойодом великих територій, - Чорнобиль та Фукусіма-1. Під час Чорнобильської катастрофи весь йод-131, що скупчився в атомному реакторі, був разом із вибухом викинутий у довкілля, що призвело до радіаційного забруднення зони радіусом 30 кілометрів. Сильні вітри та дощі рознесли радіацію у всьому світі, але особливо постраждали території України, Білорусії, південно-західні області Росії, Фінляндії, Німеччини, Швеції, Великобританії.
У Японії вибухи на першому, другому, третьому реакторах та четвертому енергоблоці АЕС «Фукусіма-1» сталися після найсильнішого землетрусу. Внаслідок порушення система охолодження сталося кілька витоків радіації, що призвели до 1250-кратного збільшення кількості ізотопів йоду-131 у морській воді на відстані 30 км від атомної електростанції.
Ще одним джерелом радіойоду є випробування ядерної зброї. Так було в 50-60 роках ХХ століття біля штату Невада США проводилися вибухи ядерних бомб і снарядів. Вчені помітили, що I-131, що утворився в результаті вибухів, випадав у найближчих районах, а в напівглобальних і глобальних випаданнях він практично був відсутній через невеликий період напіврозпаду. Тобто під час міграцій радіонуклід встигав розкластися до того, як випасти разом із опадами на поверхню Землі.
Біологічний вплив йоду-131 на людину
Радіойод має високу міграційну здатність, легко проникає в організм людини з повітрям, їжею та водою, а також надходить через шкіру, рани та опіки. При цьому він швидко всмоктується в кров: за годину засвоюється 80-90% радіонукліду. Більша його кількість поглинається щитовидною залозою, яка не відрізняє стабільний йод від його радіоактивних ізотопів, а найменша частина – м'язами та кістками.
До кінця доби в щитовидній залозі фіксується до 30% всього радіонукліду, що надійшов, причому процес накопичення безпосередньо залежить від функціонування органу. Якщо спостерігається гіпотеріоз, то радіойод всмоктується інтенсивніше та акумулюється в тканинах щитовидки у більш високих концентраціях, ніж при зниженій функції залози.
В основному йод-131 виводиться з тіла людини за допомогою нирок протягом 7 діб, лише невелика його частина видаляється разом із потом та волоссям. Відомо, що він випаровується через легені, але досі не відомо, скільки його виділяється з організму в такий спосіб.
Токсичність йоду-131
Йод-131 – джерело небезпечного β- та γ-опромінення у співвідношенні 9:1, здатне викликати як легкі, так важкі радіаційні ураження. Причому найбільш небезпечним вважається радіонуклід, що надійшов в організм із водою та їжею. Якщо поглинена доза радіойоду становить 55 МБк/кг від маси тіла, виникає гостре опромінення всього організму. Пов'язано це з великою площею бета-опромінення, що викликає патологічний процес у всіх органах та тканинах. Особливо сильно ушкоджується щитовидна залоза, що інтенсивно поглинає радіоактивні ізотопи йоду-131 разом із стабільним йодом.
Проблема розвитку патології щитовидної залози стала актуальною і під час аварії на Чорнобильській АЕС, коли населення зазнали впливу I-131. Люди отримали великі дози радіації, не лише вдихаючи заражене повітря, а й вживаючи свіже коров'яче молоко із підвищеним вмістом радіойоду. Навіть заходи, вжиті владою за винятком продажу натурального молока, не вирішили проблеми, оскільки близько третини населення продовжувало пити молоко, одержуване від власних корів.
Важливо знати!
Особливо сильне опромінення щитовидної залози виникає під час надходження молочних продуктів, заражених радіонуклідом йоду-131.
Внаслідок опромінення знижується функція щитовидної залози з подальшим можливим розвитком гіпотиреозу. При цьому не тільки ушкоджується тиреоїдний епітелій, де синтезуються гормони, а й руйнуються нервові клітини та судини щитовидної залози. Різко зменшується синтез корисних гормонів, порушується ендокринний статус і гомеостаз всього організму, що може стати початком розвитку ракових пухлин щитовидної залози.
Особливо небезпечний радіойод для дітей, оскільки їхня щитовидна залоз набагато менша, ніж у дорослої людини. Залежно від віку дитини, маса може становити від 1,7 г до 7 г, коли як у дорослої людини - близько 20 грам. Ще одна особливість полягає в тому, що радіаційне ушкодження ендокринної залози може тривалий час перебувати в прихованому стані та проявитися лише при інтоксикації, захворюванні або у період статевого дозрівання.
Високий ризик захворіти на рак щитовидної залози припадає на дітей до одного року, які отримали високу дозу опромінення ізотопом I-131. Причому точно встановлено високу агресивність пухлин - ракові клітини протягом 2-3 місяців проникають у навколишні тканини та судини, метастазують у лімфатичні вузли шиї та легень.
Важливо знати!
У жінок та дітей пухлини щитовидної залози зустрічаються у 2-2,5 рази частіше, ніж у чоловіків. Прихований період їхнього розвитку залежно від дози радіойоду, отриманої людиною, може досягати 25 і більше років, у дітей цей період значно коротший – у середньому близько 10 років.
«Корисний» йод-131
Радіойод, як засіб проти токсичного зобу та ракових пухлин щитовидної залози, почав використовуватися ще у 1949 році. Радіотерапія вважається порівняно безпечним методом лікування, без її проведення у хворих уражаються різні органи та тканини, погіршується якість життя та зменшується її тривалість. Сьогодні ізотоп I-131 застосовується як додатковий засіб, що дозволяє боротися із рецидивами цих захворювань після хірургічного втручання.
Як і стабільний йод, радіойод накопичується і довго утримується клітинами щитовидної залози, що використовують його для синтезу тиреодиних гормонів. Оскільки пухлини продовжують виконувати гормоноутворюючу функцію, вони накопичують ізотопи йоду-131. При їх розпаді утворюють бета-частинки з пробігом 1-2 мм, які локально опромінюють і руйнують клітини щитовидної залози, а здорові тканини, що оточують, практично не піддаються впливу радіації.