Радиационная токсикология

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

 

ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ  

И ОБРАЗОВАНИЯ 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ    

УНИВЕРСИТЕТ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАДИАЦИОННАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ 

 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург 

2022 
 

УДК 616-001.28/.29:615.9(075.8) 
ББК 52.847я73 
Р 15 

 

Авторы: 

Васильев Р.О. – доцент кафедры ветеринарной радиобиологии и БЖЧС, ФГБОУ 

ВО СПбГУВМ, кандидат биологических наук; 

Югатова Н.Ю. – доцент кафедры ветеринарной радиобиологии и БЖЧС, 

ФГБОУ ВО СПбГУВМ, доцент, кандидат ветеринарных наук; 

Трошин Е.И. – профессор, доктор биологических наук; 

Бревнова С.А. – ветеринарный врач лаборатории приготовления и контроля питательных 
сред ФГБУ «Ленинградская МВЛ», аспирант кафедры ветеринарной 

радиобиологии и БЖЧС, ФГБОУ ВО СПбГУВМ; 

Назарова М.Д. – ассистент кафедры ветеринарной радиобиологии и БЖЧС, 

ФГБОУ ВО СПбГУВМ 

Рецензенты: 

Саврасов Д.А. – зав. кафедрой терапии и фармакологии, ФГБОУ ВО «Воронеж-

ский ГАУ им. Петра Великого», доцент, кандидат ветеринарных наук; 

Лунегов А.М. – зав. кафедрой фармакологии и токсикологии, ФГБОУ ВО 

СПбГУВМ, доцент, кандидат ветеринарных наук; 

 
 
 
Радиационная токсикология: учебное пособие / Р.О. Васильев, Н.Ю. Юга-

това, Е.И. Трошин [и др.] ; МСХ РФ, СПбГУВМ. – Санкт-Петербург : Изд-во 
СПбГУВМ, 2022. – 127 с. 

 
 
В учебном пособии собран и обобщен материал литературных источников 

и результаты собственных исследований относительно путей поступления, метаболизма, 
радиотоксикологического и радиоэкологического действий продуктов 
ядерного деления, выброс которых имел место при аварии на Чернобыльской 
атомной электростанции. Приведены данные катастрофы, радиоактивных радиационных 
поражений и биологического действия радионуклидов, перехода их в 
продукцию животноводства и птицеводства. Пособие предназначено для студентов, 
изучающих курс «Ветеринарная радиобиология» 36.05.01 «Ветеринария», 
уровень подготовки специалитет; «Радиобиология» 06.03.01 «Биоэкология» уровень 
образования бакалавриат; «Радиобиология с основами радиационной гигиены» 
36.03.01 «Ветеринарно-санитарная экспертиза» уровень образования бака-
лавриат. Может быть полезно для студентов других биологических направлений, 
слушателей ФПК, аспирантов, практических ветеринарных специалистов. 

 

Рекомендовано для издания методическим советом  

ФГБОУ ВО СПбГУВМ Протокол № 9 от 07.11.2022 г. 

                            

 
 
 
 
 
 
      

           © ФГБОУ ВО СПбГУВМ, 2022 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Широкое использование источников ионизирующих излучений во всех 

сферах человеческой деятельности приводит к увеличению вероятности возникновения 
разнообразных нештатных ситуаций и обусловливает возможность 
обширного загрязнения территории продуктами ядерного деления при 
случайном или преднамеренном разрушении радиационно-опасных объектов. 

При делении урана в реакторе или при взрыве атомной бомбы образует-

ся большое число радиоактивных изотопов, которые принято классифицировать 
как коротко- и долгоживущие, в зависимости от их периода полураспада. 
Наиболее важное токсикологическое значение имеют изотопы Sr, I, Cs, Ru, Y, 
Te, Zr, Nb, Ce, Pm. Продукты деления урана представляют токсикологическую 
опасность как отходы атомной промышленности и как продукты взрыва ядерного 
оружия. Биологическое действие смеси продуктов деления урана зависит 
от их возраста и изотопного состава. 

Продукты ядерного деления представляют собой сложную смесь более 

чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов от Zn до Gd. Радионуклиды I, 
Sr, Cs, Ca, Te обладают высокой всасываемостью. Такие нуклиды, как Ce, Pm, 
Y, Zr, Nb, Np и Pu – плохо всасываются в организме. 

В природных условиях интенсивность накопления радионуклидов в ор-

ганизме животных при их хроническом поступлении определяется как индивидуальными 
особенностями, так и внешними факторами, такими как содержание 
радионуклидов в почве, воде, растениях, входящих в рацион кормления 
животных, климатическими условиями. Наибольшую токсикологическую 
опасность представляют радионуклиды при попадании внутрь организма. 

При изучении миграции техногенных радионуклидов в природных сре-

дах и их биологического действия особое место заняла сфера сельскохозяйственного 
производства – агросфера. Такое повышенное внимание к этому 
сегменту биосферы связано, прежде всего, с тем, что транспорт техногенных 
радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам «радиоактивные выпадения 
или сбросы – почва – сельскохозяйственные растения – животные – агропромышленная 
продукция – человек» предопределяет формирование источника 
внутреннего облучения человека и животных за счет инкорпорированных 
в их организме радионуклидов. Вклад внутреннего облучения в полную 
(суммарную) дозу облучения может быть в различных радиоэкологических 
ситуациях равен и даже выше вклада внешнего облучения от рассеянных в 
окружающей среде радиоактивных веществ. 

Радиотоксичность – качественное и количественное изменение биоло-

гических свойств различных сред и структур (ткани, тканевые жидкости, 
кровь, лимфа и др.) организма под воздействием ионизирующих излучений с 
образованием чужеродных продуктов физических и химических превращений 
(радиотоксинов), которые способствуют развитию патологических изменений 
и усугубляют течение лучевого поражения. Даже весьма малое количество 
радионуклида, попавшего в организм, может оказаться роковым, вплоть до 
возникновения злокачественного новообразования. Они могут привести к 
формированию генетических изменений, несовместимых с жизнью и ведущих 
к гибели популяции. 

Регулирование дозы внутреннего облучения человека и животных мо-

жет быть технологически, экологически и экономически более реально и эффективно, 
чем управление дозой внешнего облучения. 

Особенно остро реагирует на радиоактивное загрязнение окружающей 

среды репродуктивная система млекопитающих, поражения которой приводят 
к рождению ослабленного и больного потомства или полной потере репродуктивной 
функции. 
 
 

ГЛАВА 1. МЕТАБОЛИЗМ И ТОКСИКОЛОГИЯ  

ПРОДУКТОВ ЯДЕРНОГО ДЕЛЕНИЯ 

 
Изучение метаболизма радионуклидов в организме, непосредственные и 

отдаленные последствия внутреннего облучения, разработка методов, препятствующих 
резорбции радиоактивных веществ и ускоряющих их выведение из 
организма, выделено в специальный раздел радиобиологии – радиотоксиколо-
гию, предметом которой являются: 

– изучение путей поступления радиоактивных изотопов в организм, за-

кономерностей распределения в нем и включения в молекулярные структуры 
тканей (инкорпорирование), особенностей накопления (депонирование) в различных 
органах и выведения их из организма;  

– установление допустимых уровней содержания радионуклидов в воз-

духе, воде, кормах, продуктах питания и организме человека; 

– исследование биологического действия инкорпорированных радиоак-

тивных изотопов и поиск эффективных средств для профилактики поражения;  

– разработка методов и средств, ускоряющих выведение радиоактивных 

изотопов из организма. 

Радиоактивные изотопы любого химического элемента Периодической 

системы Д.И. Менделеева при попадании в организм участвуют в обмене веществ 
точно также как стабильные аналоги. Биологическое действие радиоактивных 
изотопов определяется параметрами их ионизирующих излучений. 

Действие на клетки и органы инкорпорированных в организм радио-

нуклидов в принципе не отличается от такового у внешних источников ионизирующего 
излучения, но их особенностью является то, что, депонируясь в 
организме, они остаются там определенное время, постепенно облучая ткани 
и формируя значительные поглощающие дозы внутреннего облучения, оказывая 
выраженный токсикологический эффект. 

Депонирование радионуклидов в различных органах и тканях не являет-

ся чем-то стабильным во времени. Сложные процессы распределения, накопления 
и выведения постоянно, с различными скоростями протекают в организме 
с момента поступления изотопа. Скорости этих процессов, а, следовательно, 
кинетика и динамика обмена радионуклидов в органах, тканях, отдельных 
системах и организме в целом, зависят от многочисленных факторов, основными 
из которых, определяющими токсичность радионуклидов, являются:  

1) вид излучения и его энергия; 
2) физико-химические свойства соединений, в составе которых изотоп 

попадает в организм;  

3) продолжительность действия вещества – периода радиоактивного по-

лураспада;  

4) величина коэффициента всасывания органами и тканями;  
5) тип распределения по органам и тканям;  
6) наличие стабильного носителя;  
7) скорость выведения из организма. 

Энергия излучения имеет прямую связь с поражающим действием ра-

диоактивного изотопа: чем она больше, тем сильнее поражение. Вид излучения – 
одна из главных характеристик, определяющих токсичность радиоизотопа. 
Степень биологического действия различных видов излучений зависит 
от их линейной передачи энергии (ЛПЭ). Величина ЛПЭ переданная частицей 
или квантом веществу обусловливает их линейную плотность ионизации 
(удельную ионизацию). У тяжелых частиц (альфа-частицы, протоны) плотность 
ионизации очень высокая, у легких (бета-частицы, гамма-кванты) – низкая, 
т.е. чем выше энергия и короче пробег частицы, тем больше у нее ЛПЭ. 

С учетом изложенного наибольшую биологическую опасность при по-

падании внутрь представляют радионуклиды, испускающие альфа- и бета-
частицы, наименьшую – гамма-излучатели. 

Излучения, имеющие высокую ЛПЭ, обладают, как правило, большой 

биологической эффективностью. Это свидетельствует о том, что степень действия 
различных видов излучения зависит не только от общего количества поглощенной 
энергии, но и от геометрических характеристик распределения ее в 
органах, тканях и клетках. 

Для выражения различий биологического действия излучений с неоди-

наковыми значениями ЛПЭ принят коэффициент относительной биологической 
эффективности (ОБЭ). Значения его взяты относительно рентгеновских 
лучей и зависят от типа облучаемого объекта и характера облучения. Например, 
при общем облучении организма быстрыми нейтронами коэффициент 
ОБЭ равен 10, а при местном облучении половых желез – 35. 

Период полураспада радионуклида – важная характеристика его биоло-

гической активности. Наибольшую опасность для млекопитающих и птиц 
представляют изотопы с периодом полураспада от нескольких дней до нескольких 
десятков лет. Это объясняется тем, что при коротком периоде полураспада, 
измеряемом секундами-минутами, основная масса радионуклида 
распадается, не достигнув тканей организма, и, следовательно, не создает 
опасной концентрации. Например, период полураспада Po-210 или Pa-220 составляет 
3×107 с; период полураспада изотопов I-131, I-136…I-140, являющихся 
продуктами деления тяжелых ядер, равен нескольким секундам-
минутам. 

Радионуклиды с большим периодом полураспада (десятки тысяч лет и 

более) в естественных условиях также не смогут создать эффективной дозы, 
которая привела бы к развитию лучевого заболевания. Например,  
U-238 имеет период полураспада 4,5×109 лет; к тому же, если учесть, что в 
земной коре его находится 0,0001 %, а в организме еще меньше, то получается, 
что в естественных условиях он не вызовет у животных лучевой болезни. 
Однако в некоторых случаях токсичность коротко- или долгоживущего радионуклида 
может усиливаться дочерними продуктами распада. 

При поступлении радионуклидов в организм их биологическое действие 

во многом будет определяться агрегатным состоянием вещества. Наибольшее 
действие оказывают те радионуклиды, которые легко образуют газы и водо-

растворимые соединения. Они интенсивно и в большом количестве всасываются 
в кровь, быстро распространяются по всему организму или концентрируются 
в соответствующих органах. 

Биологическое действие малорастворимых или нерастворимых, соеди-

нений радионуклидов определяется степенью дисперсности аэрозоля или порошка, 
в форме которых они поступают в организм. Нерастворимые радиоактивные 
частицы, попадая в легкие, на слизистые оболочки, в желудочно-
кишечный тракт с кормом или водой, могут адсорбироваться эпителиальными 
клетками или клетками ретикулоэндотелиальной системы или задерживаться 
в желудке, кишечнике и длительное время облучать ткани, вызывая явное 
местное радиационное поражение. 

На степень биологического действия радионуклидов при внутреннем по-

ступлении большое влияние оказывает наличие нерадиоактивных изотопов 
этого элемента или химического элемента-аналога в данном веществе. Например, 
элементы-аналоги кальций и стронций принадлежат ко второй группе 
элементов. В радиохимии для предотвращения потерь радиоактивного изотопа 
в химических реакциях специально добавляют определенные количества нерадиоактивных 
соединений этого элемента или его химического аналога. Эти 
добавки принято называть носителями; в первом случае они называются изотопными, 
во втором – неизотопными. При одновременном поступлении в организм 
радионуклида и его носителя всасывание и отложение их в тканях идет 
в прямо пропорциональном отношении к поступившему количеству. На основании 
указанной закономерности предложены методы защиты отдельных органов 
от лучевого поражения радионуклидами. Например, полноценные по 
кальцию рационы (кальций – неизотопный носитель стронция) значительно 
уменьшают инкорпорацию радиоизотопов стронция в костной ткани. 

По степени токсичности радионуклиды принято делить на пять групп. 
Группа А – элементы с особо высокой радиотоксичностью (Sr-90,  

Pb-210, Po-210, Ra-226, Tr-230, U-232, Pl-238), среднегодовая допустимая концентрация (
СДК) для которых в воде установлена Х × 10-8 – 10-10 Ки/л. 

Группа Б – элементы с высокой радиотоксичностью (Sr-89, Cs-137,  

I-131, Ru-166, Ce-144, Bi-210, Tr-234, U-235, Pl-241), СДК для которых в воде 
установлена Х × 10-8 – 10-10 Ки/л. 

Группа В – элементы со средней радиотоксичностью (Na-22, P-32, S-35, 

Cl-36, Co-45, Fe-59, Co-60, Y-90, Mo-99, Su-125, Cs-137, Ba-140,  
Au-196 и др.), СДК в воде для них равна Х × 10-7 – 10-8 Ки/л. 

Группа Г – элементы с наименьшей радиотоксичностью (H-3, Be-7,  

C-14, F-18, Cr-51, Fe-55, Cu-64, Te-129, Pt-197, Hg-197, Tl-200), СДК в воде для 
них установлена в пределах Х × 10-7 – 10-6 Ки/л. 

Группа Д. Эту группу составляет тритий и его химические соединения 

(окись трития и сверхтяжелая вода). Допустимая концентрация трития в воде 
установлена 4 × 10-6 Ки/л. 

На основе степени радиотоксичности предъявляют надлежащие сани-

тарные требования при работе с соответствующим радиоактивным изотопом.  

Эффективные дозы перечисленных радионуклидов при пероральном 

поступлении вызывают радиотоксический эффект – функциональные сдвиги 
и соматические изменения, а большие дозы – гибель. Считают, что у 
животных радиотоксический эффект проявляется при накоплении в скелете 
более 10 мкКи/кг Sr-90. Лучевую болезнь овец без летального исхода вызывает 
разовое поступление с кормом (мкКи/кг): Sr-90 – 1,0; Cs-137 – 0,5 и 
I-131 – 0,2; ЛД50/30 составляет 10,5 и 15 соответственно. Хроническое перо-
ральное поступление Sr-90 (3,9 мкКи/день) только после 3 мес. приводит у 
овец к заметной лимфопении и снижению числа молодых форм нейтрофилов, 
а 2,2 мкКи Cs-137 в день в течение 3 мес. вообще не отражается на 
морфологическом составе крови. 

Согласно экспериментальных исследований эффективные дозы радио-

активных продуктов деления (РПД) вызывают у животных острую лучевую 
болезнь, которая развивается без периода первичных реакций и при коротком 
скрытом периоде. В клинической картине экспериментальной лучевой болезни, 
вызванной каким-либо радионуклидом, преобладают признаки поражения 
критического органа. В отличие от лучевой болезни после внешнего облучения 
при инкорпорированном облучении развитие костномозгового синдрома 
замедлено в том числе в периоде восстановления, а поражения паренхиматозных 
органов выражены ярче. Многократные и длительные затравки эффективными 
дозами РПД вызывают хроническую лучевую болезнь, признаки которой 
проявляются и нарастают постепенно и в несколько иной последовательности, 
чем после тотального внешнего облучения. 

Наиболее существенную роль в возникновении лучевых поражений у 

сельскохозяйственных животных при аварийных ситуациях и ядерных взрывах 
играют Sr-90, I-131, Cs-134, Cs-137, Po-210, Pb-210, Pl-239, а среди них в 
первую очередь I-131, Cs-137 и Sr-90. В результате радиоактивного распада 
изменяется изотопный состав продуктов деления и, следовательно, их радио-
токсичность. 

 
1.1 Пути поступления радионуклидов в организм 
Подвижность радионуклидов в биоценозах зависит от их физико-

химических свойств, условий внешней среды и биологических особенностей 
растений и животных. Продукты ядерного деления (ПЯД) в организм человека 
и животных могут поступать через органы дыхания и пищеварения, а также 
кожные покровы, раны и ожоговые поверхности. 

Основные пути – ингаляционный (в период выпадения радионуклидов 

из облака и вторичного пылеобразования) и алиментарный (с загрязненным 
кормом и водой). Поступление радионуклидов в организм через кожные покровы 
не имеет практического значения, так как резорбция их незначительна. 
Главную роль в таких случаях играют местные радиационные поражения 
кожных покровов. В значительно больших количествах радионуклиды всасываются 
через раны и ожоговые поверхности. И в этих случаях проявление об-
щетоксического действия ПЯД маловероятно. Радиоактивное загрязнение ран 

и ожоговых поверхностей выражается в замедлении течения местных репара-
тивных процессов. 

Ингаляционный путь поступления ПЯД наиболее опасен. Задержка ра-

диоактивных частиц в органах дыхания, представляющих собой адсорбционный 
фильтр с большой эффективностью, определяется их аэродинамическими 
свойствами и происходит в результате инерционного осаждения, седиментации 
и диффузии. За счет инерционных процессов задерживаются частицы 
размерами более 1 мкм в основном в верхних дыхательных путях. 

Частицы менее 1 мкм задерживаются в результате седиментации. Оса-

ждение частиц размерами мене 0,1 мкм происходит в результате броуновского 
движения и диффузии. Основная часть полидисперсной пыли накапливается в 
верхних дыхательных путях. Радионуклиды, растворившиеся в жидкостях 
слизистых, в значительных количествах всасываются, а нерастворимые и слаборастворимые, 
задержанные в трахеобронхиальной области быстро удаляются 
и при заглатывании поступают в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Частицы 
субмикронного размера концентрируются в альвеолах и глубоких пространствах 
легких, фагоцитируются макрофагами и медленно удаляются из 
лѐгких. Радионуклиды, проникающие через альвеолярный эпителий и лимфатические 
сосуды, достигают лимфатических узлов, и, накапливаясь в них, становятся 
источником длительного облучения. Предполагают, что 12,5 % слаборастворимой 
и нерастворимой полидисперсной пыли задерживается в лѐг-
ких на длительные сроки. 

Задержавшиеся в лѐгких радиоактивные частицы быстро всасываются в 

кровь, однако определенная часть их фагоцитируется макрофагами, в результате 
чего в легочной ткани может создаваться большая радиоактивность на 
длительное время. 

Основным путем поступления радиоактивных веществ в организм жи-

вотных является алиментарный, особенно при пастбищном содержании. В 
этом случае радиоизотопы поступают в ЖКТ в основном с кормом и в меньшей 
степени с водой. Кроме того животные могут слизывать радиоактивные 
вещества с кожного покрова и заглатывать внутрь со слюной. Животные могут 
также заглатывать радиоактивные вещества, осевшие на верхних дыхательных 
путях после выбрасывания их оттуда в носоглотку кашлевыми толчками. 

Передвигаясь по различным отделам ЖКТ вместе с его содержимым, 

радиоактивные вещества сообщают его стенкам и рецепторному аппарату 
определенную поглощенную дозу, величина которой в относительных величинах 
четко согласуется со скоростью передвижения содержимого, его химическим 
составом и консистенцией в соотношении: рубец – 0,22; сетка – 0,21; 
сычуг – 0,09; тонкая кишка – 0,22; слепая – 0,76; ободочная – 0,4; прямая – 1,0. 
Следовательно, наибольшее облучение испытывают те участки пищеварительной 
трубки, где транзит содержимого наиболее замедлен. 

Пероральное поступление ПЯД в организм человека и животных с про-

дуктами питания и кормом имеет наиболее важное значение. Основными пищевыми 
цепочками являются: растения – человек; растения – животное – мо-

локо – человек; растения – животное – мясо – человек; растения – птица – яйцо – 
человек; вода – гидробионты – человек. Закономерности перехода наиболее 
биологически опасных радионуклидов в системе атмосферные выпадения 
– почва – вода – растения – животные – продукция растениеводства и животноводства 
имеют важное практическое значение.  

Характер и уровни радиоактивного загрязнения продуктов питания и 

корма определяются радиационной обстановкой: интенсивностью радиоактивных 
выпадений, биологической доступностью радионуклидов и почвенно-
климатическими условиями, определяющими миграцию радионуклидов. Загрязнение 
может носить поверхностный и структурный характер, когда в ходе 
метаболических процессов в предыдущих звеньях радионуклиды накапливаются 
в форме биокомплексов в органах и тканях растительных и животных 
организмов. Накопление радионуклидов в растениях и животных часто превышает 
содержание их в окружающей среде. 

Загрязнение растений может произойти в момент выпадения радио-

нуклидов из облака, вторичного пылеобразования и в процессе поступления 
радионуклидов из почвы. Растения задерживают радионуклиды в форме аэрозолей, 
растворов и газов. Степень задержки зависит от агрегатного состояния 
и размеров частиц, метеорологических условий и морфофизиологических 
особенностей растений. Слаборастворимые ПЯД загрязняют растения главным 
образом с поверхности, а растворимые в значительной мере поглощаются 
через листья, стебли и плоды. Процессы резорбции протекают сравнительно 
быстро. Усвоение радионуклидов из почвы в основном не отличается от 
накопления стабильных изотопов тех же элементов. Практическое значение 
могут иметь долгоживущие радионуклиды. Высокие коэффициенты перехода 
радионуклидов характерны для песчаных и торфяно-болотистых почв. По 
степени перехода радионуклиды можно расположить в следующий ряд: Sr-89 
> Sr-90 > I-131 > Ba-140 > Cs-137 > Ru-106 > Ce-144 > Y-90 > Zn-45 > Nb-95. 

Продукты питания животного происхождения являются одним из ос-

новных источников поступления радионуклидов в организм человека. Накопление 
радионуклидов у животных и переход в молоко, мясо и яйца зависят от 
уровней загрязнения кормов, физико-химических свойств ПЯД, видовых и 
возрастных особенностей животных и их физиологического состояния. Загрязнение 
пастбищ в летний период может представлять наибольшую опасность. 
В этих условиях скотоводство и овцеводство находятся в наиболее неблагоприятных 
условиях, а свиноводство и птицеводство, для которых обычно 
принято содержание животных в помещениях и кормление концентрированными 
кормами, в сравнительно лучших условиях. 

Снижение поступления радионуклидов в организм животных достига-

ется рациональной кормовой базой. При повышенной плотности радиоактивного 
загрязнения кормовых угодий перевод продуктивных животных на стойловое 
содержание или ограничение выпаса на загрязненных пастбищах позволит 
снизить поступление радионуклидов в молоко и мясо. Рациональная кормовая 
база должна строиться на преимущественном производстве кормов, по-