За биологичното действие на урана
През 1789 г. немският химик М. Клапрот изолира неизвестен досега елемент и го нарече уран в чест на седмата планета в Слънчевата система. Измиват 107 години и през 1896 г. А. Бекерел открива, че уранът излъчва невидими лъчи. Това събитие откри ерата на човешкото проникване в мистериозния свят на ядрените трансформации, в който се освобождават огромни запаси от енергия.
За биологичната активност на урана се разбира малко след откриването му.Явлението радиоактивност все още не е известно, когато немският химик и лекар С. Гмелин се заинтересува от ефекта на урана върху живия организъм. Той установява, че при зайци, на които инжектира подкожно разтворими уранови соли, се наблюдават кръвоизливи във вътрешните органи, поражения на стомашно-чревния тракт и други прояви на токсичния ефект на урана. Френският учен Lecomte установи, че относително малко количество ураниев нитрат (0,5-1 грам на килограм тегло на животното) води до смърт на опитни кучета. Една от основните причини за смъртта на животните е тежко увреждане на бъбреците. (Тези експерименти са проведени от Lecomte през 1851 г.)
През 1889 г. българският фармацевт Й. Ворошилски провежда широко експериментално изследване на токсикологичните свойства на урана. Необходимостта от такова изследване е причинена от използването на уран в медицината за лечение на захарна болест (диабет). Я. Ворошилски убедително показа върху различни животни, че разтворимите уранови соли причиняват тежки увреждания на бъбреците, стомашно-чревния тракт, черния дроб и други органи. Има и промени в протеиновия и въглехидратния метаболизъм. Заключенията на Ю. Ворошилски бяха потвърдени от последващи изследвания на учени. За да се характеризира токсичността на урана, достатъчно е да се каже, че урановият нитрат, въведен в количество от 2 mg на килограм тегло на заек и 5 mg накилограм от теглото на кучето причинява смъртта на всички опитни животни. Други разтворими соли на уран също са силно токсични.
Възниква въпросът: може би неразтворимите соли на урана са нетоксични? Многобройни изследвания показват, че за живия организъм не съществуват абсолютно неразтворими съединения. Химическата среда на живите тъкани, както и каталитичните процеси, протичащи в тях, допринасят за разтварянето на определено количество неразтворими уранови соли, попаднали в стомаха или белите дробове на животното. Следователно дори неразтворимите уранови съединения имат токсичен ефект върху живия организъм. Разбира се, за да настъпи отравяне, количеството на неразтворимите съединения, които влизат в тялото, трябва да е по-голямо от това на разтворимите.
Американските изследователи F. Haven и X. Hodge стигнаха до идеята за нетоксичността на слабо разтворимия уранов оксид въз основа на техните експерименти, по време на които експерименталните плъхове се промениха малко в теглото си, въпреки че получиха храна, съдържаща 20% UO2 за един месец до две години. Въпреки това, тези изследвания на F. Haven и X. Hodge не могат да служат като достатъчно убедително доказателство за нетоксичността на урановия диоксид, тъй като промените във височината и теглото не са надежден критерий за токсичност.
В експерименти беше показано, че ако кучетата се хранят ежедневно със 100 mg на килограм животинско тегло практически неразтворим уранов оксид, тогава, въпреки липсата на външни признаци на увреждане, при аутопсия се откриват промени в бъбреците, черния дроб, червата и други органи.
Всички експерименти, в които е изследвана токсичността на неразтворимите уранови соли, са кратки във времето и следователно не ни позволяват да направим окончателно заключение за степента на токсичност на неразтворимите съединения. Това важи особено за въздействиетоуранови оксиди в белите дробове. В този случай токсичността на урановите съединения се определя от размера на частиците. Прахът от уранов оксид, съдържащ прахови частици от около 0,5 микрона, е много по-токсичен от праха с прахови частици с размер от 2,5 микрона. Има редица данни, според които при попадане на неразтворима уранова сол в белите дробове се развиват злокачествени тумори в белите дробове, а в костите, съдържащи уран, възникват остеосаркоми. Има също доказателства, че слабо разтворимите уранови съединения във фино диспергирано състояние могат да причинят същото остро отравяне като разтворимите уранови съединения. Следователно, когато се преценява степента на токсичност на урановите соли, трябва да бъдете по-внимателни, отколкото беше химикът Г. Елерт в неговата вече спомената статия.
Говорейки за уран, не трябва да забравяме двойния му ефект върху живия организъм. Вече говорихме за химическата токсичност на урана. Той е бил обект на вниманието на изследователите в продължение на много години. Едва през последните десетилетия възникна въпросът: как радиоактивността на урана влияе на тялото? Такъв закъснял интерес към ефекта на радиоактивността върху живите тъкани се обяснява с факта, че промените, свързани с химическата токсичност, се появяват за кратко време. Отнема доста дълъг период от време за развитието на лезии от радиоактивност.
Въпреки че уранът е радиоактивно вещество с ниска радиоактивност, въпреки това 1 mg уран излъчва около хиляда алфа частици в минута и тъканите, подложени на продължително бомбардиране на алфа частици, се прераждат.
Понастоящем е добре известна трагедията, причинена от използването в медицината през 30-те години на миналия век за диагностика на заболявания на черния дроб, кръвоносните съдове и други органи на съединение, близко до урана - колоиден ториев диоксид. При пациенти, лекувани с това лекарство,след 8-10 години се развиха злокачествени тумори на вътрешните органи. Сега използването на колоидни съединения на торий и уран за диагностика на заболявания е забранено в целия свят.
Плъховете се инжектират с ториев диоксид в количество от 2-20-200 mg на килограм животинско тегло. Доста дълго време (около година) плъховете бяха здрави. Но след период от 13 до 21 месеца в белите им дробове се развили злокачествени тумори. Честотата на туморите нараства с увеличаване на дозата. Именно тази коварност на съединенията на уран и торий, според нас, ги лишава от перспективите за тяхното използване в медицинската практика за перорално приложение.
Как да свържем токсичността на урана и присъствието му в здраво тяло? Известно е, че едни и същи вещества, в зависимост от дозата, могат или да стимулират жизнените процеси, или да причинят тежки увреждания. Например металите: кобалт, мед, манган, цинк и други - във фракции от грам са жизненоважни микроелементи, без които нормалният метаболизъм в организма е невъзможен, тъй като те са свързани с активността на различни ензими и хормони. В големи дози същите елементи са отрови. Например, манганът може да причини тежка болест на Паркинсон.
Същото важи и за урана. Биолозите знаят, че добавянето на много малки количества уран към хранителния разтвор стимулира покълването на семената, ускорява растежа, цъфтежа и плододаването на растенията. (Ако дозата се увеличи, растението ще умре.) Въпреки това добавянето на уран за стимулиране на растежа на растенията едва ли може да се препоръча, тъй като растенията имат способността да концентрират уран в тъканите си, който след това може да попадне в храната на животните и хората. Агрохимията познава много безвредни и икономични начини, водещи до същата цел. Следователно тази "професия" на урана е малко вероятнаще намери приложение.
Могат ли токсични вещества да се използват в промишлеността и други отрасли? Разбира се можете да. Необходимо е само да се организира работата по такъв начин, че условията на труд да са безопасни за работниците.
За безопасността бдят хигиенисти, токсиколози и други специалисти. Те разработват санитарни правила и стандарти за съдържанието на токсични вещества във въздуха, водата и др. Тези правила напълно изключват възможността за вредно въздействие на токсични вещества върху тялото. Същото важи и за радиоактивните вещества. Санитарните правила за работа с тях установяват нормите (максимално допустимите концентрации) на радиоактивни вещества във водата и въздуха, както за работещите с радиоактивни изотопи, така и за цялото население. Така максимално допустимата концентрация на естествен уран във водата е 0,6 mg на литър вода, във въздуха на работните помещения - 0,2 mg на кубичен метър. метър, в атмосферния въздух - 0,001 mg на кубичен метър. метър. Според препоръките на Международната комисия по радиационна защита в човешкото тяло не трябва да има повече от 0,3 mg уран, а в бъбреците - 0,003 mg. Правилник за работа с радиоактивни вещества - закон, задължителен за всички.