Synergism and antagonism of influence low dose radiation and environment on health of population in Ukraine

The genesis of carcinogenic diseases is characterized by a multifactor dependence. The effect of low dose radiation in combination with environmental factors has a significant number of features. It was studied the influence of certain features of the environment and the mental state of the person (affect) on the development of the incidence of carcinogenic diseases of the population in Ukraine. Given the various adverse environmental conditions, the effect of radiation in low doses can be enhanced or weakened. Synergism and antagonism of the effect of low dose radiation and environment on the health of the population are discussed.Виникнення канцерогенних захворювань характеризується багатофакторною залежністю. Вплив малих доз радіації в поєднанні з факторами навколишнього середовища має значну кількість особливостей. Було вивчено вплив деяких особливостей навколишнього середовища і психічного стану людини (афекту) на розвиток захворюваності канцерогенними хворобами населення України. Виявлено залежність захворюваності канцерогенними хворобами від природних і побутових умов населення. Обговорюються також синергізм і антагонізм впливу малих доз радіації і різних екологічних факторів на розглянуті параметри.Возникновение канцерогенных заболеваний характеризуется многофакторной зависимостью. Влияние малых доз радиации в сочетании с факторами окружающей среды имеет значительное количество особенностей. Было изучено влияние некоторых особенностей окружающей среды и психического состояния человека (аффекта) на развитие заболеваемости канцерогенными болезнями населения Украины. Выявлена зависимость заболеваемости канцерогенными болезнями от природных и бытовых условий населения. Обсуждаются также синергизм и антагонизм влияния малых доз радиации и различных экологических факторов на рассматриваемые параметры

Influence of ionizing radiation on the elemental content and structure of natural minerals

The granites of the Ukrainian crystalline shield and the Donetsk-Dnieper hollow of the Pre-Cambrian basement, discovered at a depth of 840…900 to 3420 m were irradiated on a KUT-1 linear electron accelerator with the following parameters: electron energy Е ≈ 7 MeV, average beam current I = 500 μA, temperature of the irradiated samples Т ∼ 40°С, absorbed dose Dₐᵦₛ = 10⁷ Gy. Gamma-activation analysis was used to determine the content of elements in the samples. The samples were irradiated by bremsstrahlung from the linear accelerator electron NSC KIPT with energy 23 MeV and current 500 μA. The structure and phase composition of samples were investigation by infrared spectroscopy in the frequency 400…4000 cm⁻¹. Crystal optical studies were carried out on polarizing microscope using immersion liquides. It is shown that high-energy electron irradiation of granites causes radiation-stimulated transformations in the structure and phase homogeneity of mineral. The most pronounced changes in biotites after high-energy electron irradiation of granites are manifested in a change in the color of biotite, apparently due to oxide phases Fe₂O₃ and Fe₃O₄. Considering the state of granites under radiation conditions it can be used for the immobilization and disposal of radioactive waste.Граніти Українського кристалічного щита та Донецько-Дніпровської впадини докембрійського фундаменту, виявлені на глибині від 840…900 до 3420 м, були опромінені на лінійному прискорювачі електронів КУТ-1 з такими параметрами: енергія електронів Е ≈ 7 МеВ, струмом 500 мкА. Температура опромінюваних зразків Т ∼ 40°С, поглинена доза Dпог = 10⁷ Гр. Для визначення вмісту елементів у пробах використовували гамма-активаційний аналіз. Зразки опромінювали гальмівним випромінюванням лінійного прискорювача електронів ННЦ ХФТІ з енергією 23 МеВ та струмом 500 мкА. Структуру та фазовий склад зразків досліджували методом інфрачервоної спектроскопії на частоті 400…4000 см⁻¹. Кристалооптичні дослідження проводилися на поляризаційному мікроскопі з використанням імерсійних рідин. Показано, що опромінення граніту високоенергетичними електронами викликає радіаційно-стимульовані перетворення у структурі та фазової однорідності мінералів. Найбільш виражені зміни біотиту після опромінення граніту високоенергетичними електронами проявляються у зміні забарвлення біотиту, мабуть, за рахунок оксидних фаз Fe₂O₃ та Fe₃O₄ Враховуючи стан гранітів у радіаційних умовах, його можна використовувати для іммобілізації та захоронення радіоактивних відходів

Use IR-spectroscopy in treatment oncological patients with bone metastasises by ¹⁵³Sm-oxabifor

Using infrared spectroscopy, we studied the character of intermolecular interactions in the samples blood plasma of oncological patients with bone metastases in the treatment of their modern β-emitter ¹⁵³Sm-oxabifor. The therapeutic dose of the ¹⁵³Sm-oxabifor was 1.0 mCi/kg of the patient’s body weight. Analysis of the IR spectra showed that already after the first course of palliative radionuclide therapy there is a tendency to balance the products of free radical nature and antioxidants, which indicates the effectiveness of the treatment. Molecular changes in the blood plasma of cancer patients with bone metastases registered using infrared spectroscopy are specific during palliative therapy.Методом ІЧ-спектроскопії вивчено характер міжмолекулярних взаємодій в зразках плазми крові онкологічних хворих з кістковими метастазами в процесі лікування їх сучасним β-випромінювачем ¹⁵³Sm-оксабіфором. Лікувальна доза препарату ¹⁵³Sm-оксабіфору становила 1,0 мКі/кг маси тіла хворого. Аналіз ІЧ-спектрів показав, що вже після першого курсу паліативної радіонуклідної терапії відзначається тенденція до збалансування продуктів вільнорадикальної природи і антиоксидантів, що свідчить про ефективність проведеного лікування. Зареєстровані за допомогою методу ІЧ-спектроскопії молекулярні зміни в плазмі крові онкологічних хворих з кістковими метастазами є специфічними під час проведення паліативної терапії.Методом ИК-спектроскопии изучен характер межмолекулярных взаимодействий в образцах плазмы крови онкологических больных с костными метастазами в процессе лечения их современным β-излучателем ¹⁵³Sm-оксабифора. Лечебная доза препарата ¹⁵³Sm-оксабифором составляла 1,0 мКи/кг массы тела больного. Анализ ИК-спектров показал, что уже после первого курса паллиативной радионуклидной терапии отмечается тенденция к сбалансированию продуктов свободнорадикальной природы и антиоксидантов, что свидетельствует об эффективности проводимого лечения. Зарегистрированные с помощью метода ИК-спектроскопии молекулярные изменения в плазме крови онкологических больных с костными метастазами являются специфическими в ходе проведения паллиативной терапии

Analysis of structural transformations in natural quartzites under the influence of gamma irradiation

Using the methods of IR spectroscopy, crystal-optical and XRD analysis the evolution of the structure of Ovruch deposit natural quartzites under the influence of γ-irradiation in the range of absorbed doses (Dabs = 10⁶…3.5⋅10⁷ Gy) has been researched. The elemental composition of natural quartzites was determined by the gamma activation method on a linear electron accelerator. It was found that as a result of irradiation the crystal structure of quartz, which forms the basis of quartzite, is improved due to radiation annealing of the defects in the initial structure. At the same time crystallization of amorphous silica, which fringes large grains of quartz, occurs with its transformation into fine-crystalline quartz. These processes do not lead to cracking in the quartzite rock. Obtained data indicates a high radiation resistance of the Ovruch deposit quartzites and confirms the prospects of using this geological formation as a natural barrier for the construction of radioactive waste long-term storage.За допомогою методів ІЧ-спектроскопії, кристалооптичного та рентгеноструктурного аналізів вивчена еволюція структури природних кварцитів Овруцького родовища під впливом γ-опромінення в інтервалі поглинених доз Dпогл = 10⁶…3,5⋅10⁷Гр. Визначений елементний склад природних кварцитів методом гаммаактивації на лінійному прискорювачі електронів. Встановлено, що в результаті опромінення кристалічна структура кварцу, що становить основу кварциту, вдосконалюється внаслідок радіаційного відпалу дефектів вихідної структури. Одночасно відбувається кристалізація аморфного кремнезему, що окаймляє великі зерна кварцу, з перетворенням його в дрібнокристалічний кварц. Ці процеси не призводять до утворення тріщин у кварцитовій породі. Отримані дані свідчать про високу радіаційну стійкість кварцитів Овруцького родовища і підтверджують перспективність використання даної геологічної формації як природного бар'єру для спорудження довготривалого сховища радіоактивних відходів.С помощью методов ИК-спектроскопии, кристаллооптического и рентгеноструктурного анализов изучена эволюция структуры природных кварцитов Овручского месторождения под влиянием облучения γ-квантами в интервале поглощенных доз Dпогл = 10⁶…3,5⋅10⁷Гр. Определен элементный состав природных кварцитов методом гамма-активации на линейном ускорителе электронов. Установлено, что в результате облучения кристаллическая структура кварца, составляющего основу кварцита, совершенствуется вследствие радиационного отжига дефектов исходной структуры. Одновременно происходит кристаллизация аморфного кремнезема, окаймляющего крупные зерна кварца, с превращением его в мелкокристаллический кварц. Эти процессы не приводят к трещинообразованию в кварцитовой породе. Полученные данные свидетельствуют о высокой радиационной стойкости кварцитов Овручского месторождения и подтверждают перспективность использования данной геологической формации в качестве природного барьера для сооружения долговременного хранилища радиоактивных отходов

Mechanisms of morphology death of tumor cell by effect non-radioactive and radioactive ¹⁹⁵ᵐPt-cisplatin

The photonuclear technology of preparation radioactive cisplatin ¹⁹⁵ᵐPt was been developed by the bremsstrahlung from the electron accelerators. In the novel technology, the production of ¹⁹⁵ᵐPt from reaction ¹⁹⁷Au(γ,np)¹⁹⁵ᵐPt with a high specific activity >1 Ci/mg⁻¹ was realized. The Ehrlich adenocarcinoma cells were been used as a neoplastic model. There are two groups: 1. tumor cells with non-radioactive cisplatin; 2. tumor cells with radioactive cisplatin (0.17 pg ¹⁹⁵ᵐPt-cisplatin). The number of morphology death cells as a result of radioactive cisplatin action was more than after action of non-radioactive cisplatin. The different mechanisms of the morphology death cell (necrosis for non-radioactive and apoptosis for radioactive) were detected.Фотоядерна технологія одержання радіоактивного цисплатину ¹⁹⁵ᵐPt була розроблена на лінійному прискорювачі електронів з використанням гальмівного випромінювання. Була реалізована нова технологія одержання ¹⁹⁵ᵐPt з реакції ¹⁹⁷Au(γ,n)¹⁹⁶Au → ¹⁹⁵ᵐPt з високою питомою активністю >1 Ci/mg⁻¹. За пухлинну модель взяті асцитні клітини аденокарциноми Ерліха, які були розподілені на дві групи: 1 – клітини з нерадіоактивним цисплатином; 2 – клітини з радіоактивним цисплатином (у дозі 0,17 пг·мл⁻¹). При дії радіоактивного цисплатина морфологічно загиблих клітин було більше. Механізм загибелі пухлинних клітин при дії нерадіоактивного та радіоактивного цисплатину був різним (некроз та апоптоз відповідно).Фотоядерная технология получения радиоактивного цисплатина ¹⁹⁵ᵐPt была разработана при использовании тормозного излучения на электронном ускорителе. Была реализована новая технология получения ¹⁹⁵ᵐPt из реакции ¹⁹⁷Au(γ,n)¹⁹⁶Au → ¹⁹⁵ᵐPt с высокой удельной активностью >1 Ci/mg⁻¹. В качестве опухолевой модели использованы асцитные клетки аденокарциномы Эрлиха, которые были распределены по двум исследуемым группам: 1 – клетки с нерадиоактивным цисплатином; 2 – клетки с радиоактивным цисплатином (0,17 пг·мл⁻¹). Морфологически погибших опухолевых клеток было больше при действии радиоактивного цисплатина. Механизм гибели опухолевых клеток при действии нерадиоактивного и радиоактивного цисплатина был разным (некроз и апоптоз соответственно)

Application of linac for study of diffusion macro- and trace elements in minerals used at vacuum drying

The gamma activation analysis at the powerful linear accelerator was used for study of element diffusion in minerals of heating elements before vacuum drying. It is shown, that after vacuum drying the transition of rare-earth elements from some sorts of ceramic coats in the dried commodity is possible. On spectral characteristics the optimum selection of used minerals for coats of heating elements is held.Гамма-активаційний аналіз використаний для вивчення дифузії елементів в керамічних покриттях нагрівальних елементів до і після вакуумного сушіння. Показано, що після вакуумного сушіння можливий перехід рідкісноземельних елементів з деяких видів керамічних покрить у висушену продукцію. По спектральних характеристиках проведений оптимальний підбір використовуваних мінералів для покрить нагрівальних елементів.Гамма-активационный анализ использован для изучения диффузии элементов в керамических покрытиях нагревательных элементов до и после вакуумной сушки. Показано, что после вакуумной сушки возможен переход редкоземельных элементов из некоторых видов керамических покрытий в высушенную продукцию. По спектральным характеристикам проведен оптимальный подбор используемых минералов для покрытий нагревательных элементов

Radiation stimulation of the catalytic activity of zirconium dioxide nanoparticles during the conversion of hydrocarbons

The comparison of the catalytic activity of the initial and activated by bremsstrahlung γ-radiation on a high-current electron accelerator of zirconium dioxide nanoparticles on the nature of the conversion of ethanol. The used γ-activation parameters contributed to the formation of a more perfect crystal structure of ZrO₂ nanoparticles. It was shown that when using γ-activated ZrO₂ nanoparticles as a catalyst, the yield of hydrocarbon products during the conversion of ethanol was several times higher than the yield of the same products in the case of using the initial ZrO₂ nanoparticles. The mechanism of such a conversion of ethanol can be associated with the synergism of large ionization losses of Auger electrons and the effect of highly reactive products involved in heterogeneous catalysis.Проведено порівняння каталітичної активності вихідних та активованих гальмівним γ-випромінюванням на потужному прискорювачі електронів наночастинок діоксиду цирконію на характер конверсії етанолу. Параметри γ-випромінювання, які використовували, сприяли формуванню більш досконалої кристалічної структури наночастинок ZrO₂. Показано, що у випадку використання у якості каталізатора γ-активованих наночастинок ZrO₂ вихід вуглеводних продуктів при конверсії етанолу підвищується у декілька разів відносно таких же продуктів у разі використання вихідних наночастинок ZrO₂. Механізм подібної конверсії етанолу може бути пов’язаним з синергізмом великих іонізаційних втрат Оже-електронів та впливом високо реакційних продуктів, які приймають участь у гетерогенному каталізі.Проведено сравнение каталитической активности исходных и активированных тормозным γ-излучением на сильноточном электронном ускорителе наночастиц диоксида циркония на характер конверсии этанола. Используемые параметры γ-активации способствовали формированию более совершенной кристаллической структуры наночастиц ZrO₂. Показано, что при использовании в качестве катализатора γ-активированных наночастиц ZrO₂ выход углеводородных продуктов при конверсии этанола превышал в несколько раз выход таких же продуктов в случае использования исходных наночастиц ZrO₂. Механизм подобной конверсии этанола может быть связан с синергизмом больших ионизационных потерь Оже-электронов и воздействием высокореакционных продуктов, участвующих в гетерогенном катализе

Elemental, phase and structural analysis of gallstones with hiatal hernias in patients of Kharkiv region

Gamma activation method on linac NSC KIPT, IR-spectrometry and crystal-optical investigations have been used to determinate the content of elements, the phase analysis and structural features of a different organic and inorganic compound in gallstones of patients with hiatal hernia in Kharkiv region. It is shown that it is possible to establish the presence in gallstones of such compounds as bilirubin and its salts, calcium phosphates, calcium carbonate, and different microelements. In the main, the patients of the Kharkiv region have gallstones of mixed type with a combination of cholesterol, calcium carbonate bilirubinate.Гамма-активаційний аналіз на лінійному прискорювачі електронів ХФТІ, ІЧ-спектрометрія та кристалооптичні дослідження використовувались для аналізу вмісту елементів, фазового аналізу та структурних особливостей різного органічного і неорганічного складів жовчних каменів пацієнтів у Харківській області. Показано, що можливо встановити наявність у жовчних каменях таких сполук, як білірубін та його солі, фосфати кальцію, карбонат кальцію та різних міроелементів. В основному у пацієнтів Харківської області містяться жовчні камені змішаного типу з комбінацією холестерину, білірубінату карбонату кальцію.Гамма-активационный анализ на линейном ускорителе ХФТИ, ИФ-спектрометрия и кристалло-оптические исследования использовались для анализа содержания элементов, фазового анализа и структурных особенностей различного органического и неорганического составов жёлчных камней пациентов в Харьковской области. Показано, что можно установить присутствие в жёлчных камнях таких соединений, как билирубин и его соли, фосфаты кальция, карбонат кальция и различных микроэлементов. В основном у пациентов Харьковской области содержатся жёлчные камни смешанного типа с комбинацией холестерина, билирубината карбоната кальция

Investigation of actinide simulators migration in granite and tuff irradiated by gamma-quanta

Granite and tuff specimens have been γ- irradiated to the absorbed doses ranging from 10⁷ to 3.0·10⁸ Gy. Penetration profiles of cerium ¹³⁹Ce (actinide simulator) in granite and tuff specimens (before and after γ-irradiation) were measured by means of nuclear physics methods. The irradiation has led to an increase in the cerium diffusion coefficients by several orders of magnitude. The irradiation to 3.0·10⁸ Gy has caused the mechanical fracture of granite whereas the tuff specimens have retained their integrity while showing the appearance of microcracks.Образцы гранита и туфа были облучены гамма-квантами до доз 10⁷…3.0·10⁸ Гр. С помощью ядерно-физических методов получены профили проникновения церия ¹³⁹Ce (имитатора актинидов) до и после облучения. Облучение привело к значительному увеличению коэффициентов диффузии церия. Облучение до дозы 3.0·10⁸ Гр привело к механическому разрушению образцов гранита. Образцы туфа сохранили свою целостность, но в них выявлены нарушения структуры за счет появления микротрещин.Зразки граніту і туфу було опромінено гамма-квантами до доз 10⁷…3.0·10⁸ Гр. За допомогою ядерно- фізичних методів отримані профілі проникнення церію ¹³⁹Ce (імітатора актинідів) до і після опромінення. Опромінювання зразків природних матеріалів привело до значного збільшення коефіцієнтів дифузії церію. Опромінення до дози 3.0·10⁸ Гр привело до механічного руйнування зразків граніту. Зразки туфу зберегли свою цілісність, але у них виявлені порушення структури за рахунок появи мікротріщин

Analysis of uranium mobility and concentration process in objects of environment and patients’ kidney stones in Kharkiv region

The specific activity of ²³⁵U and content of native uranium for the Kharkiv region in drinking water, soil, roots, the leaf of hydrophyte “Pistia stratiotes” and the samples of kidney stones obtained from patients with urolithiasis were measuring by using gamma activation analysis on linac accelerator of NSC KIPT. The whole sample contained alpha-emitter uranium.Проведено гамма-активаційний аналіз на ЛПЕ ННЦ ХФТІ для визначення вмісту природного урану та активності ²³⁵U у зразках навколишнього середовища (воді, ґрунті, водній рослині (гідрофіт)), а також у ниркових каменях пацієнтів. У всіх досліджених зразках був зареєстрований альфа-випромінювач ²³⁵U, який представляє значну небезпеку як для екосистеми, так і для здоров’я людини. Завдяки методу ІЧспектроскопії було показано, що для мешканців Харківського регіону характерна наявність ниркових каменів змішаного мінерального складу, домінуючим компонентом якого є вевеліт (моногідрат оксалату кальцію).Проведен гамма-активационный анализ на ЛУЭ ННЦ ХФТИ определения содержания природного урана и удельной активности ²³⁵U в объектах окружающей среды (воде, почве, водном растении (гидрофит)), а также в почечных камнях пациентов. Во всех исследуемых образцах был обнаружен альфа-излучатель ²³⁵U, который представляет серьезную опасность как для экосистемы, так и для здоровья человека. С помощью ИК-спектроскопии было показано, что для жителей Харьковского региона характерно наличие почечных камней смешанного минерального состава, доминирующим компонентом которого является вевеллит (моногидрат оксалата кальция)