Шкала биологических последствий при общем облучении организма

ББК 51.26я2

центр ВЛАДОС. 2001

«Гуманитарный издательский

центр ВЛАДОС», 2001

ISBN 5-691-00739-4

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ.. 2

ВВЕДЕНИЕ.. 3

ГЛАВА 1. ЧТО ТАКОЕ РАДИАЦИЯ.. 4

1.1. Радиация – это излучение. 4

1.2. Ионизирующие и неионизирующие излучения.. 4

1.3. Лучи Анри Беккереля.. 5

1.4. Естественная и искусственная радиоактивности.. 5

ГЛАВА 2. ИСТОЧНИКИ РАДИАЦИИ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.. 6

2.1. Космическое излучение. 8

2.1.1 Галактическая радиация.. 9

2.1.2 Излучение радиационных поясов Земли.. 10

2.2. Радиация земного происхождения.. 13

2.2.1 Радиация земной коры... 13

2.2.2 Излучение геопатогенных зон.. 14

2.2.3 Радиоактивный газ – радон. 15

2.3. Антропогенная радиоактивность.. 17

ГЛАВА 3. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ.. 19

3.1. Особенности действия радиации на живой организм.. 19

3.2. Радиационная диагностика в медицине. 21

3.3. Влияние радиации на иммунную систему организма. 22

3.4. Лучевая болезнь.. 23

3.5. Генетические последствия облучения.. 25

ГЛАВА 4. РАДИОАКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ.. 26

4.1. Глобальные экологические проблемы... 26

4.2. Экологические проблемы атомной энергетики.. 27

4.3. Загрязнение окружающей среды радиоактивными отходами.. 28

ВВЕДЕНИЕ

Авария Чернобыльской АЭС заставила в корне пересмотреть наши взгляды на проблемы радиационной безопасности этом резко возросло число людей, интересующихся природой ионизирующего излучения, уровнем естественного фона радиации и особенностями действия радиации на живой организм.

Необходимо всегда помнить, что ионизирующее излучение не только наш друг, но и является одновременно смертельным врагом человека. Это требует от каждого из нас элемента знаний о явлении радиоактивности и единицах ее измерения, о естественном радиационном фоне биосферы и источниках излучения техногенного происхождения, о предельно допустимой дозе уровня ионизирующего излучения и внутреннем облучении.

Сегодня особое беспокойство вызывает рост применения ионизирующего излучения в медицине, промышленности и энергетике. Никогда еще человечество не внедряло свою новую технологию с такой опаской. Ведь в природе нет ничего бесплатного и нельзя получить от нее чего-нибудь, не заплатив за это. Из повседневной жизни каждый хорошо знает, что за приобретение каких-нибудь благ надо платить. По существу это то, что нам приходится все чаще и чаще делать во всех аспектах человеческой деятельности. Подобным образом должны мы поступать в отношении применения радиации.

Вообще вопрос о том, почему человек относится к одному виду деятельности, связанному с риском, более терпимо, чем к другому, мало научен. А существующие методы оценки издержек и выгод от рискованных предприятий слишком неточны. Незнание основ дозиметрии и норм радиационной безопасности питает страхи.

Беспечное обращение с радиацией – преступление, не меньшее преступление – раздувание страхов. Радиофобия не просто вредна. Она опасна. Если человеку долго доказывать, что он в смертельный опасности, скорее всего он действительно будет к ней близок.

Знание – лучшее противоядие страха и подозрений. Чем больше людей будут знать о радиации, о той пользе, которую она дает, и опасности, которую она влечет, тем четче они будут определять роль радиации в нашей жизни.

Восполнить имеющийся недостаток знаний и области проблемы «Радиоактивность и экологии» и предстояло при написании этой работы. При ее подготовке использованы материалы из литературных источников, приведенных и представленных в списке и отражающих новые научные концепции и взгляды на роль радиоактивности в окружающем нас мире.

ГЛАВА 1. ЧТО ТАКОЕ РАДИАЦИЯ

1.1. Радиация – это излучение

Радиация (от латинского слова radio – излучаю) Представляет собой излучение, идущее от какого-либо тела.

Радиация сопутствовала людям всегда, ибо она гораздо старше человеческого рода. Задолго до того, как на Земле возникла жизнь, планету овевал радиационный космический ветер. Только одна ближайшая к нам звезда – Солнце – испускает огромное количество быстрых частиц: электронов, ионов, нейтронов, γ-квантов... А уран и другие долгоживущие радионуклиды в земной коре? А постоянное выделение из нее радиоактивного газа – радона? По-видимому, без радиации на Земле не возникло бы столь богатого разнообразия форм жизни. Особенно ретиво радиоактивный фон подстегивал микроэволюционные процессы – мутагенез, хромосомные перестройки – на зарепротобиологической эволюции. В дальнейшем, когда мощные горообразовательные катаклизмы сформировали современный вид Земли, когда радиоактивные граниты, базальты оказались под толщей осадочных пород, а планета укуталасьв прозрачную газовую атмосферу, радиационный фон снизился и стабилизировался на более или менее постоянном уровне. Иными словами, человек и все другие живые существа привыкли к радиации и вряд ли смогли бы вести здоровый образ жизни в абсолютно радиационно стерильной среде.

Действительно, живые организмы всегда испытывают действие определенного количества излучения, исходящего из природных источников, таких, как почва и пища, а также от космических лучей, идущих к нам из космоса. Искусственно созданные человеком источники излучения, используемые в медицине (рентгеновские лучи, изотопы и т. д.), промышленности и атомной энергетике, привели к дополнительному радиационному воздействию на живой организм. Новое, что создал сам человек в этом отношении, это дополнительное радиационное воздействие, которому мы подвергаемся, например, во время рентгеновского обследования, во время полета в реактивном самолете на большой высоте, при выпадении радиоактивных атмосферных осадков после испытания ядерного оружия, а также в результате работы атомных реакторов, сооруженных с целью получения электроэнергии. Нельзя отрицать, что искусственно создаваемые источники излучения постоянно повышают уровень естественного радиационного фона, доставшегося нам от природы.

1.2. Ионизирующие и неионизирующие излучения

Ионизация – это процесс образования положительных и отрицательных ионов или свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул.

При оценке эффекта взаимодействия с различными живыми организмами принято разделение излучений на ионизирующие и неионизирующие. Радиация будет ионизирующей в том случае, если она способна разрывать химические связи молекул, составляющие живые организмы, и тем самым вызывать биологически важные изменения. При средней работе на один акт ионизации, равной 34 эВ (1 эВ = 1,602*10-19Дж), минимальная частота электромагнитных волн, обладающих ионизирующими способностями, определяется следующим образом:

где h – постоянная Планка. Частота v_min соответствует глубокой ультрафиолетовой области спектра электромагнитных волн. Следовательно к ионизирующей радиации относятся ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, γ-кванты. Причем, чем выше их частота, тем больше их энергия (E_u) и тем сильнее проникающая способность.

Еще большую степень ионизации молекул живого организма вызывает воздействие элементарных частиц: электронов, позитронов, нейтронов, протонов и т. д., поскольку они обладают очень высокой кинетической энергией.

Свет, радиоволны, также как инфракрасное тепло от Солнца, тоже представляют собой разновидность радиации. Однако они не вызывают повреждения организма путем ионизации, хотя, безусловно, могут оказывать серьезные биологические эффекты, если интенсивность и длительность их воздействия увеличить.

1.3. Лучи Анри Беккереля

В 1895 году немецкий физик Конрад Рентген (1845– 1923)открыл свои замечательные Х-лучи, которые впоследствии весь мир назвал рентгеновскими.

Давно известно, что некоторые вещества после облучения их солнечным светом способны светиться в темноте холодным светом, т. е. люминесцировать. Вскоре после открытия рентгеновских лучей французский физик Анри Беккерель(1852–1912) решил выяснить, не связаны ли явления люминесценции с излучением рентгеновских лучей.

Действительно, первым «увидел» радиацию Анри Беккерель. Он искал ответ на вопрос, поставленный французским физиком Анри Пуанкаре (1854–1912), не являются источником рентгеновских лучей излучения флуоресценцирующих веществ? Флуоресценция – (от названия минерала флюорит) – есть разновидность люминесценции, затухающая в течение короткого времени. Для исследования А. Беккерель выбрал хорошо флуоресценцирующие соли урана – любимый объект изучения его отца Эдмона Беккереля (1820–1891), крупного физика 19-го века.

1.4. Естественная и искусственная радиоактивности

С тех пор необычайные и удивительные свойства урана привлекли к себе внимание выдающихся физиков и химиков, и в первую очередь Пьера Кюри (1859–1906) и Марии Склодовской-Кюри (1867–1934). Действительно, уран оказался не единственным химическим элементом, способным испускать новые лучи. Соотечественники Беккереля Пьер и Мария Кюри из десятков тонн руды выделили миллиграммы неизвестных ранее элементов – полония и радия. Эти элементы также испускали урановые лучи. Аналогичные свойства исследователи обнаружили и у тория.

Лучи, открытые Анри Беккерелем, стали называть радиоактивными, а само явление их испускания – радиоактивное.

В результате большого числа опытов ученым удалось установить, что радиоактивность представляет собой естественный самопроизвольный распад неустойчивых атомов. Например, при распаде порождает ряд других радиоактивных элементов и в конечном итоге превращается в стабильный изотоп свинца.

В 1934 году в лаборатории Радиевого института в Париже Фредерик Жолио-Кюри (1900–1958) и его жена Ирен Жолио-Кюри (1897–1956) открыли искусственную радиоактивность, радиоактивность продуктов ядерных реакций, которая впоследствии приобрела особенно важное значение. Из общего числа (-2000) известных радионуклидов лишь порядка 300 – природные, а остальные получены в результате ядерных peaкций. Между искусственной и естественной радиоактивностями нет принципиального различия. Излучение искусственной радиоактивности привело к открытию новых видов β-превращения: позитронному β-излучению и электронному k-захвату.

В 1940 году советские физики К. А. Петржак и Г. Н. Флеров открыли спонтанное деление ядер урана. Спонтанное деление ядер – это процесс туннельного прохождения ядер через барьер деления. Впоследствии это явление было наблюдено и для многих других «тяжелых» ядер.

ГЛАВА 2. ИСТОЧНИКИ РАДИАЦИИ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Естественный фон радиации образуют космические лучи, падающие на Землю из космоса, и радиоактивные элементы, содержащиеся в земных породах и пище, которую мы едим (рис. 1).

Естественные радиоактивные вещества обусловливают уровень как внешнего, так и внутреннего облучения организма. Радиоактивные элементы, содержащиеся в земном коре и строительных материалах, из которых сооружены наши дома, испускают лучи, непрестанно проходящие сквозь наши тела, т. е. они образуют внешний источник радиации. В то же время наши пища содержит микроскопическое количество редких радиоактивных элементов, которые поступают внутрь организма и образуют постоянный источник внутреннего облучения. Только недавно специалисты признали, что содержание радиоактивного радона, выделяемого строительными материалами во вдыхаемом воздухе, ведет к значительному облучению организма.

Рис. 1. Иллюстрация действия основных компонентов естественного радиационного фона: а) космических лучей; б)радиоактивности земной коры; в)радиоактивности, исходящей из строительных материалов; г) радиоактивности, содержащейся в пище.

2.1. Космическое излучение

Каждую секунду на площадку в один квадратный метр через границу темной атмосферы в направлении земной поверхности влетают из космоса более 10000 релятивистских (т. е. движущиеся со скоростями, близкими к скорости света) заряженных частиц. Они называются космическими лучами. Происхождение большей части космических лучей, десятки миллионов лет блуждающих в межзвездной среде, связано с грандиозными взрывами звезд (так называемых «сверхновых») в нашей Галактике. Частицы самых высоких энергий, возможно, приходят к нам из других, более активных Галактик.

Больше всего в составе космических лучей протонов, т. е. ядер водорода, – около 90% от числа всех частиц. Примерно в 10 раз меньше ядер гелия. На долю всех остальных ядер приходится около 1%. В космических лучах уже обнаружена большая часть элементов таблицы Менделеева.

Мощность космических лучей, достигающих Земной поверхности, колеблется в зависимости от:

а) географической широты,

б) высоты над уровнем моря.

Изменение мощности космических лучей в зависимости от географической широты обусловлено тем, что Земля похожа на гигантский магнит. Поэтому космические лучи, будучи заряженными частицами, отклоняются в районе над экватором и собираются вместе в виде своеобразных воронок в области полюсов Земли. Области вблизи экватора, находящиеся на уровне моря, получают наименьшую дозу космического излучения, исчисляемую приблизительно как 0,35 мЗв/год, В географических областях, расположенных на уровне моря, но на значительном удалении от экватора, например, на широте около 50", доза космического излучения составляет приме 0,5 мЗв/год.

Эту дозу испытывают жители расположенных вблизи данной широты городов, таких, как Лондон, Москва, Нью-Йорк, обусловлено тем, что толстый слой атмосферы, содержащий воздух и пары воды, окутывает Землю как одеяло, разрушая, замедляя и останавливая движение многих быстрых заряженных частиц, мчащихся из космоса.

Наиболее поднятые над уровнем моря и обитаемые области Земли расположены на высоте, близкой к 4500 м. Здесь доза облучения из космоса составляет 3 мЗв/год. На вершине пика Эвереста (8848 м над уровнем моря), высочайшей точки земной поверхности, соответствующий показатель будет составлять приблизительно 8 мЗв/год. Cредняя мощность дозы космического облучения жителей Земли приблизительно принимав 0,3 мЗв/год.

Еще более интенсивному облучению подвергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме с 4 км до 12 км (максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров) доза космического облучения возрастает примерно в 25 раз. С дальнейшим увеличением высоты над уровнем моря доза космического излучения продолжает увеличиваться, на высоте 20 (максимальная высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов) достигает 13 мкЗв/ч.

Космическое излучение имеет три источника происхождения:

Первый источник – галактическая радиация идет к нам из отдаленных районов космоса, расположенных вне нашей Солнечной системы.

Второй источник – эту радиацию создают заряженные частицы, циркулирующие вокруг Земли.

Третий источник – непредвиденные мощные потоки радиации, идущие от Солнца.

Галактическая радиация

Галактическое излучение состоит главным образом на протонов и α-частиц, т. е. атомов водорода и гелия, лишенных орбитальных электронов и движущихся с неслыханной скоростью, близкой к скорости света. Обладающие высокой энергией тяжелые ядра представляют уникальное излучение, характерное для космоса. Во время длительного полета на Луну в корабле «Аполлон-11» один из астронавтов отмечал яркие вспышки света, которые он «видел» в момент отдыха в полностью затемненной кабине. Данное явление – следствие прохождении частиц с высокой энергией сквозь глаз и непосредственного воздействия на сетчатку. Особая категория частиц, содержащихся в космосе, имеет очень высокую энергию, крупный размер и большую массу, т. е. имеет большое атомное число, и данные частицы известны как НZЕ-частицы[1]. Каждая частица разрушает на своем пути множество функциональных клеток головного мозга.

Мощность дозы галактической радиации не очень меняется во времени и не слишком высока, чтобы быть смертельной для космонавтов и астронавтов.

Излучение радиационных поясов Земли

Радиационные пояса Земли – это области пространства, заполненные заряженными частицами, захваченными магнитным полем Земли. Потоки этих частиц на много порядков превышают потоки частиц космических лучей, поэтому первые же полеты спутников на больших высотах привели к открытию радиационных поясов Земли.

Действительно, на всякую наряженную частицу, двигающуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца, которая пропорциональна индукции магнитного поля (В), скорости движения частицы (v) и величине заряда частицы (q):

Это означает, что постоянное во времени магнитное поле можно изменить только направление движения частицы и не может повлиять на абсолютную величину скорости или энергию частицы.

В дипольном магнитном поле Земли, даже если оно будет постоянным во времени, движение заряженной частицы будет носить сложный характер. В этом случае заряженная частица, если энергия не слишком велика, будет двигаться вдоль силовых линий магнитного поля В по спиральной траектории, как бы навиваясь на силовую линию (рис. 2). Однако шаг спирали, по которой движется частица, будет постепенно уменьшаться из-за увеличения индукции магнитного поля при приближении силовых линий к магнитным полюсам Земли. В некоторой точке – точке отражения – шаг спирали становится равным нулю, частица отражается, и ее движение будет происходить в обратном направлении.

Рис. 2. Примерный характер движения заряженной частицы в дипольном магнитном поле Земли. (В процессе колебательных движений между точками, в которых происходит отображение этой частицы, она постепенно дрейфует вокруг Земли, попадая после полного оборота на ту же силовую линию)

Прежде чем космическая частица дойдет до верхних слоев земной атмосферы, она должна преодолеть протяженные области магнитного поля Земли. Частицы космической радиации так же, как и любые другие заряженные частицы, при прохождении через магнитное поле отклоняются этим полем, и на Землю попадают только те из них, которые обладают энергией, достаточной для преодоления отклоняющего действия магнитного поля. Наиболее сильно отклоняющее действие магнитного поля Земли сказывается в области геомагнитного экватора. В область магнитных полюсов Земли заряженные частицы могут попасть бел заметных отклонений при их движении вдоль направления магнитных силовых линий. Таким образом, магнитное поле Земли производит как бы сортировку частиц по энергиям.

Излучение радиационных поясов Земли состоит в основном из электронов и протонов, не имеющих высокой энергии, а потому непроницаемых для алюминиевых экранов корабля. При прохождении сквозь радиационный пояс мощность дозы, которой подвергаются космонавты внутри корабля, может достигать порядка 0,1 Гр/ч и даже больше. Легко доказать, что экспозиция в течение нескольких дней при такой мощности дозы излучения окажется смертельной. Поэтому время пребывания корабля в зоне радиационных поясов Земли должно быть значительно ограничено. Космические полеты, связанные с пребыванием на околоземной орбите в течение недель или месяцев, как, например, во время полетов космических станций «Мир», проводятся на более низкой высоте, составляющей всего 100–200 км над Землей, чтобы избежать влияния на экипаж этой захваченной геомагнитным полем радиации.

Солнечные лучи

Космические лучи, идущие от Солнца, представляют главным образом протоны широкого энергетического диапазона. Иногда могут присутствовать в значительном количестве и α-частицы.

Первые заряженные частицы способны достичь земной поверхности приблизительно через 15 минут после того, как вспышка на поверхности Солнца становится видимой. В солнечном излучении, падающем на верхнюю границу атмосферы, преобладают инфракрасные лучи (55%), которые не фильтруются атмосферой Земли и нагревают сушу и океан. 40% – это лучи видимого спектра, приводящие в действие сложна машину фотосинтеза и позволяющие всем нам ориентироваться в окружающем мире и видеть красоту окружающей среды. 5% составляют ультрафиолетовые лучи (УФ-лучи) с длиной волны от 100 до 400 нм.

Электромагнитное излучение Солнца. Это видимый свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское, γ-излучение, а также излучение в области радиоволн. Все эти излучения имеют одну и ту же физическую природу и представляют собой электромагнитные волны. Каждое из указанных излучений отличается друг от друга только длиной волны. Именно длина волны определяет энергию и поэтому – и пробивную способность данного излучения, его способность проникать через различные вещества. Чем короче длина волны, тем больше энергия, тем легче излучению проникать через вещество, которое имеется на его пути. Например, рентгеновские лучи и видимый свет отличаются только длиной волны. У рентгеновских лучей длина волны намного меньше, чем у видимого света. Именно поэтому рентгеновские лучи проходят через организм человека насквозь, а видимый свет задерживается одеждой.

В видимой области спектра находится примерно половина всей приходящей к земной поверхности солнечной энергии.

Ультрафиолетовое излучение Солнца принято делить в зависимости от длины волны на три диапазона. Диапазон А включает УФ-излучение с длинами волн меньше 400 нм и больше 320 нм. Диапазон В находится в пределах 280–320 нм, а диапазон С включает излучение с длинами волн от 200 до 280 нм.

Ультрафиолетовое излучение в диапазоне А озоном не поглощается.. Биологическое действие УФ-А излучения изучено пока что недостаточно. Если облучение лучами диапазона А сопровождается действием определенных химических веществ, то оно становится вредным для здоровья людей.

УФ-С лучи самые коротковолновые, но не менее опасны, чем рентгеновские. Если бы они доходили до нас сквозь атмосферу Земли, то поглощались бы в верхнем слое кожи, буквально сжигая его. Хорошо, что УФ-С лучи полностью рассеиваются атмосферой Земли.

УФ-лучи диапазона В – самые опасные. Они в тысячу раз более канцерогенны, чем лучи диапазона Л, но их отфильтровывает озонный слой атмосферы Земли.

В небольших дозах УФ радиация Солнца благоприятно сказывается на человеке и животных. Это связано, по-видимому, с распадом белков кожного покрова, в результате которого выделяются вещества, обладающие защитным действием. Результаты медицинского обследования показали, что в северных районах России в результате недостаточного УФ облучения заболеваемость детей пневмонией в два раза, рахитом – в 2,5–3,0 раза ниже, чем в южных районах.

Кроме того, УФ облучение способствует выработке в организме человека, животных и птиц витамина D3, регулирующего процесс кальциевого обмена.

Но совершенно противоположное действие оказывает УФ облучение в повышенных или больших дозах. Под их влиянием происходит распад важнейших частей клеток. В клетке возникают вещества, блокирующие процессы воспроизводства ДНК и синтеза РНК.

Не так давно установлено, что ультрафиолетовые лучи сильно влияют на иммунную систему человеческого организма, тормозя работу клеток Лангерганса. И, напротив, недавно показано, что ультрафиолетовые лучи активизируют многие вирусы, включая вирус СПИДа. Ученые предупреждают, что у лиц, больных вирусными заболеваниями и любящих загорать, болезнь протекает тяжелее.

Озонный щит Земли. В атмосфере Земли содержится очень мало озона, всего4 10-7об.%. Однако он создал на Земле такие условия, благодаря которым на нашей планете зародилась и продолжает развиваться жизнь.

Озон (О₃) – это второе относительно устойчивое соединение которое наряду с обычной формой О₂ может образовывать кислород. Озон появился на Земле, как только в атмосфере начал появляться кислород. Благодаря поглощению коротковолнового ультрафиолетового излучения он сразу же стал защитой живого на поверхности Земли. Стал возможным и переход живых организмов из водной среды на поверхность Земли, и по явление земноводных, а затем и животных.

Весь спектр поглощения озона от 230 до 300 нм представляет биологически активную область. Как известно, нуклеиновые кислоты поглощают γ-лучи примерно в том же диапазоне 240–300 нм причем, нуклеиновая кислота покрыта еще оболочкой из белка который имеет полосу поглощения 250–400 нм. Таким образом нуклеиновая кислота защищена от губительного действия солнечной радиации, вызывающей мутации и гибель клетки.

На суше и в атмосфере смертельная угроза человечеству исходит от всеобщего истощения стратосферного озонового слоя.

Это единственный своего рода тонкий экран, составляющий при атмосферном давлении всего лишь 2,0–2,5 миллиметра который защищает людей и всю живую природу от жестокого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучений солнечного спектра.

Запуск десятков тысяч мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытан и атомного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора миллионов гектаров леса – пожарами и хищнической вырубкой, массовое применение фреонов в технике, парфюмерной промышленности и бытовой химии – это главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли.

2.2. Радиация земного происхождения

Радиация земной коры

Естественные радиоактивные вещества широко распространены в земной коре, в результате чего человек подвергается испускаемому ими γ-излучению. Как правило, природные радионуклиды сконцентрированы в гранитных породах гор. Радиоактивность известняковых и песчаных пород ниже, однако некоторые сланцы очень радиоактивны, особенно те, которые содержат органическое вещество.

В природе есть два очень важных радиоактивных элемента – уран-238 и торий-232. Их периоды полураспада исчисляются миллионами лет. По мере радиоактивного распада и исчезновения излучение испускают не только они сами, но и их продукты распада. Урановая руда была найдена в большом количестве в Австралии, Канаде, России, Чехии, Словакии, Республике Конго, Южной Африке и США. Средний уровень мощности дозы излучения на высоте 1м над поверхностью известняка равен ~ 0,2 мЗв/год.

Радиобиологи установили, что основным источником естественной радиации почвы и воды являются горные породы – граниты и базальты, причем удельная радиоактивность почвы выше в том случае, если в ней содержится больше глинистых частиц или чернозема, в то же время лепные и дерново-подзолистые почвы имеют меньшую радиоактивность. Эти сведения могут представлять интерес для жителей сельской местности и членов многочисленных садовых товариществ, поскольку радиоактивность потребляемой ими воды, растительной и животной пищи, содержание в них микро- и макроэлементов тесно связаны с почвенным покровом и водой тех мест, где выращиваются растения и содержатся животные. Исследования экологов показали, что по пищевым цепям почва-растения-животные-человек (особенно через молоко, мясо, воду, растительную пищу) в организм поступают радиоактивные вещества, накапливаясь в тканях и органах человека в концентрациях, превышающих их первоначальное содержание в десятки и сотни раз[2].

Излучение геопатогенных зон

Существование опасных для человеческого организма мест на Земле было известно еще в прошлом веке. Исторические и археологические данные свидетельствуют о том, что в старину люди умели выявлять такие «гиблые места». Сегодня эти места получили название геопатогенных зон (от греческого «гео» – Земля и «патогенный» – болезнетворный). Таким образом геопатогенная зона (ГПЗ) в переводе на общедоступный язык означает «болезнетворная земля». К ним относятся участки земной поверхности, которые оказывают неблагоприятное действие на окружающую среду: ухудшают рост растений, вызывают заболевания животных, отрицательно влияют на здоровье человека. Наши предки старались не селиться в подобных местах. Свои жилища, культовые сооружения и общественные здания они строили подальше от таких мест, не пасли на территории скот, не собирали ягод, не использовали лес для хозяйственных нужд.

Сегодня под ГПЗ подразумевается геофизическое явление, природа которого науке пока еще недоступна. Приборы фиксируют в ГПЗ резкое уменьшение отрицательно заряженных частиц кислорода.

Еще в начале нашего века было высказано предположение о том, что причиной существования геопатогенных зон является земное излучение, а великий датский физик Макс Планк (1858–1947) даже создал Институт по исследованию «земных лучей». Оказалось, что действие «земных лучей» распространяется вертикально и не ослабевает по мере удаления от поверхности Земли; излучение практически не экранируется. В одной из гипотез говорится, что геопатогенную зону пронизывает мощный поток элементарных частиц, гораздо меньше чем нейтрон. Как отмечают исследователи, «земное излучение по ряду параметров сходно с космическим: в ГПЗ присутствуют α-, β- и γ-лучи. Есть предположение о том, что космическая радиация, попадая в разломы земной структуры, вызывает вторичную эмиссию частиц. Чтобы ответить на важный вопрос, можно ли нейтрализовать действие такого излучения, – необходимо глубже исследовать феномен геопатогенных зон.

Радиоактивный газ – радон.

Тяжелый радиоактивный газ радон – продукт радиоактивного превращения радия. В рассеянном виде радиоактивные уран, торий, радий присутствуют но всех горных породах, в почвах и водах – т. е. во всех элементах земной коры.

Ядра атомов радия, содержащие около сотни протонов и более сотни нейтронов, миллионы лет могут спокойно лежать в кристаллической решетке горных пород, обычной гальки или песчинок. Но приходит тот заветный миг, когда два нейтрона и два протона в ядре вдруг объединяются в так называемую α-частицу и вырываются из ядра. Оставшийся остаток ядра – это уже не радий. Это ядро газообразного элемента, называемого радоном. Атомы любого газа обладают стремлением при малейшей возможности покинуть ту полость, которая их заключает в себя. Атомы радона внутри камня такой возможностью обладают в ограниченной мере. Часть радона выходит в атмосферу через поверхность камня. Но большая часть атомов радона оказывается заключенной в порах горной породы, будь то горные блоки или камни, валяющиеся под ногами. Если поры имеют сообщение с поверхностью, то поровый воздух, обогащенный радоном, может просачиваться вовне. Интенсивность выхода радона из пор будет возрастать, если камень подвергнуть сжатию. Такой эксперимент провели в 1981 году американские ученые Р. Хоулаб и В. Бренди. Они подвергли одноосевому сжатию кусок обычного гранита и из него интенсивно стал выделяться радон. Так или иначе, атомы радона оказываются в атмосфере – самой подвижной и всепроникающей земной оболочке.

В органы дыхания человека за сутки попадают около 20 миллионов атомов радона, а при высоком радоноснабжении – более миллиарда тяжелых атомов этого испускающего разрушающие живую ткань частицы радиоактивного газа.

В природе радон встречается в двух основных формах:

в виде ₈₆Rn²²² (член радиоактивного распада ядра урана 92U238);

в виде ₈₆Rn²²⁰ (член радиоактивного распада ряда тория 90Th232).

Эти материнские нуклиды уран-238 и торий-232 стары как сама Земля (возраст Земли около 4,5 млрд. лет). Они сохранились только потому, что периоды полураспада основателей радиоактивных семейств очень велики и составляют для урана-238 4,5*109лет и для тория-232 – 14*109 лет.

В результате распада радона в воздухе образуются коротко-живущие радиоактивные изотопы полония, свинца и висмута, которые чаще всего прикрепляются к микроскопическим пылинкам – аэрозолям. Поверхность легких человека составляет несколько десятков квадратных метров. Это хороший фильтр, осаждающий радиоактивные аэрозоли, которые таким образом устилают поверхность. Два радиоактивных изотопа полония с массовыми числами 218 и 214 «обстреливают» α-частицами поверхность легких и обусловливают свыше 97% дозы облучения, связанного с радоном.

Ниже представлен ряд радиоактивного распада радона-222:

₈₆Rn²²²→ ₂α⁴ + ₈₄Po²¹⁸	Т_0,5 = 3,82 дня;
₈₄Po²¹⁸→ ₂α⁴ + ₈₂Pb²¹⁴	Т_0,5 = 0,05 дня;
₈₂Pb²¹⁴→ _-1e⁰ + ₈₃Bi²¹⁴	T_0,5 = 26,8 дня;
₈₃Bi²¹⁴→ _-1e⁰ + ₈₄Po²¹⁴	T_0,5 = 9,5 дня;
₈₄Po²¹⁴→ ₂α⁴ + ₈₂Pb²¹⁰	T_0,5 = 1,6·10^-4 с.

Долгоживущий изотоп свинца-210 удаляется из легких раньше, чем успевает распадаться, поскольку его период полураспада составляет 22 года.

Радон – инертный тяжелый газ без цвета и запаха, 7,5 раза тяжелее воздуха, точка кипения – 65°С, растворяется в воде.

Радон хорошо растворяется в крови и лимфе, и поэтому содержание его в единице объема человеческого тела достигает примерно 50% от содержания в окружающем воздухе. Как было показано выше, у радона есть еще три радиоактивных элемента, связанных с ним. Это его «дочерние» продукты распада, также радиоактивные изотопы полония, свинца и висмута. Сейчас известно, что радиационная доза в легких от дочерних продуктов во много раз больше, чем от самого радона.

Поскольку радиоактивный радон воздействует на верхние дыхательные пути человека, возникающие при его распаде α-частицы облучают эпителей бронхов, т. е. происходит ионизация и возбуждение атомов покровных слоев ткани, т. е. клеток эпителия.

Что касается радона, то жертвы его гибельного воздействия были известны еще в средние века, хотя, разумеется, о самом радоне тогда ничего знать не могли, ибо газ этот не имеет ни

Согласно международным нормам, допускается, что доза 1 бэр сокращает жизнь человека на 7 дней за счет вероятности умереть от рака. Исходя из этого, нетрудно сделать расчет. Скажем, 35 бэр дадут сокращение жизни всего на 245 дней.

В то же время Институт медико-биологических проблем формирования здоровья (г. Москва) приводит такие данные: продолжительность жизни на 20% зависит от состояния нашего здоровья на сегодня, на 20% – от состояния окружающей среды, на 10% – от качества медицинского обслуживания, на 50% – от нашего образа жизни, питания, отдыха, т. е. от нас самих!

По космическим нормативам, вступившим в силу с 1987 года, космонавты вынуждены «перетерпеть» дозу однократного радиационного воздействия в полете 500 мЗв и суммарную дозу за 5 лет профессиональной деятельности в 4 Зиверт. Например, 25-летний космонавт за год полета может предельно «получить» 665 мЗв облучения. Именно поэтому и выпускают в космос людей физически крепких, многократно проверенных.

Таким образом, максимальное годовое облучение с учетом естественных источников не должно превышать 5 мЗв. Отсюда легко рассчитать предельно допустимую мощность радиации:

Согласно рекомендациям Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) и Всемирного общества здравоохранения (ВОЗ) радиационный уровень, соответствующий естественному фону 0,1 0,2 мкЗв/ч (10–20 мкР/ч), признано считать нормальным, уровень 0,2–0,6 мкЗп ч (20 60 мкР/ч) считается допустимым, а уровень свыше 0,6–1,2мкЗв/ч (60 120 мкР/ч) с учетом эффекта экранирования считается повышенным. Коэффициент ослабления (экранирования) для каменных зданий равен 10, а для деревянных – 2.

По данным республиканской СЭС, радиационный фон на всей территории Башкортостана находится в пределах 4–17 мкР/ч, что соответствует естественному фоновому значению. Усредненный радиационный фон в средней полосе России варьирует в пределах 10–20 мкР/ч. Для сравнения: средняя мощность радиации у цветного телевизора составляет 40–50 мкР/ч, а при полете на самолете на высоте 10–12 тыс. км – 500 мкР/ч. Поскольку от естественных источников радиации человек получает 240 мкЗв в год, то «остаток» до годовой допустимой нормы можно набрать за 22 часа на самолете, 216 суток из цветного телевизора или за одно исследование зуба в рентгенкабинете.

Внимание! Во всех случаях обнаружения участков местности с мощностью эквивалентной дозы γ-излучения или β-частиц выше «красной черты» – 0,6 мкЗв/ч – нужно немедленно ставить в известность районную и республиканскую службы санэпиднадзора!

2.3. Антропогенная радиоактивность

Действительно, мы живем в океане радиоактивности: это космические лучи, радиоактивное излучение почвы и стен домов. Испускающие радиацию газы присутствуют даже в хрустально чистом горном воздухе. В наши дни естественный радиоактивный фон дополняется антропогенным - обусловленным человеческой деятельностью. Вместе с тем измерения показывают, что на долю искусственной, или, как говорят, антропогенной радиоактивности, связанной с военным и мирным использованием атомной энергии, приходится всего только два-три процента. Казалось бы, очень немного, но это – в среднем. В зоне Чернобыля или, например, для персонала, связанного с ядерными исследованиями на реакторах и ускорителях, радиационная нагрузка значительно больше. А самое важное то, что вклад антропогенной радиоактивности все время возрастает и со временем может стать определяющим.

В последние десятилетия в результате человеческой деятельности происходит постоянное перераспределение естественных радионуклидов в окружающей среде (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание органического топлива, использование удобрений, производство и использование строительных материалов, обращение с технологическими отходами). Кроме того, появилось несколько сотен новых, отсутствующих в природе радионуклидов за счет ядерных реакций, осуществляемых человеком. Искусственные радионуклиды стали неотъемлемым компонентом биосферы. Таким образом, жизнь на Земле сегодня существует и развивается под воздействием технологически измененного радиационного фона.

Для керамзита так же, как и для глин и красного кирпича, характерна умеренно повышенная удельная активность радионуклидов. В силикатном кирпиче она в несколько раз ниже, чем в красном (глиняном) кирпиче. Для бетона характерен достаточно большой диапазон вариаций радиоактивности, обусловленной прежде всего радионуклидами заполнителей.

Наибольший вклад в суммарную дозу (около 70%) и, следовательно, в число ожидаемых последствий вносят природные источники радиации. Доля медицинских источников составляет 29%, а доля всех остальных – около 1%. Несмотря на такое соотношение, общественность волнуют именно искусственные источники радиации.

ГЛАВА 3. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ

3.1. Особенности действия радиации на живой организм

В ходе детального изучения действия излучения на живые организмы были установлены следующие особенности:

1. Действие радиации на организм не ощутимо человеком. У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы излучение. Поэтому человек может проглотить, вдохнуть радиоактивное вещество без всяких первичных ощущений. Дозиметрические приборы становятся как бы дополнительным органом чувств, предназначенным для восприятия уровня радиации.

2. Высокая эффективность поглощенной энергии излучения. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические изменения в организме. Например, энергия излучения, получаемая человеком массой 70 кг при единовременной дозе 6 Гр (это смертельная доза), составляет всего 420 Дж. Эта энергия равносильна той, которую получает организм при приеме чайной ложки горячей воды.

3. Наличие скрытого, или инкубационного, периода действия радиации. Видимые поражения кожного покрова, недомогания, характерные для лучевого заболевания, появляются не сразу, а спустя некоторое время. Продолжительность скрытого периода сокращается при облучении в больших дозах.

4. Действие от малых доз облучения может суммироваться или накапливаться. Суммирование доз происходит скрыто. Если в организм человека систематически будут попадать радиоактивные вещества, то со временем дозы суммируются, неизбежно приводя к лучевому заболеванию.

5. Излучение действует не только на данный организм, но на его потомство. Этот так называемый генетический эффект будет рассмотрен в 5.7.

6. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению[3]. Например, красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы при облучении и теряют способность нормально функционировать уже при дозах облучения 0,5–1,0 Гр. Единственно, только в одном случае, а именно, если доза облучения не настолько велика, чтобы вызвать повреждения всех клеток, кроветворная система может полностью восстановить свои функции.

Глаза также отличаются повышенной чувствительностью к облучению. Наиболее уязвимой для радиации частью глаза является хрусталик. Погибшие из-за облучения клетки становятся непрозрачными. Чем больше доза, тем больше потеря зрения. Помутневшие участки могут образоваться при дозе облучения 2 Гр и менее.

Однократное облучение семенников при доле всего лишь в 0,1 Гр приводит к временной стерильности мужчин, а дозы свыше 2 Гр могут привести к постоянной стерильности; лишь через много лет семенники смогут вновь продуцировать полноценную сперму. Яичники гораздо менее чувствительны к действию радиации, по крайней мере, у взрослых женщин. Однако однократная доза более чем 3 Гр все же приводит к их стерильности.

Большинство тканей взрослого человека относительно мало чувствительны к действию радиации. Почки выдерживают суммарную дозу около 23 Гр, полученную в течение 5 недель; печень – по меньшей мере 40 Гр за месяц; мочевой пузырь – 55 Гр за 4 недели; а зрелая хрящевая ткань – до 70 Гр.

7. Легкие, чрезвычайно сложный орган, гораздо более уязвимы к действию радиации. Существенные изменения в легких начинаются уже при относительно небольших дозах облучения.

Поглощенная доза радиации, вызывающая поражение отдельных частей организма, а затем смерть, превышает смертельную поглощенную дозу облучения всего тела. Смертельные поглощенные дозы для отдельных органов человеческою тела следующие: голова – 20 Гр; нижняя часть живота – 30 Гр; верхняя часть живота – 50 Гр; грудная клетка – 100 Гр; конечности – 200 Гр [4].

8. Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.
Дети особенно чувствительны к действию радиации. Относительно небольшие дозы облучения хрящевой ткани могут замедлить или вовсе остановить у них рост костей. Установлено также, что облучение мозга ребенка при лучевой терапии может вызвать изменения в его характере, привести к потере памяти, а у очень маленьких детей даже к слабоумию.

Развивающийся зародыш или плод особенно чувствителен к действию радиации. С первой по шестую неделю после зачатия зародыш вступает в период органогенеза. В течение данного периода начинают развиваться различные специализированные органы тела, и облучение в это время может вызвать нарушение роста одного или нескольких органов, что приведет к возникновению уродств или аномалий ребенка. Но указанной причине беременной женщине крайне важно избегать воздействия радиации, особенно в первые недели после зачатия. Но, к сожалению, это как раз тот период, когда беременность может быть и нераспознанной. Единственный способ обеспечить женщине безопасность – настаивать на претворении в жизнь так называемого «правила десяти дней»[5]. В соответствии с ним женщину репродуктивного возраста следует подвергать рентгеновскому обследованию только в течение первых десяти дней после начала физиологического цикла, т. е. когда женщина вполне уверена, что она не беременна.

В поздние сроки беременности более полно развитый плод менее чувствителен к поражающему действию рентгеновских лучей.

Следует отдельно указать, что радиоактивный изотоп йода («J-131 c периодом полураспада 8 суток, J-135 с периодом по распада 7 часов и J-133 с периодом полураспада 20 часов) чрезвычайно селективно отлагается в щитовидной железе. После попадания J-131 в человеческий организм радиоактивность щитовидной железы может превысить радиоактивность всех остальных тканей более чем в 200 раз[6]. Последнее представляет еще большую опасносность для грудных детей, щитовидная железа которых по массе в 10 раз меньше, чем у взрослых (2 и 20 граммов соответственно). Поэтому при одной и той же концентрации радионуклидов йода во вдыхаемом воздухе или в потребляемом молоке доза облучения щитовидной железы ребенка оказывается на порядок больше, чем взрослого человека.

9. Степень поражения организма зависит от размера облученной поверхности.

10. Биологическое действие радиации зависит от частоты облучения. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия.

3.2. Радиационная диагностика в медицине

Медицинская радиология – наука, использующая радиацию для получения изображений внутренних органов человека, стала в последние годы важной областью диагностики. Такой раздел, как радиография, использует радиоактивные излучения так же, как обычно используются рентгеновские лучи, для «просвечивания» тела пациента. Однако получаемые в этом случае снимки содержат тонкие радиографические эффекты, требующие для интерпретации специалистов медиков-радиологов, и несут мало информации о функционировании внутренних органов.

Более информативна диагностическая методика, при которой радиоактивное вещество вводится в организм через пищевод или внутривенно, а по регистрируемому его излучению судят о распределении этого вещества в теле человека. Эта методика дает возможность «пометить» больной орган и изучить особенности функционирования. Наиболее часто используемый в этой области медицины радионуклид изотоп технеция-99, излучающий γ-кванты с энергией 1-10 кэВ и имеющий период полураспада б часов.

Томографический метол также стал применяться в радиомедицине. Изображение в этом случае получают при помощи камеры (с радиоактивным источником, камера вращается вокруг пациента). В качестве радиоактивного источника, кроме изотопа технеция, в медицине применяют и изотопы, испускающие γ-фотоны более низких энергий. Например, изотопы таллия-201 (80 кэВ) и тантала-178 (55–65 кэВ) применяются для снимков сердца, изотоп таллия-201 – еще и для получения изображений опухоли, изотоп ксенона-133(80 кэВ) для обследования легких.

К настоящему времени установлено, что радиочувствителъность организма зависит от величины поглощенной дозы и восприимчивости биологического объекта к радиации. Ее оценивают на разных биологических уровнях по-разному.

Радиочувствительность на уровне организма оценивают с помощью параметра Д50/30 – летальной дозы, вызывающей гибель 50% облученных организмов в течение 30 дней после облучения; а на уровне клеток – с помощью дозы, обозначаемой Д37. Дело в том, что радиочувствительность клеток удобнее всего измерять в дозах, при которых на одну клетку в среднем приходится одно попадание γ-кванта или элементарной частицы. Так как акты попадании распределяются случайно, некоторые клетки поражаются дважды или трижды, а другие вообще остаются непораженными. По законам теории вероятности, таких пораженных клеток оказывается 37%. Поэтому Д37 взята за критерий оценки радиочувствительности клеток. Для гибели клеток любых типов в момент определения Д37 примерно одинакова и составляет 1,0 Гр. Чувствительность интерфазных (покоящихся) клеток разнообразнее, поэтому Д37 для них варьирует от 0,5 до 3,0 Гр.

3.3. Влияние радиации на иммунную систему организма

Каждая система в организме выполняет свои жизненно необходимые функции. Функции иммунной системы распознавание и удаление из организма всего чужеродного: микробов, вирусов, грибков и даже собственных клеток и тканей, если они под действием факторов окружающей среды изменяются и становятся чужеродными. Таким образом, иммунитетом называют способность иммунной системы организма к отторжению чужеродных тел.

Удивительно различной оказалась чувствительность к радиации биологических макромолекул, находящихся и пробирке (вне организма) и в составе живых клеток. Повреждение всего 10-3–10-1 ДНК, практически не улавливаемое вне организма, приводит к катастрофе, если эти макромолекулы находятся в составе живой клетки. Такое различие можно объяснить прежде всего двумя причинами. Во-первых, макромолекулы ДНК, из которых состоят гены, уникальны. Они содержатся в ядре клетки в количестве одной, двух или нескольких копий. Значит, повторяемость их ограничена. Во-вторых, в живой клетке и в целом организме существуют разного рода механизмы, многократно усиливающие первоначальный эффект. Это усиление проявляется, например, при том, что изменение (мутация) всего лишь одного гена в половой клетке в последующем – при оплодотворении ее и созревании плода – воспроизводит эту мутацию во всех клетках организма в форме отклонений в структуре и физиологических функциях.

В настоящее время наиболее полно изучен процесс гибели соматических клеток в результате облучения. Различают две основные разновидности гибели клеток при их контакте с радиацией: репродуктивную (в момент деления клеток) и интерфануюз (в период покоя – между предшествующим и последующим делением). В обоих случаях главная причина гибели клеток кроется в нарушении хромосом, а точнее в разрыве молекул ДНК. Каждая хромосома состоит из двух нитей ДНК. В зависимости от мощности радиации разрыв может произойти в одной или обоих нитях ДНК. Единичные разрывы одной нити легко залечиваются (восстанавливаются). Для этого в клетке существует специальная репарационная система с набором восстановительных ферментов. А если происходит одновременный разрыв обеих нитей? В этом случае нити разъединяются, репарация становится невозможной, и клетка, как правило, погибает.

При интенсивном облучении погибают любые делящиеся клетки (репродуктивная гибель), и прежде всего те, которые имеют двухнитевой разрыв ДНК. Интерфазная гибель связана с процессом созревания «покоящихся» клеток и является уделом лишь немногих типов клеток, в число которых входят лимфоциты. Интерфазные клетки погибают быстро – в течение первых суток после облучения. Механизмы ее реализации не до конца изучены. Существует представление, что интерфазная гибель – это ускорение естественной, генетически запрограммированной гибели клеток. Первоначально под влиянием радиации разрушается ДНК, а вслед за этим происходит невосстанавливаемое нарушение целостности клеточных мембран. Такая форма гибели наблюдается не только при радиационном облучении, но и при действии на клетки УФ-лучей[7].

Таким образом, рассмотренные нами два типа клеточной гибели являются причиной радиационного поражения высших организмов. При этом в связи с гибелью лимфоцитов опустошаются органы иммунной системы поочередно, в два этапа. Раннее опустошение возникает в результате интерфазной гибели. Более, позднее наступает по причине репродуктивной гибели клеток. Репродуктивной гибели подвержены все интенсивно обновляющиеся ткани. В их число входят кроветворная, иммунная, генеративная ткани, слизистые ткани кишечника и т. д. Именно их поражение составляет наибольшую часть патологического процесса, который называют лучевой болезнью.

Лучевая болезнь

Лучевая болезнь – это следствие поражающего действия радиации, возникающей извне или от радионуклидов, попавших внутрь организма.

Различают три степени тяжести лучевой болезни: легкую (1,0– 2,5 Гр), среднюю (2,5–4 Гр) и тяжелую (4–6 Гр). При более высоких дозах развивается крайне тяжелая форма болезни с быстрым развитием и гибелью организма (табл. 1). В связи с этим в развитии лучевой болезни проявляются четыре соответствующих стадии ее проявления.

На первой легкой стадии болезнь начинается исподволь, без жалоб со стороны заболевшего, хотя при медицинском исследовании отмечаются изменения состава крови. Затем появляются жалобы на общее недомогание, слабость, утомляемость, ухудшение аппетита, расстройство сна, сухость и шелушение кожи, ломкость костей, но более закономерными являются изменения крови.

Таблица 1

Шкала биологических последствий при общем облучении организма

Доза (Грей)	Биологический эффект
Менее 10-3	Угнетение жизнедеятельности
(2–3) 10-3	Оптимум жизнедеятельности
(2–50) 10-3	Стимуляция жизнедеятельности
(5–10) 10-2	Регистрация мутаций
0,1–0,5	Временная мужская стерильность
0,5–1,0	Нарушение кроветворения, первичные нарушения иммунитета, удвоение мутации, учащение злокачественных образований
1,0–2,5	Легкая стадия протекания лучевой болезни
2,5–4,0	Средняя стадия (сокращение средней продолжительности жизни на 3–9 лет)
4,0–6,0	Тяжелая стадия (костно-мозговая форма лучевой болезни)
6,0–10,0	Кишечная форма лучевой болезни (тяжелое поражение слизистой ткани кишечника, летальный исход через 3–12 дней)
10–100	Церебральная форма лучевой болезни (коматозное состояние, летальный исход через 1–2 часа)
Около 2000	Смерть под лучом

Вторая (средняя) стадия лучевой болезни характеризуется нарастанием всех симптомов первой стадии, которые приобретают более яркое выражение. Больные жалуются на частые головные боли, ухудшение памяти, неприятные ощущения в области сердца, ослабление полового чувства, бессонницу. Появляются подкожные кровоизлияния, кровоточивость десен. Прекращение контакта с радиацией и упорное лечение дают значительное улучшение состояния здоровья. При продолжении контакта заболевание переходит в следующую стадию.

Третья стадия – тяжелая. Она характеризуется прежде всего малообратимыми признаками заболевания. У больного отмечается резкая слабость, апатия, безразличие к окружающему, упорные головные боли с головокружением, тошнота, рвота, резкое снижение памяти и нарушение сна, резко выраженные изменения состава кропи, нередко отмечаются признаки локальных поражений: мелкие кровоизлияния в головной мозг и внутренние органы. Больные нуждаются в постельном режиме. Полное выздоровление не наступает.

Четвертая стадия протекания болезни весьма тяжелая. На месте многочисленных кровоизлияний возникают язвы. Сопротивляемость к инфекциям практически отсутствует. Большинство больных погибает.

3.4. Генетические последствия облучения

Если мутация происходит к зародышевой клетке (в сперматозоиде или яйцеклетке), последствия радиации будут ощутимы не только для конкретного организма, который развивается из этой клетки, но и в каком-то из будущих поколений.

Зародышевые клетки образуются в гонодах мужских или женских половых органов. В мужских половых железах (семенниках) происходит образование сперматозоидов, а у женщин в яичниках развиваются яйцеклетки. Слияние сперматозоида с яйцеклеткой образует крошечный организм, едва заметный, но несущий нить нашей наследственности. Как каждый сперматозоид, так и каждая яйцеклетка содержат по 23 одиночные хромосомы. Когда эти две клетки сливаются имеете, 23 одиночные хромосомы отцовой зародышевой клетки попарно объединяются с 23 одиночными хромосомами материнской зародышевой клетки, образуя первую клетку нового человеческого организма, содержащую уже 23 пары хромосом[8].

Хромосомы несут и закодированной форме все признаки, которые, отличают организм человека от других живых организмов. Однако, помимо этого, и это самое главное, они содержат информацию, необходимую для воспроизведения всех особенностей, имеющихся в данном роде.

Хромосомы – длинные нитевидные структуры клетки, состоящие из сложного вещества, называемого дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), представляющей собой очень крупную молекулу. Основу ДНК образуют углеводы и остатки фосфорной кислоты, служащие в качестве скелета для удержания на определенном месте особых молекул, несущих наследственный код. Например, к каждому углеводу присоединяется одно из азотистых оснований: тимин, аденин, гуанин и цитозин. В целом вся конфигурация ДНК укладывается компактно в виде двойной спирали.

Порядок следования азотистых оснований в ДНК образует в кодовой форме генетическую информацию. Различные комбинации этих четырех азотистых оснований и порядок их следования в ДНК представляют код для построения сложных биологических молекул, из которых созданы биологические существа подобно тому, как в азбуке Морзе, где различные комбинации точек и тире могут передать весь алфавит. В ней закодированы все специфические признаки биологических существ, передаваемые на одного поколения на другое. Именно поэтому сын может иметь длинный орлиный нос, как у отца, или опально лицо, как у матери; он может унаследовать природный музыкальный слух дедушки или рыжие, волосы своей бабушки. Участок хромосомы, несущий в кодовой форме информацию о специфических свойствах организма, называется геном.

Иногда участки генетического кода могут меняться местами, при этом порядок следования пар азотистых оснований нарушается. Последнее и называется мутацией. В данном случае в хромосоме произойдет дефект, который перейдет во все дочерние клетки, полученные при делении. Когда поврежденный ген или хромосома появляется и сперматозоиде или яйцеклетке, во всех клетках образованного зародыша повторится это повреждение. Если эмбрион не погибнет, а со временем вырастет и станет сам родителем, генетический дефект сможет перейти к его детям и внукам, проследовать через следующие поколения Любая клетка, содержащая всевозможные нарушения в хромосомах и генах, называется мутантной клеткой.

Мутация, возникшая в соматической клетке, будет оказывать влияние только на сам индивидуум, причем на протяжении всей его жизни. Мутация, возникшая в половой клетке называется генетической мутацией и может передаваться последующим поколениям. Радиация способна вызывать поломки и изменения в ДНК половых клеток и таким образом увеличить число мутаций по сравнению с тем, что происходит в ходе естественного развития. Мутации, вызванные ионизирующим излучением, не отличаются от естественных мутаций. Радиация не порождает каких-либо новых, уникальных или необычных мутаций, а всего лишь увеличивает вероятность возникновения новых мутационных клеток.

ГЛАВА 4. РАДИОАКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ

роблема радиации – одна из волнующих человечество У многих, если не у большинства, при слове «радиация» сердце тревожно сжимается. Для этого особого состояния психики человека предложен новый термин «атомный синдром» Среди экологических проблем немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду.

4.1. Глобальные экологические проблемы

Экологические проблемы, обусловленные техногенным воздействием человека на окружающую среду, исходя из масштабов, условно можно разделить на глобальные, региональные и локальные. К глобальным относятся хорошо известные проблемы, такие, как:

1. проблема озоновых дыр;

2. загрязнения мирового океана нефтепродуктами;

3. проблема «парникового» эффекта и другие.

К региональным экологическим проблемам относят, например, перенос выбросов химических, металлургических и других производств на расстояние в сотни и тысячи километров образование кислотных дождей и уничтожение растительного покрова больших регионов.

И, наконец, локальные экологические проблемы, которые характеризуются масштабами в несколько десятков (возможно сотен) километров. Это прежде всего проблемы крупны: городов и промышленных центров.

Действительно, масштабы неблагоприятного воздействия современного промышленного производства, развития ядерной энергетики в том числе, на окружающую среду в настоящее время достигли таких размеров, что приходится констатировать наличие необратимых изменений, по существу, всех компонентов гео- и биосферы Земли: воздуха, воды, почвы, растительного и животного мира. Иными словами, здесь речь идет о патологических изменениях биосферы глобального масштаба.

Сегодня загрязнение окружающей среды различными радиоактивными отходами (РАО) также становится серьезной глобальной экологической проблемой.

Таковы прогрессивные и страшные итоги деятельности человека в XX веке. Предотвращение глобальных катастроф должно стоять впереди всех насущных проблем человечества. Требуется издавать новые законы, создающие систему мер и наказаний для нарушителей экологии планеты. И, наоборот, поощрять развитие экологически чистых производств и технологий.

Главной задачей правительств и государств, их руководителей и парламентариев становится исправление крупных массовых ошибок и просчетов, допущенных мировым сообществом за предыдущие столетия. Назрела необходимость создания Экологического кодекса международных законов, направленных на резкое улучшение экологической обстановки, предотвращение крупных экологических катастроф и повышение ответственности в этой важнейшей области мирового сообщества. Необходимо ускорить не только запрещение совершенствования ядерного и атомного оружия, но и полное его уничтожение на всей планете.

Многие крупные экологические катастрофы еще не поздно предотвратить: в море – за счет создания технологий, обеспечивающих безопасный подъем со дна морей и последующее уничтожение захороненных снарядов и бомб, начиненных ипритом и другими отравляющими веществами, по быстрой очистке морей от нефтепродуктов и продуктов химических производств, ядерных установок и отходов атомного производства; на суше – за счет создания новых технологий, позволяющих восстановить озоновый слой путем внедрения новых технологий для увеличения его концентрации в стратосфере, создания новой техники и технологий, иск