Особенное значение в условиях современного научно-техничес-кого прогресса приобрела возможность использования ядерных ре-акций как источника энергии. Эффективность атомной энергетики и других источников ионизирующего излучения в жизни человека очевидна.В то же время развитие этой отрасли создало потенци-альную угрозу радиационного загрязнения окружающей среды, что особенно опасно для человека и всего живого на Земле. Знание физических и биохимических механизмов влияния радиации на жи-вую и неживую природу является очень важным.
Радиоактивные вещества и ионизирующее излучение. Такие химические элементы, как уран, радий, плутоний, калифорний и некоторые другие имеют способность к спонтанным превращени-ям, приводящим к изменению их атомного номера и массы атома.Эти превращения сопровождаются потоком излучения высокой энер-гии, состоящим из положительно и отрицательно заряженных час-тиц и коротковолнового электромагнитного излучения. Впервые явление распада наблюдали у радия (Ra), и поэтому оно получило название радиоактивного распада, а излучение, сопровождавшее этот распад радиоактивного излучения, ионизирующего излучения, или проникающей радиации.
При рас-паде радия регистрируют излучения трех видов: ядер атома гелия, имеющих положительный заряд, электронов, позитронов, и ко-ротковолнового электромагнитного излучения.Ионизирующим излучением называют любое излучение, вза-имодействие которого с веществом ведет к образованию из нейтраль-ных атомов и молекул положительных и отрицательных ионов.
Ионизирующее излучение является естественным компонентом среды обитания человека. В результате его образуется радиацион-ный фон, состоящий из естественного и искусственного радиаци-онного фона. Естественный радиационный фон формируют космические излучения, радиоактивные элементы земной коры, вода, воздух и прочее. Уровень радиационного фона от природных источников равня-ется 10 18 микрорентген в час и действует на все живое.Суммарная годовая доза облучения человека естественным ради-ационным фоном составляет 0,1 0,7 БЭР (биологический эквивалент рентгена, равняется 0,01 Дж/кг) и зависит от уровня радиационного фона, энергии и характера ионизирующего излучения, а также от степени поглощения этого излучения организмом человека.
Уровень радиационного фона окружающей среды в последнее время возрос вследствие рассеивания искусственных радионукли-дов, увеличения количества промышленных выбросов и продуктов сгорания органического топлива в 6nocq ру, а также вследствие работы транспортных средств (наземных, подводных, воздушных), радиоэлектронной бытовой техники, использования атомной энер-гии и т. д. Излучение, обусловленное рассеиванием в биосфере ис-кусственных радионуклидов, образует искусственный радиаци-онный фон. Уровень радиоактивных изотопов в растительных и животных организмах зависит от их концентрации в окружающей среде.
Ра-диоактивные элементы поступают в организм человека вместе с во-дой, воздухом и пищевыми продуктами.
Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) введена пре-дельно допустимая доза (ПДД) радиоактивного облучения - это доза, не приводящая к значительным нарушениям в человеческом орга-низме. Различают внешнее и внутреннее облучение. Внутреннее облу-чение более опасно, чем внешнее, так как источник излучения (ра-диоактивные элементы) находится в непосредственном контакте с молекулами живого организма.Кроме того, радиоактивные элемен-ты, попавшие в организм человека, могут накапливаться в нем и действовать на протяжении длительного времени.
Исследования радиационной генетики, изучающей наследствен-ные изменения (мутации), возникшие под влиянием различных излучений, дали возможность установить ПДД, не превышающую 5 Р в год. Пути попадания радионуклидов в организм человека. Допустимое содержание радиоактивных веществ в организме (то есть такое количество, при наличии которого образуется доза на крити-ческий орган, не превышающая ПДД) зависит от степени безопас-ности радиоактивных элементов в случае проникновения внутрь и определяется их радиотоксичностью.
Радиотоксичность свойство радиоактивных изотопов вызы-вать патологические изменения в организме. Радиотоксичность изо-топов зависит преимущественно от путей поступления радиоактив-ных веществ в организм, распределения их в органах и системах, времени пребывания радионуклидов в организме.Основными путями поступления радиоактивных веществ в орга-низм человека являются органы дыхания и пищеварения, а также кожа. Частички пыли с радиоактивными изотопами во время вды-хания воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости носа и носоглотке, а частично попадают в желудок и лег-кие. Большие частички задерживаются в верхних дыхательных пу-тях, а малые - в легких. Газообразные радиоактивные вещества из вдыхаемого воздуха уже за считанные секунды попадают в межклеточное вещество.
Жидкие и твердые радиоактивные вещества в зависимости от физико-химических свойств ведут себя в организме по-разному.
Часть их откладывается в органах дыхания и глубоких отделах лег-ких, часть выдыхается. В легких эти вещества частично скаплива-ются в альвеолах, частично разносятся кровью и оседают в лимфа-тических узлах. Некоторая часть радиоактивных веществ может попадать в меж-клеточную жидкость из тонкой кишки.Через неповрежденную кожу поглощение радиоактивных ве-ществ в 200-300 раз меньше, чем через пищеварительный канал (исключением является изотоп водорода тритий, который легко проникает через кожу, растворяясь в ее жире). Поэтому кожа защи-щает организм от поступления в него этих веществ.
По характеру распределения в организме человека радиоактив-ные вещества делят на три группы: радионуклиды, откладываю-щиеся в костях (кальций, стронций, барий, радий); радионукли-ды, концентрирующиеся в печени до 60 % по общему содержанию (цезий, нитрат плутония и др.); радионуклиды, равномерно рас-пределяющиеся по всему организму (кислород, водород, железо, полоний). При употреблении пищевых продуктов, загрязненных радиоак-тивными веществами, возможно дополнительное внутреннее облу-чение.
Главную роль в дополнительном внутреннем облучении играют Cs (цезий) и Sr (стронций), которые по химическим свойствам являются аналогами Са и К. Sr и Cs поступают в организм по пищевым цепочкам: 1) атмосфера - почва - растение (через корне-вую систему) молоко мясо человек; 2) атмосфера растение (че-рез листья) молоко мясо человек.Попадая в организм, они ак-тивно включаются в биологические циклы.
Чувствительность тканей и органов к воздействию излучения различна. Ученые установили, что самыми чувствительными к об-лучению являются слабо дифференцированные молодые клетки, растущие или размножающиеся (например, клетки яичка, яични-ков, лимфатической ткани, костного мозга). Некоторые радионуклиды имеют высокую избирательность распределения в организме, накапливаются в определенных ор-ганах или тканях в больших концентрациях и обусловливают вы-сокие дозы облучения.
Примером такого радионуклида является радиоактивный йод-131, который накапливается в щитовидной железе. Допускают, что ионизирующие излучения способны оказывать непосредственно разрушающее действие в случае прямого попа-дания на элементы ядерных структур клетки, в частности, приво-дить к так называемым хромосомным изменениям и генным мута-циям. Генетические последствия как результат внешнего облучения.Закономерности и механизмы возникновения наследствен-ных изменений (мутаций) под влиянием ионизирующего излучения изучает радиационная генетика.
Ионизирующее излучение влияет на организм в разных дозах, даже в очень малых.Оно обусловливает радиационно-химическое повреждение молекул, входящих в состав клеточных структур, из-меняет обмен веществ и физиологические функции всего организ-ма. Особенно тяжелые последствия воздействия излучения обуслов-лены повреждением дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Нарушение структуры клеток и биологически важных молекул яв-ляется причиной развития отдаленных последствий действия иони-зирующих излучений (последействие), проявлением которых могут быть гибель клеток или потеря ими способности к делению, возникновение хромосомных мутаций, наследственные изменения, луче-вая болезнь.
Прогнозирование и оценка отдаленных последствий луче-вых поражений, обусловленных малыми дозами облучения, очень сложные, так как закономерности их возникновения существенно отличаются от лучевых поражений вследствие облучений доза-ми 100 рад (внесистемная единица поглощенной дозы радиации; 1 рад = 0,01 Дж/кг) и больше.
Некоторые исследования радиационной генетики свидетельствуют, что естественная частота заболевания злокачественными новообразо-ваниями составляет 1000-2 000 случаев на 1 млн населения в год. Риск возникновения опухоли вследствие облучения дозой 0,01 Грей (1 рад) на 1 млн населения составляет 3 6 случаев в год, увеличение частоты генетических изменений в организме в случае облучения этой же дозой (в первом поколении) составляет 3 4 случая (0,04 %). Данные ученых в этой отрасли до 1986 года базировались на ис-следованиях последствий испытаний и использования ядерного ору-жия, последствий аварий во время соответствующих экспериментов и др. Однако весь предыдущий опыт не может сравниться с послед-ствиями, возможными после чернобыльской катастрофы.
До сих пор еще не изучен достаточно механизм совместного действия внешне-го и внутреннего излучения (воздух, пища), совсем не изучено явле-ние синергизма - взаимодействия радиации с химическими вещес-твами (свинцом, пестицидами и др.). Защита организма от ионизирующего излучения. Существуют меры, способствующие снижению угрозы радиационного поражения организма.
От внешних источников ионизирующих излучений (рентгеновское, гамма-кванты, нейтроны, альфа-час-тицы и др.) организм защищают при помощи экранов из матери-алов, поглощающих радиацию.Чтобы радиоактивные вещества не попали внутрь организма, необходимо правильно организовать работу с источниками излучения, обеспечить персонал индиви-дуальными средствами защиты (комбинезоны, пневмокостюмы, обувь и др.), соблюдать правила личной гигиены, а также методики сбора, сохранения, обработки и удаления радиоактивных отходов.
Чтобы предотвратить облучение организма во время ра-боты с источниками ионизирующих излучений, проводят дозимет-рический контроль.Если облучения организма невозможно из-бежать, степень лучевого поражения можно ослабить, применяя радиозащитные средства (радиопротекторы) - витамины, серосо-держащие вещества, аминокислоты, гормоны и др. Они повыша-ют естественную устойчивость организма к ионизирующим излу-чениям - радиоустойчивость.
Для выведения радионуклидов из организма используют разнообразные адсорбенты, самым доступным и распространенным из которых является активиро-ванный уголь. Влияние электромагнитного излучения на организм человека.К физическим факторам окружающей среды, имеющим ионизирующую способность, относится электромагнитное излучение (на-пример, гамма-излучение, ультрафиолетовые лучи). В последнее время в результате интенсивного развития электро-ники и радиотехники природная среда находится под воздействи-ем электромагнитных излучений (электромагнитных полей). Главным их источником являются радио телевизионные и радио-локационные станции, высоковольтные линии передач, электро-транспорт, трансформаторные станции.
Особенно опасны мощные военные радиолокационные станции, напряжение поля которых яв-ляется настолько высоким, что нередко становится причиной гибе-ли птиц, попадающих в него. Напряжение электромагнитного поля измеряют в вольтах на метр (В/м). Электрические поля высокого напряжения отрицательно влияют прежде всего на нервную систему человека.
Так, напряже-ние поля в 100 В/м вызывает головную боль и сильную усталость, а более высокое напряжение бессонницу, неврозы, тяжелые заболе-вания.В районах, где расположены радиостанции и военные ра-диолокационные станции, уровень электромагнитных излучений превышает гигиенические нормы в 4 8 раз, а вблизи мощных ЛЭП (свыше 1000 кВ) - в 20 раз. Одним из основных средств охраны населения от влияния элек-тромагнитного излучения является вынос мощных коммуникаций за пределы территории проживания людей.