Влияние радиации на человеческий организм
Введение
Радиация играет огромную роль в развитии цивилизации на данном историческом
этапе. Благодаря явлению радиоактивности был совершен существенный прорыв в
области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику.
Но одновременно с этим стали всё отчётливее проявляться негативные стороны
свойств радиоактивных элементов: выяснилось, что воздействие радиационного
излучения на организм может иметь трагические последствия. Подобный факт не
мог пройти мимо внимания общественности. И чем больше становилось известно о
действии радиации на человеческий организм и окружающую среду, тем
противоречивее становились мнения о том, насколько большую роль должна играть
радиация в различных сферах человеческой деятельности.
Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но
без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением,
невозможно реально оценить ситуацию. К сожалению, отсутствие достоверной
информации вызывает неадекватное восприятие данной проблемы. Газетные истории
о шестиногих ягнятах и двухголовых младенцах сеют панику в широких кругах.
Проблема радиационного загрязнения стала одной из наиболее актуальных.
Поэтому необходимо прояснить обстановку и найти верный подход.
Что такое радиация?
Радиация существовала всегда. Радиоактивные элементы входили в состав Земли с
начала ее существования и продолжают присутствовать до настоящего времени.
Однако само явление радиоактивности было открыто всего сто лет назад.
В 1896 году французский ученый Анри Беккерель случайно обнаружил, что после
продолжительного соприкосновения с куском минерала, содержащего уран, на
фотографических пластинках после проявки появились следы излучения. Позже
этим явлением заинтересовались Мария Кюри (автор термина «радиоактивность»)
и ее муж Пьер Кюри. В 1898 году они обнаружили, что в результате излучения
уран превращается в другие элементы, которые молодые ученые назвали полонием
и радием. К сожалению люди, профессионально занимающиеся радиацией,
подвергали свое здоровье, и даже жизнь опасности из-за частого контакта с
радиоактивными веществами. Несмотря на это исследования продолжались, и в
результате человечество располагает весьма достоверными сведениями о процессе
протекания реакций в радиоактивных массах, в значительной мере обусловленных
особенностями строения и свойствами атома.
Известно, что в состав атома входят три типа элементов: отрицательно
заряженные электроны движутся по орбитам вокруг ядра – плотно сцепленных
положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов.
Химические элементы различают по количеству протонов. Одинаковое количество
протонов и электронов обуславливает электрическую нейтральность атома.
Количество нейтронов может варьироваться, и в зависимости от этого меняется
стабильность изотопов.
Большинство нуклидов (ядра всех изотопов химических элементов) нестабильны и
постоянно превращаются в другие нуклиды. Цепочка превращений сопровождается
излучениями: в упрощенном виде, испускание ядром двух протонов и двух
нейтронов (a-частицы) называют альфа-излучением, испускание электрона – бета-
излучением, причем оба этих процесса происходят с выделением энергию. Иногда
дополнительно происходит выброс чистой энергии, называемый гамма-излучением.
Влияние радиации на человеческий организм
Воздействие радиации на организм может быть различным, но почти всегда оно
негативно. В малых дозах радиационное излучение может стать катализатором
процессов, приводящих к раку или генетическим нарушениям, а в больших дозах
часто приводит к полной или частичной гибели организма вследствие разрушения
клеток тканей.
Сложность в отслеживании последовательности процессов, вызванных облучением,
объясняется тем, что последствия облучения, особенно при небольших дозах,
могут проявиться не сразу, и зачастую для развития болезни требуются годы или
даже десятилетия. Кроме того, вследствие различной проникающей способности
разных видов радиоактивных излучений они оказывают неодинаковое воздействие
на организм: альфа-частицы наиболее опасны, однако для альфа-излучения даже
лист бумаги является непреодолимой преградой; бета-излучение способно
проходить в ткани организма на глубину один-два сантиметра; наиболее
безобидное гамма-излучение характеризуется наибольшей проникающей
способностью: его может задержать лишь толстая плита из материалов, имеющих
высокий коэффициент поглощения, например, из бетона или свинца.
Также различается чувствительность отдельных органов к радиоактивному
излучению. Поэтому, чтобы получить наиболее достоверную информацию о степени
риска, необходимо учитывать соответствующие коэффициенты чувствительности
тканей при расчете эквивалентной дозы облучения:
0,03 – костная ткань
0,03 – щитовидная железа
0,12 – красный костный мозг
0,12 – легкие
0,15 – молочная железа
0,25 – яичники или семенники
0,30 – другие ткани
1,00 – организм в целом.
Вероятность повреждения тканей зависит от суммарной дозы и от величины
дозировки, так как благодаря репарационным способностям большинство органов
имеют возможность восстановиться после серии мелких доз.
Тем не менее, существуют дозы, при которых летальный исход практически
неизбежен. Так, например, дозы порядка 100 Гр приводят к смерти через
несколько дней или даже часов вследствие повреждения центральной нервной
системы, от кровоизлияния в результате дозы облучения в 10-50 Гр смерть
наступает через одну-две недели, а доза в 3-5 Гр грозит обернуться летальным
исходом примерно половине облученных. Знания конкретной реакции организма на
те или иные дозы необходимы для оценки последствий действия больших доз
облучения при авариях ядерных установок и устройств или опасности облучения
при длительном нахождении в районах повышенного радиационного излучения, как
от естественных источников, так и в случае радиоактивного загрязнения.
Следует более подробно рассмотреть наиболее распространенные и серьезные
повреждения, вызванные облучением, а именно рак и генетические нарушения.
В случае рака трудно оценить вероятность заболевания как следствия
облучения. Любая, даже самая малая доза, может привести к необратимым
последствиям, но это не предопределено. Тем не менее, установлено, что
вероятность заболевания возрастает прямо пропорционально дозе облучения.
Среди наиболее распространенных раковых заболеваний, вызванных облучением,
выделяются лейкозы. Оценка вероятности летального исхода при лейкозе более
надежна, чем аналогичные оценки для других видов раковых заболеваний. Это
можно объяснить тем, что лейкозы первыми проявляют себя, вызывая смерть в
среднем через 10 лет после момента облучения. За лейкозами «по популярности»
следуют: рак молочной железы, рак щитовидной железы и рак легких. Менее
чувствительны желудок, печень, кишечник и другие органы и ткани.
Воздействие радиологического излучения резко усиливается другими
неблагоприятными экологическими факторами (явление синергизма). Так,
смертность от радиации у курильщиков заметно выше.
Что касается генетических последствий радиации, то они проявляются в виде
хромосомных аберраций (в том числе изменения числа или структуры хромосом)
и генных мутаций. Генные мутации проявляются сразу в первом поколении
(доминантные мутации) или только при условии, если у обоих родителей
мутантным является один и тот же ген (рецессивные мутации), что является
маловероятным.
Изучение генетических последствий облучения еще более затруднено, чем в
случае рака. Неизвестно, каковы генетические повреждения при облучении,
проявляться они могут на протяжении многих поколений, невозможно отличить их
от тех, что вызваны другими причинами.
Приходится оценивать появление наследственных дефектов у человека по
результатам экспериментов на животных.
При оценке риска НКДАР использует два подхода: при одном определяют
непосредственный эффект данной дозы, при другом – дозу, при которой
удваивается частота появления потомков с той или иной аномалией по
сравнению с нормальными радиационными условиями.
Так, при первом подходе установлено, что доза в 1 Гр, полученная при низком
радиационном фоне особями мужского пола (для женщин оценки менее
определенны), вызывает появление от 1000 до 2000 мутаций, приводящих к
серьезным последствиям, и от 30 до 1000 хромосомных аберраций на каждый
миллион живых новорожденных.
При втором подходе получены следующие результаты: хроническое облучение при
мощности дозы в 1 Гр на одно поколение приведет к появлению около 2000
серьезных генетических заболеваний на каждый миллион живых новорожденных
среди детей тех, кто подвергся такому облучению.
Оценки эти ненадежны, но необходимы. Генетические последствия облучения
выражаются такими количественными параметрами, как сокращение
продолжительности жизни и периода нетрудоспособности, хотя при этом
признается, что эти оценки не более чем первая грубая прикидка. Так,
хроническое облучение населения с мощностью дозы в 1 Гр на поколение
сокращает период трудоспособности на 50000 лет, а продолжительность жизни –
также на 50000 лет на каждый миллион живых новорожденных среди детей первого
облученного поколения; при постоянном облучении многих поколений выходят на
следующие оценки: соответственно 340000 лет и 286000 лет.