Обеспечение радиационной безопасности пищевых продуктов

     Существует  три пути поступления радиоактивных  веществ в организм: при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку: объем легочной вентиляции очень большой, значения коэффициента усвоения в легких более высоки.

     Пылевые частицы, на которых сорбированы  радиоактивные изотопы, при вдыхании воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости рта и носоглотке. Отсюда пыль поступает в пищеварительный тракт. Остальные частицы поступают в легкие. Степень задержки аэрозолей в легких зависит от дисперсионности. В легких задерживается около 20% всех частиц; при уменьшении размеров аэрозолей величина задержки увеличивается до 70%.

     При всасывании радиоактивных веществ  из желудочно-кишечного тракта имеет  значение коэффициент резорбции, характеризующий  долю вещества, попадающего из желудочно-кишечного тракта в кровь. В зависимости от природы изотопа коэффициент изменяется в широких пределах: от сотых долей процента (для циркония, ниобия), до несколь-ких десятков процентов (водород, щелочноземельные элементы). Резорбция через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт, и, как правило, не играет существенной роли.

     При попадании радиоактивных веществ  в организм любым путем они  уже через несколько минут  обнаруживаются в крови. Если поступление  радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается.

     Концентрации  в крови долгоживущих изотопов в  дальнейшем могут удерживаться практически  на одном уровне в течение длительного  времени вследствие обратного вымывания отложившихся веществ.

     Заряженные  частицы. Проникающие в ткани  организма - и -частицы теряют энергию  вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят (Гамма-излучение  и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые, в конечном счете, также приводят к электрическим взаимодействиям.)

     Электрические взаимодействия. За время порядка  десяти триллионных секунды после  того, как проникающее излучение  достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходного нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.

     Физико-химические изменения. И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут  долго пребывать в таком состоянии  и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют  в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционно-способные, как “свободные радикалы”.

     Химические  изменения. В течение следующих  миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как  друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.  

     Биологические эффекты. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток, или такие изменения в них могут привести к раку.

     Конечный  эффект облучения является результатом  не только первичного повреждения клеток, но и последующих процессов восстановления. Предполагается, что значительная часть первичных повреждений в клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которые могут реализовываться в случае отсутствия восстановительных процессов. Реализация этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Пока реализация потенциальных повреждений не произошла, клетка может в них "восстановиться". Это, как предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют интенсивность естественного мутационного процесса.

     Мутагенное  воздействие ионизирующего излучения  впервые установили русские ученые Р.А. Надсон и Р.С. Филиппов в 1925 году в опытах на дрожжах. В 1927 году это открытие было подтверждено Р. Меллером на классическом генетическом объекте - дрозофиле.

     Ионизирующие  излучения способны вызывать все  виды наследственных перемен. Спектр мутаций, индуцированных облучением, не отличается от спектра спонтанных мутаций.

     Последние исследования Киевского Института  нейрохирургии показали, что радиация даже в малых количествах, при  дозах в десятки бэр, сильнейшим образом воздействует на нервные клетки - нейроны. Но нейроны гибнут не от прямого воздействия радиации. Как выяснилось, в результате воздействия радиации у большинства ликвидаторов ЧАЭС наблюдается "послерадиоционная энцефлопатия". Общие нарушения в организме под действием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой патологические изменения головного мозга.  

     Чем опасна для организма  радиация 

     Последствием  производства и испытаний ядерного оружия, бурного развития атомной  энергетики, растущего использования ионизирующих источников излучения в народном хозяйстве и медицине явилось повсеместное радиоактивное загрязнение биосферы. В результате средние дозы облучения человека достигают удвоенного естественного фона и вплотную приблизились к величине, которая определяется как радиационно опасная. Поэтому в современных условиях недопустимо дополнительное облучение человека, поскольку оно может резко увеличить риск возникновения заболеваний.

     Радиоактивные вещества проникают в организм через  легкие с вдыхаемым воздухом, через желудочно-кишечный тракт с заряженной водой и пищей, через раны и царапины на коже и даже через не поврежденную кожу. Радиоизотопы распределяются в организме неодинаково. Стронций, барий, радий накапливаются в скелете; лантаноиды, плутоний- в печени, селезенке, костном мозге; цезий, рубидий - в мышцах; рутений - в почках; радиоизотопы йода - в щитовидной железе. Попадая в организм, радионуклиды задерживаются там от нескольких дней до десятков лет.

     Ядерная частичка, попадая в организм, действует там, как мини реактор, воздействуя на клетки, и ее нужно вывести любыми средствами. Малые дозы облучения, согласно общепринятым в радио биологии представлениям, не могут явиться причиной каких - либо непосредственных нарушений здоровья. Хотя согласно новейшим представлениям, даже санитарные нормативы, лимитирующие облучение, не гарантируют полной безопасности. Специалисты считают, что в связи с длительным воздействием даже самые малые дозы способны вызывать в клетках организма изменения, приводящие к генетическим нарушениям, злокачественным новообразованиям и разнообразным расстройствам обменных процессов организма, его пищеварительных, кроветворных и других функций. Могут быть другие неприятные последствия: ослабление сексуальной потребности, нарушение жизнеспособности потомства, раннее старение, уменьшение продолжительности жизни.

     К ранним признакам лучевой болезни, по литературным данным, относятся  чувство слабости и недомогания, головные боли и головокружение, повышенная возбудимость центральной нервной системы, бессонница. Нарушается пищеварение в виде потери аппетита и диспепсических жалоб (тошнота, рвота, тяжесть и боль под ложечкой, кишечные колики, нарушение стула), особенно у лиц более пожилого возраста. Часто наблюдается падение веса. Возможно функциональные расстройства сердечно - сосудистой деятельности, снижение кровеносного давления, нарушения деятельности почек, печени, повышение температуры, кровотечения.

     Важно отметить, что ионизирующее излучение  не воспринимается органами чувств человека: мы не видим его, не слышим и не чувствуем воздействия на наше тело. Радионуклиды постоянно попадая в организм, постепенно разрушают его, делая нас полубольными - полуздоровыми.

     Радионуклиды  накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей.

         Организм при поступлении продуктов  ядерного деления подвергается  длительному, убывающему по интенсивности, облучению.

         Наиболее интенсивно облучаются  органы, через которые поступили  радионуклиды в организм (органы  дыхания и пищеварения), а также  щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка  выше, чем в других органах  и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд: 

     щитовидная  железа > печень > скелет > мышцы. 

         Так, в щитовидной железе накапливается  до 30% всосавшихся продуктов деления,  преимущественно радиоизотопов йода.

         По концентрации радионуклидов  на втором месте после щитовидной  железы находится печень. Доза  облучения, полученная этим органом,  преимущественно обусловлена радионуклидами 99Мо, 132Te,131I, 132I, 140Bа, 140Lа. 

     Органы  максимального накопления радионуклидов.

     Элемент Наиболее чувствительный

     орган или ткань. Масса органа или ткани, кг Доля полной дозы *

     Водород H Все тело 70 1.0

     Углерод C Все тело 70 1.0

     Натрий Nа Все тело 70 1.0

     Калий К Мышечная ткань 30 0.92

     Стронций Sr Кость 7 0.7

     Йод I Щитовидная железа 0.2 0.2

     Цезий Сs Мышечная ткань 30 0.45

     Барий Ва Кость 7 0.96

     Радий Rа Кость 7 0.99

     Торий Тh Кость 7 0.82

     Уран U Почки 0.3 0.065

     Плутоний Рu Кость 7 0.75 
 

        * Относящаяся к данному органу  доля полной дозы, полученной  всем телом человека. 

         Среди техногенных радионуклидов  особого внимания заслуживают  изотопы йода. Они обладают высокой  химической активностью, способны  интенсивно включаться в биологический  круговорот и мигрировать по  биологическим цепям, одним из  звеньев которых может быть человек

         Основным начальным звеном многих  пищевых цепей является загрязнение  поверхности почвы и растений. Продукты питания животного происхождения  - один из основных источников  попадания радионуклидов к человеку.

         Распространенными видами рака под действием радиации являются рак молочной железы и рак щитовидной железы. Обе эти разновидности рака излечимы и оценки ООН показывают, что в случае рака щитовидной железы летальный исход наблюдается у одного человека из тысячи, облученных при индивидуальной поглощенной дозе один Грей.

         Данные по генетическим последствиям  облучения весьма неопределенны.  Ионизирующее излучение может  порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то  или иное изменение из поколения  в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.

         В последние десятилетия процессы  взаимодействия ионизирующих излучений  с тканями человеческого организма были детально исследованы. В результате выработаны нормы радиационной безопасности, отражающие действительную роль ионизирующих излучений с точки зрения их вреда для здоровья человека. При этом необходимо помнить, что норматив всегда является результатом компромиса между риском и выгодой.