Радиоактивность

Воздействие ионизирующего  излучения на биологические объекты

В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы.

При попадание  радиоактивных веществ внутрь организма  поражающее действие оказывают в  основном альфа-источники, а затем и бета-источники, т.е. в обратной наружному облучению последовательности. Альфа-частицы, имеющие небольшую плотность ионизации, разрушают слизистую оболочку, которая является слабой защитой внутренних органов по сравнению с наружным кожным покровом.

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 во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, 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 их 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 нескольких десятков процентов (водород, щелочно-земельные 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. Эффект воздействия ионизирующего излучения на клетку - результат комплексных взаимосвязанных и взаимообусловленных преобразований. По А.М. Кузину, радиационное поражение клетки осуществляется в три этапа. На первом этапе излучение воздействует на сложные макромолекулярные образования, ионизируя и возбуждая их. Это физическая стадия лучевого воздействия.

Второй этап - химические преобразования. Они соответствуют  процессам взаимодействия радикалов  белков, нуклеиновых кислот и липидов  с водой, кислородом, радикалами воды и возникновению органических перекисей.

Радикалы, возникающие  в слоях упорядоченно расположенных  белковых молекул, взаимодействуют  с образованием "сшивок", в результате чего нарушается структура биомембран. Из-за повреждения лизосомальных  мембран происходит увеличение активности и высвобождение ферментов, которые путем диффузии достигают любой органеллы клетки и легко в нее проникают, вызывая ее лизис.

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 произошло, 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 "послерадиационная энцефлопатия". Общие нарушения в организме под действием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой патологические изменения головного мозга.

Радиационные  проблемы в Оренбургской области.

В этой области  как и во многих других, проводились  ядерные испытания, например Тоцкий воздушно-ядерный взрыв. Полученные данные свидетельствуют, что воздушно-ядерный взрыв в 1954 году на Тоцком полигоне сказался на состоянии биоты и здоровье населения. Заметим, что даже Чернобыль, несмотря на свою удаленность, внес свой вклад в радиоактивное загрязнение области, а также не обделил нас и ядерный полигон на Новой земле - вдоль по хребту Уральских гор. Было еще 11 подземных ядерных взрывов в Оренбуржье для создания так называемых емкостей - хранилищ, но их радиоактивное воздействие на окружающую среду спорно.

Однако нельзя без проведения серьезного научного исследования связать данные изменения в здоровье населения с последствиями ядерных взрывов. Необходимо определить уровень гамма-излучения, концентрации продуктов ядерного распада в объектах окружающей среды и сравнить данные показатели с фоновыми, т.е. характерными для Оренбургской области. Только при превышении фоновых значений в несколько раз можно с уверенностью говорить о негативном воздействии ядерных взрывов.

Исследованиями  оренбургских ученых в течение последних  лет было установлено: 1) ухудшение медико-демографической ситуации; 2) значительный рост онкопатологий; 3) негативные тенденции в здоровье детского населения;. 4) нарушения иммунного статуса у детей, проживающих в зоне влияния ядерного взрыва.

По данным международных  рекомендаций отдаленными последствиями воздействия ионизирующих излучений являются: а) злокачественные новообразования; б) сокращение средней продолжительности жизни; в) генетические последствия. В этом регионе прирост онкозаболеваний с 1985 по 1993 гг. составил: по органам дыхания - 225% , щитовидной железе - 260%, лимфатической и кроветворной системам - 670%, кожи - 131%.

Однако заболеваемость детского населения возросла в 2 раза. Злокачественные новообразования  кроветворной системы у детей  в 1,5 раза выше средне областных показателей. Стабильно на высоких цифрах сохраняется младенческая смертность /смертность от врожденных уродств - на втором, а в отдельных населенных пунктах - на первом месте среди причин смертности/.

Цитогенетическое  обследование населения, проводимые кандидатом биологических наук Корнеевым А.Г. совместно с Центром Молекулярной Медицины (г. Москва), выявило статистически достоверное превышение обменных аберрации хромосомного типа, при этом в группе у детей их частота в 2 раза выше, чем в группе взрослых. По частоте и спектру генетических отклонений полученные данные сходны с аналогичными результатами Брянской области (зона ЧАЭС).

Основные радиоактивные  загрязнители в 1994 г. являются цезий-137, стронций-90, плутоний-239, 240 и др. Немаловажно  заметить, если период полураспада стронция-137 составляет около 30 лет (т.е. период времени меньшей, чем прошло с момента взрыва до настоящего времени), то период полураспада изотопов плутония составляет в среднем около 24 тысяч лет. Но и содержание цезия-137 сегодня превышает предельно допустимые уровни (ПДУ), при этом надо помнить, что опасность для человека возникает при попадании данных радионуклидов во вдыхаемый воздух или через пищу в организм индивида. Отсюда возникает риск роста онкологических заболеваний органов дыхания (легких) и пищеварения (пищевод, желудок). Высоко содержание данных радиоактивных веществ в продуктах питания произведенных в населенных пунктах перечисленных выше территорий. Особо большие концентрации отмечаются в молоке, мясе, картофеле, зерне и столовой зелени.

Маленькое отступление: молоко производимое Сорочинской молочной фабрикой, как и другие продукты, содержат радионуклиды, но в пределах ПДУ. Их можно накопить в организме  человека необходимое количество для  получения дозы радиоактивного облучения.

Проведенный анализ генетических изменений у населения  эпицентральной зоны подтвердил воздействие  радиационного фактора. По сравнению  с Чернобыльской катастрофой  наша проблема является более долговременной, хотя по мере загрязнения окружающей среды не такой тяжелой. Основным загрязнителем при аварии на ЧАЭС был и йод-131 с периодом полураспада до 8 суток. Содержание изотопов плутония, цезия и стронция в Брянской и др. областях значительно ниже, чем в Оренбуржье. Проблема Чернобыля хорошо известно в мире и пострадавшим серьезно помогает не только правительство РФ, но и ВОЗ, и другие страны. Проблема Тоцкого взрыва только начинает обращать на себя внимание. Вероятность того, что она будет серьезно рассматриваться очень мала, так как это экономически не выгодно правительству РФ.