Особенное значение в
условиях современного научно-техничес­кого прогресса приобрела возможность
использования ядерных ре­акций как источника энергии. Эффективность атомной
энергетики и других источников ионизирующего излучения в жизни человека
очевидна. В то же время развитие этой отрасли создало потенци­альную угрозу
радиационного загрязнения окружающей среды, что особенно опасно для человека и
всего живого на Земле. Знание физических и биохимических механизмов влияния
радиации на жи­вую 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 превращени­ям, приводящим к изменению их атомного номера и массы
атома. Эти превращения сопровождаются потоком излучения высокой энер­гии,
состоящим из положительно и отрицательно заряженных час­тиц 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 рас­паде радия регистрируют
излучения трех видов: ядер атома гелия, имеющих положительный заряд,
электронов, позитронов, и ко­ротковолнового электромагнитного излучения.

Ионизирующим излучением
называют любое излучение, вза­имодействие которого с веществом ведет к образованию
из нейтраль­ных атомов и молекул положительных и отрицательных ионов.

Ионизирующее излучение
является естественным компонентом среды обитания человека. В результате его
образуется радиацион­ный фон, состоящий из естественного и искусственного
радиаци­онного фона. Естественный радиационный фон формируют космические
излучения, радиоактивные элементы земной коры, вода, воздух и прочее.

Уровень радиационного
фона от природных источников равня­ется 10—18 микрорентген в час и действует на
все живое.

Суммарная годовая доза
облучения человека естественным ради­ационным 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 радионукли­дов, 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 энер­гии и т. д. Излучение, обусловленное
рассеиванием в биосфере ис­кусственных радионуклидов, образует искусственный
радиаци­онный фон.

Уровень радиоактивных
изотопов в растительных и животных организмах зависит от их концентрации в
окружающей среде. Ра­диоактивные элементы поступают в организм человека вместе
с во­дой, воздухом и пищевыми продуктами.

Всемирной организацией
здравоохранения (ВОЗ) введена пре­дельно допустимая доза (ПДД) радиоактивного
облучения — это доза, не приводящая к значительным нарушениям в человеческом
орга­низме.

Различают внешнее и
внутреннее облучение. Внутреннее облу­чение более опасно, чем внешнее, так как
источник излучения (ра­диоактивные элементы) находится в непосредственном
контакте с молекулами живого организма. Кроме того, радиоактивные элемен­ты,
попавшие в организм человека, могут накапливаться в нем и действовать на
протяжении длительного времени.

Исследования радиационной
генетики, изучающей наследствен­ные 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 крити­ческий орган, не превышающая ПДД) зависит от
степени безопас­ности радиоактивных элементов в случае проникновения внутрь и определяется
их радиотоксичностью.

Радиотоксичность —
свойство радиоактивных изотопов вызы­вать патологические изменения в организме.
Радиотоксичность изо­топов зависит преимущественно от путей поступления
радиоактив­ных веществ в организм, распределения их в органах и системах,
времени пребывания радионуклидов в организме.

Основными путями
поступления радиоактивных веществ в орга­низм человека являются органы дыхания
и пищеварения, а также кожа. Частички пыли с радиоактивными изотопами во время
вды­хания воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости
носа и носоглотке, а частично попадают в желудок и лег­кие. Большие частички
задерживаются в верхних дыхательных пу­тях, 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 лег­ких, часть выдыхается. В легких эти вещества частично скаплива­ются
в альвеолах, частично разносятся кровью и оседают в лимфа­тических узлах.

Некоторая часть
радиоактивных веществ может попадать в меж­клеточную жидкость из тонкой кишки.

Через неповрежденную кожу
поглощение радиоактивных ве­ществ 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 защи­щает
организм от поступления в него этих веществ.

По характеру
распределения в организме человека радиоактив­ные вещества делят на три группы:
радионуклиды, откладываю­щиеся в костях (кальций, стронций, барий, радий);
радионукли­ды, концентрирующиеся в печени до 60 % по общему содержанию (цезий,
нитрат плутония и др.); радионуклиды, равномерно рас­пределяющиеся по всему
организму (кислород, водород, железо, полоний).

При употреблении пищевых
продуктов, загрязненных радиоак­тивными веществами, возможно дополнительное
внутреннее облу­чение.

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 корне­вую систему)
—молоко —мясо —человек; 2) атмосфера —растение (че­рез листья) — молоко — мясо
— человек. Попадая в организм, они ак­тивно включаются в биологические циклы.

Чувствительность тканей и
органов к воздействию излучения различна. Ученые установили, что самыми
чувствительными к об­лучению являются слабо дифференцированные молодые клетки,
растущие или размножающиеся (например, клетки яичка, яични­ков, лимфатической
ткани, костного мозга).

Некоторые радионуклиды
имеют высокую избирательность распределения в организме, накапливаются в
определенных ор­ганах или тканях в больших концентрациях и обусловливают вы­сокие
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 попа­дания на элементы ядерных структур клетки, в частности,
приво­дить к так называемым хромосомным изменениям и генным мута­циям.

Генетические
последствия как результат внешнего облучения.

Закономерности и
механизмы возникновения наследствен­ных 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, из­меняет обмен веществ и физиологические функции всего организ­ма.
Особенно тяжелые последствия воздействия излучения обуслов­лены повреждением
дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Нарушение структуры клеток и биологически
важных молекул яв­ляется причиной развития отдаленных последствий действия иони­зирующих
излучений (последействие), проявлением которых могут быть гибель клеток или
потеря ими способности к делению, возникновение хромосомных мутаций,
наследственные изменения, луче­вая болезнь.

Прогнозирование и оценка
отдаленных последствий луче­вых поражений, обусловленных малыми дозами
облучения, очень сложные, так как закономерности их возникновения существенно
отличаются от лучевых поражений вследствие облучений доза­ми 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 новообразо­ваниями 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 ис­следованиях последствий испытаний и
использования ядерного ору­жия, последствий аварий во время соответствующих
экспериментов и др. Однако весь предыдущий опыт не может сравниться с послед­ствиями,
возможными после чернобыльской катастрофы. До сих пор еще не изучен достаточно
механизм совместного действия внешне­го и внутреннего излучения (воздух, пища),
совсем не изучено явле­ние синергизма — взаимодействия радиации с химическими
вещес­твами (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-час­тицы и др.) организм защищают при помощи экранов из матери­алов,
поглощающих радиацию. Чтобы радиоактивные вещества не попали внутрь организма,
необходимо правильно организовать работу с источниками излучения, обеспечить
персонал индиви­дуальными 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 ра­боты с источниками ионизирующих излучений, проводят
дозимет­рический контроль. Если облучения организма невозможно из­бежать,
степень лучевого поражения можно ослабить, применяя радиозащитные средства
(радиопротекторы) — витамины, серосо­держащие вещества, аминокислоты, гормоны и
др. Они повыша­ют естественную устойчивость организма к ионизирующим излу­чениям
— радиоустойчивость. Для выведения радионуклидов из организма используют
разнообразные адсорбенты, самым доступным и распространенным из которых
является активиро­ванный уголь.

Влияние
электромагнитного излучения на организм человека.

К физическим факторам
окружающей среды, имеющим ионизирующую способность, относится электромагнитное
излучение (на­пример, гамма-излучение, ультрафиолетовые лучи).

В последнее время в
результате интенсивного развития электро­ники и радиотехники природная среда
находится под воздействи­ем электромагнитных излучений (электромагнитных
полей). Главным их источником являются радио-, телевизионные и радио­локационные
станции, высоковольтные линии передач, электро­транспорт, трансформаторные
станции. Особенно опасны мощные военные радиолокационные станции, напряжение
поля которых яв­ляется настолько высоким, что нередко становится причиной гибе­ли
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, напряже­ние поля в 100 В/м вызывает головную боль и сильную
усталость, а более высокое напряжение — бессонницу, неврозы, тяжелые заболе­вания.
В районах, где расположены радиостанции и военные ра­диолокационные 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 элек­тромагнитного излучения является вынос мощных
коммуникаций за пределы территории проживания людей.