Друг или враг : :

Облучение - реальность и домыслы

Открытия науки доказали, что в ядерных источниках - заключено больше энергии, чем в угле, нефти, газе. Оставалось лишь научиться безопасно использовать цепные ядерные реакции. История цивилизации, опыт научного и технического прогресса утверждают: любая практическая деятельность человека, работа созданного им устройства, машины, установки создает определенный риск для здоровья человека и окружающей среды. Каждое новое физическое открытие, особенно фундаментального характера (а открытие радиоактивности - это именно такое великое открытие), создает иллюзию власти над Природой. Однако это так как кажется с первого взгляда.

Еще в самом начале радиационной эры первопроходцы обнаружили биологическое воздействие ионизирующего излучения радиоактивных элементов. Воздействие оказывает любое ионизирующее излучение, и к 1897 году было описано уже 23 случая кожных поражений, вызванных рентгеновским облучением. В 1898 г был открыт радий, проникающее гамма-излучение которого сильно действует на ткани организма. Рост жесткости (энергии) излучения приводит к перемещению максимума ионизации ткани с ее поверхности в глубину.

В 1900 году немецкие ученые Вальхов и Гизель сообщили, что новое вещество (речь шла о радии) действует физиологически. Это проверил П.Кюри, подвергнув облучению радия самого себя. Вот запись из рабочего дневника ученого, который скрупулезно наблюдал за "объектом исследований": "Кожа покраснела на поверхности в 6 кв. см, имеет вид ожога, но не болит или болезненна чуть-чуть. Через некоторое время краснота, не распространяясь, начинает становиться интенсивнее, на 20-й день образовались струпья, затем рана, которую лечили перевязками; на 42-й день стала перестраиваться эпидерма от краев к центру, а на 52-й день остается еще ранка в 1 кв. см". И таких случаев было множество

Но в то же время, радиация служит на благо человека. Например, исследования в области - радиационной генетики и радиационнойя селекции дали около сотни новых разновидностей культурных растений, среди которых высокоурожайные, устойчивые к различным заболеваниям сорта пшеницы, риса и другие зерновые. Облучение помогает получать из радиационно измененных веществ новые лекарства, необходимые человеку. Чего стоит одна только история с пенициллином - антибиотиком, спасшим жизнь сотням тысяч людей. Первые партии пенициллина, полученные в начале 40-х годов, были дороже золота, так дорого было его производство. Только использование облучения помогло в несколько раз повысить продуктивность грибка пенициллиум, из которого производится препарат.

Так c чем связано биологическое действие излучения? Чем оно опасно? Впервые возможности радиационного повреждения разных участков кожи человека были изучены в 1899 году доктором Доло. Он ставил опыты на себе и установил некоторые закономерности острых реакций кожи на облучение Тогда было в ходу такое понятие: "пороговая эритемная доза". Это наименьшее количество излучения данной степени жесткости, которое при действии на кожу внутренней поверхности предплечья вызывает у 80% облученных покраснение кожи на срок от 7 до 10 суток.

Если экспозиционная доза превысит пороговую эритемную дозу, на облучаемом участке кожи возникнет легкое покраснение. Причина его в расширении на этом месте кровеносных сосудов. Примерно через сутки это покраснение проходит. Если доза облучения составляла 500 - 600 рентген, на 7 - 10 день на этом месте образуется ожог, точно такой же, как при обгорании на солнце. Через несколько дней этот ожог исчезает бесследно. При увеличении экспозиционной дозы примерно в три раза образуемая эритема уже похожа на ожог 2-й степени. Эритема полностью излечивается, но для этого требуется уже месяц - полтора. Дальнейшее повышение дозы до 3 - 4 тысяч рентген приводит к появлению эритемы, соответствующей ожогу 3-й степени.

Хотя есть серьезные отличия лучевых ожогов от прочих. Могут проявляться некоторые отдаленные последствия облучения - перерождение мелких кровеносных сосудов, зарастание их соединительной тканью, ухудшение кровоснабжения и, как следствие, возникновение хронических язв и даже раковых опухолей. Проведенные исследования показали, что процесс перерождения тканей трудно остановить, через десять - двадцать лет он может завершиться образованием злокачественной опухоли. В том же случае, когда облучение производится многократно, небольшими частями (меньшими пороговой эритемной дозы), срабатывает имеющийся у человека эффективный механизм восстановления. За период между моментами новых облучений организм в значительной степени ликвидирует последствия лучевого поражения кожи, по мере сил залечивает рану или ожог.

Учеными и медиками было обнаружено, что организм человека способен противостоять такому многократному облучению, суммарная доза которого при одноразовом воздействии оказалась бы смертельна. Однако, компенсация вредного влияния излучения на живые ткани никогда не бывает полной, и в организме в результате воздействия облучения накапливаются необратимые повреждения, вызывающие сокращение жизни при облучении несмертельными дозами. Эксперименты позволяют предполагать, что 80% вредных последствий облучения являются обратимыми, а 20% относится к стойким дефектам, снижающим жизнеспособность организма. ( что говорят эксперименты)

Сейчас много говорят о возможной мутации человека, под действием облучения. Это говорит, что вредное воздействие существует всегда, независимо от величины дозы, т.е. даже при исключительно малых дозах облучения. Но существуют научные данные, противоречащие этой гипотезе. В радиационной генетике недавно обнаружены явления восстановления генетических структур, происходящие в клетке после прекращения действия радиации. Этот научный факт делает гораздо более вероятной гипотезу о наличии порога воздействия излучения. Т.е. излучение может произвести какие-либо изменения в структуре гена только в том случае, когда интенсивность облучения больше порога облучения. При меньших дозах вредных последствий облучения не наблюдается. О радиационной устойчивости гена говорит и сам факт развития и совершенствования человечества в условиях естественного радиационного фона.

Что же происходит при действии на живые ткани ионизирующих излучений? Детальное изучение физических и химических процессов, происходящих в облученной живой ткани, показало, что в действительности число образующихся ионов сравнительно невелико - например, даже при единовременно полученной гибельной дозе в 10 Зв, ионизация среды соответствовала бы образованию одного иона на 10 миллионов молекул воды. Так что, во-первых, прямая ионизация, при которой большая часть атомов живой среды превращалась бы в ионы, невозможна, а, во-вторых, повреждающее действие излучения связано с ионизирующим эффектом не прямо, а опосредованно. Кроме того, нельзя объяснить действие излучения и термическим эффектом. При той же огромной и практически нереальной дозе в 10 Зв в организме человека выделилось бы не более 100 калорий тепловой энергии. Примерно столько же калорий человек получает, выпив пару глотков теплой воды. Итак, биологическое действие излучения никак нельзя свести к повышению температуры организма.

Как выяснилось, основной механизм возникновения повреждений - разрыв химических связей с образованием высокоактивных в химическом отношении соединений - свободных радикалов, то есть ионов. Вот тут как раз сказывается то, что человеческий организм почти на три четверти состоит из воды. Молекулы воды распадаются под действием излучения на положительный ион Н2О+ и электрон, который может уйти от места рождения на большое в микромире расстояние - до нескольких сот молекулярных диаметров. Что может случиться по дороге с этим электроном? Возможно, он найдет себе пару в лице такого же положительного иона Н2О+ и вновь образуется стабильная молекула воды в процессе рекомбинации. Возможно, он "прицепится" к обычной молекуле воды, так что получится отрицательный ион Н2О -. И положительный, и отрицательный ионы неустойчивы, и после их распадов возникают, в конце концов, стабильные молекулы воды и очень активные в химическом отношении так называемые свободные радикалы - Н+ и ОН-. Вот эти два электрически заряженных "странника" и разрушают живые клетки, взаимодействуя с молекулами белков в процессе окисления, т.е. образуя их соединения с кислородом. Впрочем, интенсивность процесса окисления белковых соединений сильно снижается реакцией рекомбинации, быстро протекающей и вовлекающей большое число ионов воды. Сами же свободные радикалы и служат ускорителями, катализаторами этой реакции, но до определенного предела. Если их концентрация становится выше некоторого порога, реакция рекомбинации замедляется, а свободным радикалам ничего не остается, как вступать в реакции с белками.

Внутреннее облучение намного опаснее внешнего. Это связано с тем, что резко увеличивается время облучения тканей организма - в отличие от внешнего облучения, где доза определяется временем пребывания в зоне радиационного воздействия, при внутреннем облучении время облучения совпадает со временем пребывания радиоактивного вещества в организме. Во-вторых, доза внутреннего облучения резко возрастает из-за практически бесконечно малого расстояния до ионизируемой ткани и увеличения телесного угла почти до 4пи, т.е. ионизирующие частицы распространяются от источника радиации по всем направлениям. В-третьих, введение в организм радиоактивных веществ приводит к тому, что теперь альфа-частицы не поглощаются внешним, более прочным слоем кожи, и становятся наиболее опасными - поскольку линейная плотность ионизации у них исключительно высока. В-четвертых, за редким исключением радионуклиды распределяются по организму избирательно, концентрируясь в отдельных органах и усиливая их локальное облучение. И, наконец, в случае внутреннего облучения невозможно использовать методы защиты, пригодные при внешнем облучении.

Естественно, как и для внешнего облучения, существуют предельно допустимые дозы, которые установлены на основе анализа различных радиационных поражений. Например, известны в истории и тщательно изучены случаи повышенной смертности у шахтеров, работавших на горных разработках еще в 19-м веке. Как выяснилось позднее, после клинических исследований больных горняков и изучения условий их труда, в горных выработках было повышенное содержание газа радона и продуктов его распада в воздухе. Накапливание же радона внутри организма чрезвычайно опасно, поскольку он практически не выводится наружу.

Сейчас хочется лишь добавить, что, конечно, нисколько нельзя закрывать глаза на реальную опасность для человека облучения сверх установленных пороговых доз. Но нужно помнить и то, что сам человек сформировался в условиях радиации, так что этот невидимка, кусающий или щипающий человека внутри или снаружи, прекрасно знаком человеку. Просто характер невидимки и способы избежать его укусов и щипков стали предметом изучения не так давно. Дело еще и в том, что невидимое воздействие представляется нам много опаснее видимого - от видимого врага, как кажется, проще защититься.