Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность

Введение

В данной работе приведен обзор  литературы по проблеме воздействия  малых доз радиации в понимании  современных ученых, приведены результаты проведенных ими длительных экспериментов  и сделанные выводы. Рассмотрение данного вопроса входит в компетенцию  Научного Комитета по Действию Атомной  Радиации ООН (НКДАР ООН). Проведенные  исследования легли в основу доклада  комиссии по оценке генетических рисков облучения человека, который был рассмотрен в 2001 г.

По проблеме воздействия  малых доз радиации на человеческий организм в первые годы после чернобыльской  аварии возникали разные, порой противоположные  мнения. Например, среди них были даже такие (по-видимому, представлявшие интересы атомного ведомства), которые  убеждали, что выпавшие после чернобыльской  аварии радиационные вещества можно  сравнивать с целительным действием  радоновых ванн.

В настоящее время проблема влияния низкоинтенсивного облучения  на живые объекты чрезвычайно  интересна не только в теоретическом, но и в практическом плане. Она  становится жизненно важной не только для работающих на атомных заводах  и станциях или проживающих вблизи них, но и для миллионов людей, находящихся за тысячи километров от мест аварий на предприятиях атомной  промышленности.

1. Малые дозы радиации. Экспериментальные исследования

Радиобиологи обладают весьма солидным багажом знаний о действии на биомакромолекулы, клетки, организмы  высоких доз ионизирующего излучения, но не имеют ни достаточных данных, ни теоретических представлений  о влиянии на окружающий нас мир  живой природы техногенного повышения  радиационного фона, например, в 2-4 раза. Результаты исследований ясно показали, что известные закономерности в  радиобиологии, накопленные нами ранее  знания недостаточны для объяснения этих эффектов и должны быть предложены принципиально новые механизмы. (2)

В 1987-1998 гг. в ИБХФ РАН проводился цикл работ по изучению влияния облучения  низкой интенсивности в малых  дозах на биофизические и биохимические  параметры генетического и мембранного  аппаратов клеток органов облученных животных. Основными выводами, полученными  в результате проведенных исследований были следующие:

1. Зависимость эффекта  от дозы облучения носит немонотонный, полимодальный характер.

2. Дозы, при которых наблюдаются  экстремумы, зависят от мощности (интенсивности) облучения.

3. Облучение в малых  дозах приводит к изменению  (в большинстве случаев увеличению) чувствительности к действию  повреждающих факторов.

4. Результаты воздействия  зависят от начальных характеристик  биообъектов.

5. В определенных интервалах  доз низкоинтенсивное облучение  более эффективно, чем острое.

Нелинейный и немонотонный вид зависимостей доза-эффект, полученный в наших экспериментах, объясняется  нами на основе представлений об изменении  соотношения между повреждениями, с одной стороны, и репарацией повреждений – с другой при  действии низкоинтенсивного облучения  в малых дозах. Системы репарации  при этом облучении, как мы полагаем, либо вообще не индуцируются, либо работают с существенно меньшей интенсивностью и включаются в более позднее  время, когда в облучаемом объекте  уже появились радиационные повреждения.

Радиационное воздействие  на организм, кроме прямого действия на его функциональные подсистемы, индуцирует или активизирует и защитные системы (репарации, адаптации), регулирующая роль которых состоит в компенсации  воздействия, минимизации прямого  действия облучения, восстановлении функций  и репарации повреждений. Результирующий, остаточный эффект воздействия после  реализации восстановительных процессов  зависит от соотношения «прямого»  и «обратного» процессов, своего для каждой дозы.

Представляется важным проследить зависимость репарационных процессов  от мощности и дозы облучения. Можно  рассмотреть две крайние точки  зрения: 1) системы восстановления включаются с одинаковой эффективностью при  любой мощности и дозе облучения; 2) существуют такие мощности и/или  дозы облучения, которые организм не чувствует и поэтому не включает системы восстановления, или они  начинают работать с большой задержкой  во времени, или с меньшей эффективностью. В первом случае самое незначительное воздействие является триггером, запускающим  системы восстановления. Тогда чем  ниже мощность или доза облучения, тем  меньше образуется повреждений и  выше вероятность появления порога и даже возникновения эффекта  противоположного знака. Во втором случае должен существовать интервал доз облучения, где реализуются все полученные повреждения. По мере увеличения дозы (или времени после начала облучения) эффект растет, достигает максимума, а затем начинает снижаться вследствие включения систем репарации. В экспериментальной  работе обнаружили зависимости доза-эффект, хорошо согласующиеся со второй точкой зрения.(1)

2. Дозовые зависимости  показателей состояния здоровья  облученных когорт при низкоинтенсивном  облучении

Как правило, ученые, отрицающие практическую значимость возникновения  злокачественных новообразований  при низких дозах облучения, исходят  из двух положений:

1. Практически невозможно, по их мнению, экспериментально  или эпидемиологически обнаружить  увеличение вследствие облучения  числа опухоленосителей, ибо это  превышение лежит в пределах  различий процентного числа раковых  больных в разных регионах  и требует громадного объема  экспериментальных данных для  получения статистически достоверных  различий.

2. Если исходить из  числа заболеваний раками и  лейкозами, возникших вследствие  облучения малыми дозами, и существенно  превышающих контрольные значения (как это следует из ряда  исследований) и экстраполировать  эти данные в соответствии  с линейной зависимостью к  высоким дозам, то число ожидаемых  опухолей на порядки превысит  значения, наблюдаемые на практике.

Поводом к скептическому  отношению к сведениям об увеличении числа смертей от опухолей и лейкозов при малых дозах облучения  явились и результаты обследований, когда для одной и той же когорты работающих на атомных предприятиях получали увеличение числа смертей, по сравнению с контролем, например, для дозы облучения 2 или 5 сЗв, но уменьшение - для 10 сЗв.

Анализируя литературные данные о смертельных исходах  от лейкозов для различных групп  облученных людей - в основном работающих на объектах атомной промышленности, мы обнаружили ту же тенденцию в  зависимости от дозы, что и в  своих экспериментальных исследованиях.

Так, недавно вышла из печати обстоятельная работа, посвященная  анализу материалов о смертности от раков и лейкозов среди рабочих  атомной промышленности, выполненная  группой сотрудников международного агентства по изучению рака. Был  проанализирован материал, относящийся  к 96 тысячам работников ядерной промышленности Канады, Великобритании и США. В последнее  время появились результаты обследования за 35 лет населения Японии, облученного  вследствие атомной бомбардировки  в Хиросиме и Нагасаки. Авторы этого  исследования особое внимание уделяют  факту уменьшения числа смертей  при облучении в дозе 80 мЗв  за 35 лет, объясняя этот результат с  позиции гормезиса.

Полученная обобщенная зависимость  дает возможность сделать следующие  заключения:

1. Смертельные случаи  от лейкозов при облучении  в малых дозах могут быть  по величинам сопоставимы со  смертностью от лейкозов для  доз облучения в десятки раз  более высоких.

2. Для низких доз облучения  (до 10 сЗв) имеется область доз,  где наблюдается уменьшение эффекта  с увеличением дозы, доходящее  до смены знака эффекта - до  уменьшения смертей от лейкозов  ниже уровня контроля.

3. Различная зависимость  эффекта от дозы в области  малых и высоких доз облучения  позволяет думать о разных  механизмах, лежащих в основе  увеличения смертности от лейкозов  при малых и высоких дозах  облучения. Одним из объяснений  может быть указанное выше  соображение о разных функциях  облучения в канцерогенезе, а  именно - для низких доз облучения  главное - промотирующая функция  облучения, для высоких - индуцирующая  или же разное соотношение  между системами восстановления  и повреждения при низких и  высоких дозах.

Рассмотрим с этих позиций  положение со злокачественными новообразованиями  в Чернобыле. Данные об онкологических заболеваниях и смертях от них  для участников ликвидации последствий  Чернобыльской аварии приведены  в обширных и серьезных исследованиях, выполненных под руководством академика  А.Ф.Цыба и опубликованных в Бюллетене  Национального радиационно-эпидемиологического  регистра. Ясно видно, что зависимость  от дозы не является монотонной и для  всех приведенных примеров минимальные  значения и показателей заболеваемости и показателей смертности приходятся на дозу около 25 сГр, в то время как  максимальные значения - на дозу 10-15 сГр.

Авторы многих работ полагают, что отнесение обнаруженных злокачественных  новообразований к радиогенным  ракам обосновано лишь в случае, если число раков увеличивается  с дозой облучения. Однако, как  указывалось выше, исходя из всех проведенных  экспериментов и исследованиях  на облученных популяциях, а также  из имеющихся в литературе данных, наличие линейной или квадратично-линейной зависимости для случаев заболеваний  и смерти от злокачественных новообразований  для малых доз и низкоинтенсивного облучения не является обязательным. Отсутствие монотонной зависимости от дозы облучения, появление максимумов при более низкой дозе скорее подтверждают радиационную природу возникновения раков при низких дозах облучения, чем ее опровергают.

Таким образом, подводя итоги  всему изложенному, можно отметить, что закономерности низкоинтенсивного  облучения, эффект малых доз - это  принципиально новые пути воздействия  облучения на живые объекты, новые  механизмы изменения клеточного метаболизма. Большинство эффектов не прямо индуцировано облучением, а опосредовано через систему  регуляции, через изменение иммунного  и антиоксидантного статусов организма, чувствительности к действию факторов окружающей среды. Весьма примечательно, что закономерности изменения исследованных  параметров оказались такими же и  в крови ликвидаторов, и в экспериментах  на животных. В результате исследований обнаружили не только близкий характер зависимости от дозы, но и аналогичный  системный многофакторный ответ  на действие низкоинтенсивного облучения. (2)

3.Последствия  влияния радиации на взрослый  организм

Огромное количество новых  фактов, касающихся воздействия радиации, дали трагические последствия двух грандиозных радиационных катастроф: южно-уральской 1957 г. и чернобыльской 1986 г., затронувших жизни в первом случае нескольких сот тысяч человек, а во втором - многих миллионов...

Кратко перечислю основные установленные факты воздействия  радиации на взрослый организм млекопитающих, включая человека. До 50-х годов  основным фактором непосредственного  воздействия радиации считалось  прямое радиационное поражение некоторых  особо радиочувствительных органов  и тканей - кожи, костного мозга и  центральной нервной системы, желудочно-кишечного  тракта (так называемая лучевая болезнь). Вскоре выяснилось, что огромную роль в лучевом поражении играет не только общее внешнее облучение  организма, но и внутреннее облучение, связанное с концентрированном  в отдельных органах и тканях так называемых инкорпорированных  радионуклидов, поступивших в организм с пищей, водой, атмосферным воздухом и через кожу и задержавшихся  в каких-то органах или тканях.

Для оценки влияния этих радионуклидов пришлось ввести специальные  понятия "поглощенной" и (для разных видов излучения) "эквивалентной" доз, измеряемых особыми условными  единицами: грей (Гр) и зиверт (Зв).

В 60-70-х гг. большое внимание стали уделять не только прямым (острым), но и опосредованным и отдаленным эффектам облучения. Среди них:

· воздействие на наследственность;

· возникновение лейкозов и злокачественных опухолей;

· иммунодепрессия и иммунодефицит;

· повышение чувствительности организма к возбудителям инфекционных заболеваний

· нарушение обмена веществ  и эндокринного равновесия;

· возникновение катаракты;

· временная или постоянная стерильность;

· сокращение средней ожидаемой  продолжительности жизни;

· задержка психического развития.

Среди других известных проявлений действия радиации на организм человека: появление рака в более молодом  возрасте (акселерация или омоложение рака), физиологические расстройства (нарушение работы щитовидной железы и др.), сердечно-сосудистые заболевания, аллергии, хронические заболевания  дыхательных путей.

С течением времени список радиационно-стимулированных заболеваний  не сокращается, а только растет. При  этом оказывается, что весьма малые  дозы способны вызвать негативные последствия  для здоровья (см. ниже).