Мониторинг радиационного загрязнения окружающей среды

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  взаимосвязанных комплексных   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    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.

     Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории:   

1) Соматические (телесные) - возникающие  в организме человека, который  подвергался облучению. 
    2) Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.   

 Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты. Первые возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов. Зависимость тяжести нарушения от величины дозы облучения показана в таблице 3.1

Таблица 3.1 – Воздействие различных доз облучения на человеческий организм [ 4 ]

Воздействие различных доз облучения на человеческий организм
Доза, Гр	Причина и результат воздействия
(0.7 - 2) 10-3	Доза от естественных источников в год
0.05	Предельно допустимая доза профессионального облучения в год
0.1	Уровень удвоения вероятности генных мутаций
0.25	Однократная доза оправданного риска в чрезвычайных обстоятельствах
1.0	Доза возникновения острой лучевой болезни
3- 5	Без лечения 50% облученных умирает в течение 1-2 месяцев вследствие нарушения деятельности клеток костного мозга
10 - 50	Смерть наступает через 1-2 недели вследствие поражений главным образом желудочно кишечного тракта
100	Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы

 

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается. 
Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления. Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов принята консервативная гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы облучения с коэффициентом риска около 7 *10-2 /Зв. (Таблица 3.2).

Таблица 3.2 – Последствия в зависимости от дозы облучения [ 4 ]

Число случаев на 100 000 человек при индивидуальной дозе облучения 10 мЗв.
Категории  облучаемых	Смертельные  случаи рака	Несмертельные  случаи рака	Тяжелые  наследуемые  эффекты	Суммарный  эффект:
Работающий  персонал	4.0	0.8	0.8	5.6
Все население *	5.0	1.0	1.3	7.3

 

   * Все население включает не  только как правило здоровый  работающий персонал, но и критические группы (дети, пожилые люди и т.д.)

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. 
            В таблице 3.3 приведены сведения о накоплении некоторых радиоактивных элементов в организме человека. 
           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.

Таблица 3.3 – Органы максимального накопления радионуклидов [ 4 ]

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.     Основным начальным звеном многих пищевых цепей является загрязнение поверхности почвы и растений. Продукты питания животного происхождения - один из основных источников попадания радионуклидов к человеку. 
    Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы (рис. 2).

 
Рис. 3.1 – Относительная среднестатистическая вероятность заболевания раком после получения однократной дозы в 1 рад (0.01 Гр) при равномерном облучении всего тела. [ 4 ]

 

           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. [ 1, 4 ]

 

4. Мониторинг радиационного загрязнения окружающей среды

 

Мониторинг   за  радиационной  обстановкой  в  рамках  СГМ осуществляется  с  целью оценки уровней облучения населения, выявления изменений  и  прогноза  состояния  радиационной обстановки в целом или отдельных    ее    параметров   (показателей),   установления   причин неблагоприятного  изменения  радиационных  факторов  среды  обитания и устранения  или  уменьшения  их вредного воздействия на человека и/или среду обитания.