Экологический портал

Это интересно!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 1
Yandex
Гостей: 12
Всех: 13
Именниников сегодня нет

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА

 Экологические статьи » Экология человека  6-08-2013, 08:57  dudarev93

 

Прежде чем начать рассмотрение радиоактивных явлений, остановимся на единицах измерений.
Концентрацию химического вещества измеряют в мг/л или кг и в мкг/л или кг. Они соответствуют американским ppm - «partical par million» (одна частица токсиканта на миллион частиц носителя) и ppb -«partical par billion» (одна частица токсиканта на биллион частиц носителя). Дело в том, что по-американски «биллион» это наш миллиард. В безразмерных степенях десятки это соответственно КГ6 и 1СГ9.
Эти два диапазона в химическом анализе представляют собой два совершенно различных раздела аналитической химии. Во всем мире, и в России в том числе, имеется большое количество лабораторий, которые надежно работают в диапазоне 10 (\ II буквально по пальцам одной руки можно пересчитать лаборатории, надежно работающие в диапазоне 10 '9. И это при том, что в последние годы появилось много высококлассных точных приборов. Все дело в процедуре проведения химического анализа Например, на уровне 10" большинство металлов «мажется», как мел. Требуется большая тщательность при работе с образцами на этом уровне примесей и громадный опыт. Был случай, когда при работе со слабыми растворами кальция долго не удавалось получить достоверный результат - наблюдалось завышение концентраций кальция, пока не было обращено внимание на то, что перед анализом бюксы с кислотным раствором кальция в течение 15...20 мин стояли открытыми. Этого оказалось досгагочно, чтобы побелка, которая всегда чуть-чуть сыплется с побеленного потолка, безнадежно искажала результат.
С радиоактивными единицами измерений дело сложнее, здесь целых три системы единиц. Количество радиоактивного материала определяют по его активности, измеряемой в кюри (Ки). Это довольно крупная единица, поэтому чаще используются единицы милликюри, микрокюри и пикокюри, (mku, mkku и pku). Кюри - внесистемная единица. В системе СИ применяется беккерель (Бк), физический смысл которого - 1 распад вещества в секунду.
Радиация в пространстве (допустим, в этой аудитории то, что меряется прибором дозиметром или радиометром) измеряется в рентгенах (внесистемная единица), физический смысл которой - радиация, при которой образуется 2,1-109 пар ионов в 1 см3 при 0 °С и 760 мм рт. ст.

Прежде чем начать рассмотрение радиоактивных явлений, остановимся на единицах измерений.
Концентрацию химического вещества измеряют в мг/л или кг и в мкг/л или кг. Они соответствуют американским ppm - «partical par million» (одна частица токсиканта на миллион частиц носителя) и ppb -«partical par billion» (одна частица токсиканта на биллион частиц носителя). Дело в том, что по-американски «биллион» это наш миллиард. В безразмерных степенях десятки это соответственно КГ6 и 1СГ9.
Эти два диапазона в химическом анализе представляют собой два совершенно различных раздела аналитической химии. Во всем мире, и в России в том числе, имеется большое количество лабораторий, которые надежно работают в диапазоне 10 (\ II буквально по пальцам одной руки можно пересчитать лаборатории, надежно работающие в диапазоне 10 '9. И это при том, что в последние годы появилось много высококлассных точных приборов. Все дело в процедуре проведения химического анализа Например, на уровне 10" большинство металлов «мажется», как мел. Требуется большая тщательность при работе с образцами на этом уровне примесей и громадный опыт. Был случай, когда при работе со слабыми растворами кальция долго не удавалось получить достоверный результат - наблюдалось завышение концентраций кальция, пока не было обращено внимание на то, что перед анализом бюксы с кислотным раствором кальция в течение 15...20 мин стояли открытыми. Этого оказалось досгагочно, чтобы побелка, которая всегда чуть-чуть сыплется с побеленного потолка, безнадежно искажала результат.
С радиоактивными единицами измерений дело сложнее, здесь целых три системы единиц. Количество радиоактивного материала определяют по его активности, измеряемой в кюри (Ки). Это довольно крупная единица, поэтому чаще используются единицы милликюри, микрокюри и пикокюри, (mku, mkku и pku). Кюри - внесистемная единица. В системе СИ применяется беккерель (Бк), физический смысл которого - 1 распад вещества в секунду.
Радиация в пространстве (допустим, в этой аудитории то, что меряется прибором дозиметром или радиометром) измеряется в рентгенах (внесистемная единица), физический смысл которой - радиация, при которой образуется 2,1-109 пар ионов в 1 см3 при 0 °С и 760 мм рт. ст.

В системе СИ ей соответствует кл/кг. Но нас в первую очередь интересует, что происходит в организме человека под действием радиации -биологический эквивалент радиации, т.е. бэры, накопленные организмом.

 

Прибор показывает мкр/ч, т.е. мощность дозы, а не дозу. Для определения дозы облучения организма, полученной за год, показание прибора умножают на число часов в году, т.е. 365 х 24 = 8760 ч и на коэффициент 2,6.

 

мкр/ч х 8760 ч/год х 2,6 : 1000 микро/милли = мбэр/год.

 

Это сложный коэффициент, учитывающий большое число факторов: прежде всего экранировку контрольного органа - гонад вышележащими тканями организма с учетом их геометрии, различной проницаемости, плотности и т.д. Этот коэффициент учитывает также состав излучений. Бытовые дозиметры достаточно простые приборы, они регистрируют только рентгеновское у -излучение. А есть еще а

 

и |3. При атмосферном давлении ос-частицы (ядра гелия) летят всего лишь на 0,5 см. Это тяжелые частицы высокой энергии. Они при столкновении с молекулами воздуха образуют вторичные (3-частицы (электроны), которые летят при атмосферном давлении на расстояние до 70 см и дают начало у -излучению, которое распространяется при атмосферном давлении на расстояние до 4 м.

 

Таким образом, далее расстояния 5 м радиация при атмосферном давлении не распространяется непосредственно, однако действует опосредованно, когда «горячие» частицы сорбируются на пыли, вместе с пылью летят на многие километры практически без ограничений.

 

Пыль - главный переносчик радиации. Поэтому в Чернобыльской зоне день и ночь военные цистерны с водой разъезжали по асфальтовым дорогам и промывали асфальт. В результате в безветренную погоду можно было пройти по осевой линии асфальтовой дороги шириной 8... 10 м через всю зону и не получить ни одного микрорентгена дозы.

 

Но стоило человеку сойти на обочину и поднять ногами пыль, как он мог получить какую-либо дозу. Поэтому на дорогах Чернобыльской зоны всюду стояли знаки «кирпич на обочину».

 

Кроме того, в Чернобыльской зоне и непосредственно на прилегающих территориях были заасфальтированы грунтовые дороги, съезды с шоссе к каждому дому, заменено старое дерево заборов, крыш, колодцев, поскольку пыль сорбируется на деревянных поверхностях.

 

Для того чтобы замереть радиационную обстановку в помещениях, необходимо проводить измерения «квадратно-гнездовым» методом с интервалом в 10 м и в каждой точке измерять радиацию несколько раз с усреднением результата, допустим в 10 раз, а для большей точности в 100 раз, поскольку радиационный поток переменный. Спонтанный распад радиоактивных ядер, так же как излучения космоса вариабельны. Поэтому дозиметр, регистрирующий мощность дозы, накапливает дозу в течение времени, скажем 40 с, держит эту дозу на мониторе еще 40 с, затем сбрасывает ее и начинает новый отсчет. Если в каждой точке проведено 100 измерений, то итоговый результат более достоверен и малые отклонения отражают какие-то постоянно существующие реальные факторы.

 

Пример одного измерения со 100-кратной повторяемостью приведен на рис. 6.1. На графике справа приведено распределение интенсивности радиации, близкое к кривой Гаусса случайных ошибок.

 

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА

 

Уже в первом сообщении о своем открытии в 1895 г. В.К. Рентген предупреждал об опасности облучения организма и рассматривал средства защиты. На следующий год было опубликовано сообщение о том, что длительное облучение человека рентгеновскими лучами привело к серьезным кожным реакциям и выпадению волос. Таким образом, уже первые исследователи подверглись воздействию проникающей радиации и опасность его для человека была вполне осознана. В результате через несколько лет была сформулирована концепция «максимально переносимой (толерантной) дозы» облучения. Первоначально Ф. Роллинзом (Франция, 1902 г.) толерантная доза определялась как такое количество радиации, которое не вызывало заметного почернения имевшихся в то время фотоэмульсий при облучении в течение 7 мин. Этот уровень примерно соответствует мощности дозы 320 бэр в год - доза чудовищная. Общепринятого метода измерения излучения еще не существовало. О генетических эффектах воздействия проникающей радиации ничего не было известно. Рассматривались лишь соматические эффекты. В 1925 г. Матчеллером в США установлена мощность толерантной дозы около 6 бэр в год, т.е. в 50 с лишним раз меньше. В эти и последующие годы в ходе изучения последствий воздействия ионизирующих излучений на клетки живых организмов и обнаружения генетических эффектов само понятие переносимой дозы было заменено термином предельно допустимая доза (ПДЦ), а величина ее была снижена еще в десятки раз. В настоящее время в связи с продолжающимся развитием ядерной технологии вопросы радиационной безопасности приобретают все большее значение. Центральной проблемой по-прежнему остается определение генетически безопасной дозы радиации для человека. Лабораторные эксперименты с генетическим материалом микрокультур, растений и животных проводятся широким фронтом и приносят ценные результаты. Становится ясной опасность малых доз радиации, действующих в течение длительного времени повсеместно, на все население, и важность учета отдаленных генетических последствий. По терминологии, разработанной в СССР в послевоенные годы, понятие ППД применяется к персоналу учреждений, непосредственно работающему с ионизирующим излучением, понятие предела дозы (ПД) как допустимый среднегодовой уровень облучения - к отдельным лицам из населения, проживающим в зоне, где уровень облучения может превышать норму, и понятие генетически значимая доза (ГЗД) - для всего населения.

 

В 1969 г. ГЗД установлена в СССР на уровне 5 бэр за репродуктивный период в 30 лет, т.е. 167 мбэр в год от всех источников (Нормы радиационной безопасности, НРБ-69, 1972). Несомненно, что по мере дальнейшего выявления отдаленных генетических последствий воздействия малых доз радиации эти нормы могут быть снижены еще неоднократно. Однако логический предел такого снижения мы можем представить себе уже сейчас. Для этого необходимо проследить возникновение и судьбу радиоактивных изотопов в истории Земли и биосферы.

 

По современным представлениям 99,9 % вещества Вселенной составляют водород и гелий. Происхождение тяжелых элементов грак-туется большинством авторов как слияние более простых ядер при столкновениях:

 

Н| + Н[ = D,2+ е D? + D?=He* Не4 + Н| = Lij Не4+ Df = Lij He4 + He4 = Be" Be* + Df =

 

В1° + He4 = Ni,4 и т.д.

 

Заметим, что для того чтобы сблизиться на расстояния, на которых начинает проявляться действие ядерных сил, сталкивающиеся ядра должны иметь весьма высокие скорости, а частота столкновений, обеспечивающая достаточно большую вероятность лобового удара, должна быть очень велика, т.е. мы приходим к пониманию того, что синтез тяжелых ядер возможен в высокотемпературной сверхплотной плазме звезд. Однако в такой плазме условия существенно равновесны, т.е. всякому прямому процессу (в данном случае слиянию ядер) соответствует обратный процесс (дробление ядер), идущий под действием тех же соударений с равной вероятностью. Необходима неравновесность для того, чтобы образовавшиеся более тяжелые ядра сохранились. Это возможно только в том случае, если в течение времени между соударениями плотность плазмы понизится настолько, что следующего столкновения не произойдет, иными словами, тяжелые элементы генерируются в случае, если в момент синтеза они быстро покидают равновесную область или если происходит быстрое расширение этой области, - взрыв Сверхновой.

 

По-видимому, такое событие имело место для нашего Солнца около 5 млрд лет назад, когда в нашей бывшей области пространства сформировались условия, приведшие к взрыву Сверхновой, остатком плазмы которого является наше Солнце, а вещество, выброшенное взрывом из центра и превратившееся в ходе этого взрыва в некоторое количество тяжелых элементов, пошло на формирование планет солнечной системы. В числе этих тяжелых элементов, вероятно, были образованы все радиоактивные изотопы вплоть до теоретически возможного 2= 137, Л = 355...360 (расчеты Э. Ферми). При этом вероятность образования более тяжелых ядер уменьшается с ростом А и Z, так как для этого необходимо иметь либо каскадный процесс многих последовательных столкновений, либо однократное столкновение многих частиц; и то и другое менее вероятно.

 

Другая возможность образования тяжелых ядер, когда они в момент синтеза быстро покидают равновесную область, по-видимому, может реализовываться в фотосферах звезд, где они и обнаружены спектральными методами. И в этом случае вероятность образования более тяжелых ядер уменьшается с ростом А и Z, другими словами, интенсивности линий элементов в фотосферах звезд должны убывать с ростом массового числа и заряда ядра.

 

Непосредственно после образования наиболее короткоживущие изотопы сразу же распались, остальные вошли в состав вещества Земли, радиоактивность которого на ранних этапах была более высокой. Затем, в ходе естественного распада, радиационный фон на поверхности Земли постепенно снижался. Существенно, что первоначальный спад был более крут не только за счет начальной части экспоненциальных кривых, но также за счет распада короткоживущих радионуклидов, часть которых в ходе этого процесса исчезла совсем.

 

Сопоставим геохронологический ход естественного фона радиации на поверхности Земли с основными этапами биологической эволюции (рис. 6.2). Такое сопоставление, основанное на расчетах ряда ученых: В.Г. Хлопина, Х.К. Юри, Г.В. Войткевнча, Б.Ю. Левина и других, может быть выполнено в настоящее время с точностью > 20.. .30 %, достаточной для формулирования надежных качественных суждений. Надежность же радиогеологической датировки палеонтологического материала достаточно высока, например возраст следов древнейших одноклеточных в настоящее время принят в 3,2 ± 0,2 млрд лет, т.е. с точностью ±6 %.

 

К моменту появления древнейшей жизни в нижнем архее 3,2 млрд лет назад уровень радиации на поверхности Земли за счет рассеянных в коре радиоактивных изотопов снизился приблизительно до шестикратного по сравнению с соответствующим современным естественным фоном (В.И. Вернадский, 1954 г.). Общий же уровень радиации на поверхности Земли был в то время всего в 4 раза выше современного, если учесть облучение за счет космических лучей и принять его уровень равным современному (табл. 6.1).

 

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА

 

В эпоху появления многоклеточных (около 2 млрд лет назад) уровень суммарного радиационного фона на поверхности Земли был примерно вдвое выше современного; ко времени появления первых позвоночных (470 млн лет назад) и древнейших млекопитающих (215 млн лет назад) он был уже практически равен современному.

 

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА

 

По-видимому, эти цифры, дающие нам первый ориентир, не являются случайными. Взаимообусловленность процессов в биосфере, где «все связано со всем, всюдность» жизни, скорости размножения организмов, приводящие к мгновенному в геологическом времени заполнению живым веществом всех экологических ниш - все эти фундаментальные проявления живого вещества в биосфере, эмпирически обобщенные В.И. Вернадским в его теории биосферы, убеждают нас в том, что пространственно-временных, причинно-следственных зазоров между взаимообусловленными процессами в биосфере нет. Разберем в связи с этим мысленный эксперимент В.И. Вернадского.

 

Представим себе, пишет В.И. Вернадский, что весь Земной шар представляет собой питательный бульон и поместим в него одну делящуюся клетку. Через короткое время там будет 4, 8, 16, 32 и т.д. клеток и практически мгновенно (в геологическом масштабе времени) делящиеся клетки покроют всю поверхность Земного шара. В этих условиях, чтобы не погибнуть в продуктах своего метаболизма, клетка должна видоизмениться. Если ей это удастся (может быть, не с первого раза), то в первичном бульоне будет уже два типа клеток и....эволюция стартует. Далее после первого монослоя (рис. 6.3) появится второй, третий, четвертый (рис. 6.4). В этих условиях, чтобы сохранить доступ к питательному бульону, клетки должны дифференцироваться по функциям. Одни клетки должны взять на себя транспортные функции, другие - функции поддержания пространственной структуры (строительные) и т.д.

 

Должны в итоге появиться многоклеточные организмы, т.е. эволюция опять же стартует. Из этой логики рассуждений следует ряд выводов.

 

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА

 

1. Эволюция неизбежна везде, где есть подходящие условия существования живых клеток.

 

2. Живое вещество сначала должно заполнить (целиком, без остатка) всю доступную экологическую нишу н только после этого появится стимул к усложнению и эволюция стартует.

 

3. Следовательно, эволюция возможна только в ограниченном (замкнутом) пространстве.

 

Если представить, что питательный бульон имеет форму не поверхности шара, а бесконечен в пространстве, то стимула к эволюции не возникнет, просто живое вещество будет распространяться и распространяться. И более ничего не будет происходить кроме этого распространения в бесконечность.

 

4. Следовательно, эволюция возможна только в условиях гравитации, которая формирует вещество в шарообразные тела.

 

5. В открытом космосе эволюция невозможна, даже если бы удалось каким-то образом устранить высокий фон радиации. До сих пор в открытом космическом пространстве обнаружены молекулы не сложнее формальдегида. Возможно, это предел. Итак, эволюция неизбежна, если: а) есть подходящие условия, б) есть первая делящаяся клетка. Откуда она может взяться? Туг мы имеем два варианта.

 

Первый. Эта клетка прилетела из глубин космоса внутри метеорита, вещество которого защищало ее от радиации. В последнее время появились сообщения, что итальянским ученым удалось оживить микроорганизм из метеорита и он начал делиться. Если эти сообщения подтвердятся, то идея панспермии, существовавшая с древности и вновь высказанная полтора века назад С. Аррениусом, получит подтверждение.

 

Второй. Жизнь зародилась на Земле в первичном океане путем постепенного усложнения предбиологических молекулярных структур после того, как радиация на поверхности Земли снизилась до определенного уровня. Но ведь в первичном океане Земли неизбежно также существовало термодинамическое равновесие, и более сложные молекулярные структуры вплоть до предбиологических и клеток, случайно образовавшись в результате столкновений, могли сохраниться только в том случае, когда в этой равновесной системе действовал бы некий фактор, нарушающий равновесие (причем в пользу более сложных молекул).

 

Такой фактор имеется. Это совокупное поле излучения живого вещества от всех обитаемых миров в пространстве.

 

Здесь мы привлекаем для своих рассуждений две гипотезы, достоверность которых по современным представлениям весьма велика. Первая гипотеза - все живое излучает. Излучения растений, животных и микробных сообществ является экспериментальным фактом. Вспомним хотя бы эффект Казначеева. (Две герметически закрытые стеклянные банки с двумя колониями одного штамма микроорганизмов прислонили друг к другу крышками гак, что обе колонии только «видели» друг друга, другие контакты были исключены. Одну колонию убили каким-то сильно действующим ядом. Другая колония тоже погибла.) Есть и другие не менее впечатляющие экспериментальные факты.

 

Вторая гипотеза - о множественности обитаемых миров - достаточно общеизвестна, так что нет необходимости что-либо добавлять к уже сказанному.

 

Трудность в использовании обеих гипотез состоит в том, что природа этого (назовем его условно биологическим) излучения не установлена, а раз так, то современная научная парадигма его не считает достоверным. Как ни удивительно с точки зрения элементарной логики, но современная научная парадигма именно такова - если механизм явления неизвестен, то сам факт существования явления считается достоверно не доказанным.

 

Теперь достаточно одного явления резонанса, чтобы представить, чго это совокупное излучение обитаемых миров, проникая через два окна прозрачности атмосферы, присутствовало на поверхности первичного океана Земли и избирательно стабилизировало только те молекулярные структуры, которые соответствовали конфигурации молекул живого вещества. Таким образом в этом втором варианте нет необходимости в панспермии. Через необъятные просторы космоса переносится не живое вещество в виде микроорганизмов в латентном состоянии, а информация о нем в виде набора частот совокупного биологического излучения обитаемых миров.

 

Таким образом, объяснив происхождение земной жизни, мы, однако, не объяснили происхождения жизни вообще, а лишь отодвинули эту проблему на границы известной нам Вселенной.

 

Современный уровень радиации на поверхности Земли, принимаемый в среднем -125 мбэр/год (или 5,5 мкр/ч), складывается из трех составляющих: космического излучения, наведенного излучения и излучения рассеянных в земной коре радиоактивных изотопов (см. табл. 6.1). Главную часть естественного фона радиации составляет излучение рассеянных радиоизотопов, которые образовались вместе с Землей, вошли в состав всех ее основных пород и распределены в земной коре. Период их полураспада, как правило, соизмерим с возрастом Земли (4,5...5 млрд лет). Важнейшие из них К40, Rbs , а также продукты распада радиоактивных семейств урана и тория. Общее их количество в биосфере оценивается в настоящее время величиной 3-1012 Ки.

 

Естественный фон радиации на поверхности Земли не является строго постоянной величиной. Вариации его, связанные или с изменением космического фона (смена полюса геомагнитного поля), или с прерывисто-глобальными аномалиями в коре, имели место в геологическое и даже в историческое время. Кроме таких глобальных аномалий, которым сопутствуют в геологической истории Земли эпохи усиленного видообразования, местные превышения фона, достигающие наиболее вероятных значений не более двух-трехкратных, являются, как правило, относительно кратковременными и локальными.

 

Например, 1 млн жителей столицы Перу Лимы, расположенной на высоте 4 тыс. м над уровнем моря, живут при трехкратном космическом фоне радиации, т.е. суммарный радиационный фон для них составляет 50 • 3 + 75 = 225 мбэр в год, это почти вдвое выше, чем в среднем по Земле. В ряде районов Индии, Бразилии, Габона, Средней Азии и в других аналогичных районах Земли люди длительное время живут в условиях повышенной естественной радиации. На аттоле Эниветок в Тихом океане, где в 50-е годы производили испытания американского ядерного оружия, в 1975 г. было разрешено поселиться коренным жителям, которые около двух лет жили гам в условиях повышенной радиации, однако в 1977 г. они были вторично эвакуированы с аттола.

 

Генетические наблюдения и генетические исследования подобных контингентов людей с обязательным привлечением исторических материалов, возможно, дадут в будущем обнадеживающие данные в смысле строго научного определения уровня безопасной для человека ГЗД радиации. Но несомненным является то, что генетические последствия вариаций радиационного фона на поверхности Земли всегда имели возможность эффективно растворяться в соседних, генетически связанных популяциях. Следует подчеркнуть, что ни о какой генетической изоляции каких-либо этносов на протяжении известного нам исторического периода на Земле не может быть и речи. Накопленный в человеческих популяциях груз рецессивных изменений, являющихся результатом динамического равновесия процессов образования и элиминации мутаций, проявляет большую устойчивость под воздействием внешних факторов. Требуется большое число поколений людей для того, чтобы постоянно действующий мутагенный фактор нарушил это устойчивое равновесие. Практически необходима генетическая изоляция этноса в течение 1500...2000 лет и более, чтобы такие изменения могли произойти, а этого мы не наблюдаем в известной нам истории ни для одного этноса.

 

Реально изолированной от Старого Света была, быть может, до-колумбовская Америка, но это достаточно крупный и этнически разнообразный регион, который в рассматриваемом аспекте является отдельным миром, лежащим на всех шпротах одного полушария, в котором локальные временные или пространственные вариации естественного радиационного фона могли происходить в таких же условиях этнических связей популяций, что и в Старом Свете.

Что касается живого мира (растения, животные, протесты), то представления о генетической изоляции каких-либо популяций находятся в противоречии с фундаментальными свойствами живого вещества на всех уровнях его организованности - заполнять под действием большого «напора жизни» все экологические ниши биосферы, и для этого процесса даже океаны Земли никогда не были препятствием.

 

Итак, наличие вариаций естественного фона радиации на поверхности Земли не меняет общей картины явления, которая состоит в том, что все виды высших животных, включая млекопитающих и человека, подавляющее время из последних 450 млн лет находились, сформировались и эволюционно развились при практически постоянном уровне естественного радиационного фона, равном современному, значение которого необходимо считать фундаментальной константой высокоразвитой биосферы.

 

Этот эмпирический факт гак же надежен и точен, как надежны и точны наши знания законов радиоактивного распада атомов.

 

Исходя, из изложенных эволюционных соображений мы должны принять современный уровень естественного радиоактивного фона в качестве единственного имеющегося в настоящее время в нашем распоряжении критерия безопасной для человека генетически значимой дозы облучения, а критерием опасности считать степень превышения этой дозы.

 

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА

 

Косвенное подтверждение этого вывода мы получим, расположив элементы периодической системы Менделеева в порядке возрастания отношения Л/Z, характеризующего неустойчивость ядра (табл. 6.2 и рис. 6.5). С удивительной избирательностью, не составляющей ни единого исключения (кроме инертных газов, не вступающих в соединения), жизнь выбрала для построения живых организмов наиболее стабильные элементы и отвергла радиоактивные изотопы, которые все занимают последние места этого ряда.

 

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА

 

Где-то между естественным фоновым уровнем и определенно вредной дозой, постепенно выявляемой по результатам лабораторных исследований, возможно, и имеется доза, генетически безопасная для человека, но строгое научное определение ее является делом будущего.

 

Полученный вывод указывает на то, что единственным критерием радиационной безопасности может считаться только уровень естественного радиоактивного фона. Однако в настоящее время в большинстве публикаций в научной и особенно в технической литературе молчаливо ориентируются на ПДД как на безопасный для человека уровень радиации. Именно таков точный этимологический смысл слова «допустимый». Именно так и определяется ПДД: «Годовой уровень облучения, не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течение 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого

 

и его потомства» (НРБ-69 - Нормы радиационной безопасности, 1972). Формулировка, логически непротиворечивая, но совершенно беспомощная, гак как обнаружить и зафиксировать какие-либо изменения мы сможем, только обследовав большие контингента людей нескольких поколений. Эту формулировку можно также упрекнуть в неопределенности, связанной с использованием терминов «современные методы», «неблагоприятные изменения в состоянии здоровья», и отсутствием указаний на количество поколений потомства.

 

Принятый в НРБ-69 уровень генетической ПДД (генетически значимая доза радиации) для всего населения составляет 167 мбэр/год от всех источников, не считая медицинского облучения и природного фона радиации. Доза, получаемая каждым человеком в результате медицинского обследования, в среднем принимается равной 100 мбэр/год. Вместе с естественным фоном 125 мбэр/год сумма этих трех цифр составляет 392 мбэр/год, т.е. более чем втрое выше естественного фона. В последующих «Нормах радиационной безопасности» - НРБ-76, НРБ-82, НРБ-96 понятие ГЗД отсутствует, нормированы только ПДД для персонала, непосредственно работающего с ионизирующим излучением, и «предел дозы» для ограниченной части населения.

 

На основе этих норм рассчитываются ПДК радиоактивных отходов, которые разрешается сбрасывать в окружающую среду, включая их таким образом в биосферный круговорот веществ, последствия которого для генетических структур человеческой популяции мы сейчас оценить не в состоянии.

 

Ситуация с существующими ПДК нуждается в пояснении. Они устанавливаются как для радиоактивных, гак и для обычных химических веществ, но смысл ПДК для радионуклидов принципиально иной и сравнивать их нельзя.

 

Химически вредные вещества воздействуют на клетки организмов с энергией, сравнимой с энергией химической связи атомов в молекуле (единицы или десятки электрон-вольт). Поражающее действие радиоактивных веществ заключается в бомбардировке клеток организма высокоэнергетическими частицами. При попадании в клетку выделяется энергия в сотни, тысячи и миллионы электрон-вольт, намного превосходящая энергию химической связи. При этом наряду с ионизацией возникают вторичные излучения: свободные электроны, ультрафиолетовые, гамма- и рентгеновские кванты. Они также взаимодействуют со структурами клетки и являются причиной огромного разнообразия процессов, в течение которых образуются ионы, возбужденные атомы, молекулы и их осколки.

В последние годы публикуется большое количество материалов, относящихся к способам лечения радиационного поражения. Все они касаются лечения соматического поражения, лечения различных раковых заболеваний или способов ослабления патологических последствий облучения. Способов лечения пораженных генетических структур (а вернее сказать, восстановления их) мы не знаем. Известен механизм удвоения ДНК, когда каждая из разошедшихся нитей подбирает, строит недостающую свою половинку из различных мо-лекул-сахаров, фосфатов, гетероциклических оснований и других, плавающих в окружающей ДНК среде по законам химического сродства. Наличие этого механизма позволяет заключить, что пораженная ДНК может самостоятельно восстановиться, если поражена только одна половина ее спиральной молекулы, так как вторая сохранившаяся половина имеет код, по которому может осуществиться восстановление. В случае полного разрыва двойной нити или разрушения некоторого участка двойной нити код теряется и восстановление невозможно. Более того, если бы восстановление пораженной двойной структуры было бы возможно, то это означало бы принципиальную возможность элиминации мутагенеза, а вместе с ним изменчивости и приспособляемости организмов.

 

Другим отличием радиационного воздействия от химического является его вероятностный характер. Смысл его обычно поясняют примером бросания монетки или игральной кости. Вероятность того, что при первом же бросании игральной кости выпадет шестерка, мала, но она не равна нулю. Точно также вероятность попадания первой же ионизирующей частицы в жизненно важную часть клетки (ядро) есть величина вполне определенная. Это свидетельствует о том, что ионизирующая радиация является беспороговой по своему действию. Любые малые дозы облучения вплоть до одной единственной частицы вредны, и нет такой дозы, которую организм «переносит» без последствий.

 

Следующее отличительное свойство ионизирующего излучения состоит в его кумулятивности. Вероятность выпадения шестерки при десятом бросании игральной кости выше, чем при первом, а при сотом бросании она еще выше. Точно также вероятность попадания сотой частицы в ядро клетки выше, чем первой, а тысячной еще выше. Вероятность суммируется. По этой причине действие излучения на гены кумулируется за весь период сохранения способности к воспроизведению потомства. Скрытый характер генетического поражения не позволяет в течение длительного периода ощутить последствия появления в биосфере искусственной радиации в результате накопления радиоактивных загрязнений. Эти последствия человечество сможет достоверно оценить в XXI веке, а может быть, и в еще более отдаленном будущем.

 

И наконец, еще одно свойство радиоактивных загрязнений. В отличие от химических, мы их пока не можем уничтожить. В этом смысле неудачны термины «дезактивация», «обезвреживание», широко используемые в технической литературе. Согласно точному этимологическому смыслу и по аналогии с химическим обезвреживанием они означают уничтожение делящихся ядер, чего мы пока сделать не можем. Можем только принципиально: в таких устройствах, как синхрофазотрон, и в количествах считанного числа атомов, не имеющих практического значения для проблемы обеспечения радиационной безопасности населения. А неспециалистов эти термины, вероятнее всего, просто вводят в заблуждение.

 

Попадая в биосферу, делящиеся материалы с большим периодом полураспада не могут никуда исчезнуть, они накапливаются в почве, в донных отложениях водоемов, мигрируют по пищевым цепочкам, концентрируются в телах растений и животных (иногда в отношении 1:10000 и выше) и в конце концов неизбежно попадают в организм человека, который сам является элементом биосферы. Таким образом, сбрасывая в биосферу радиоактивные отходы в количествах, меньших ПДК, человек может получить их обратно в сконцентрированных количествах, превышающих ПДК.

 

Перечисленные свойства излучений делящихся материалов указывают на условность концепции ПДК для радиоактивных веществ.

 

Что все-таки можно сделать, чтобы защититься или хотя бы ослабить действие радиоактивного загрязнения?

 

Рожать детей раньше, чтобы накопленная доза у будущих родителей в момент зачатия была меньше.

 

В домах сооружать защитную металлическую прослойку, которая снижала бы уровень радиации в помещениях до естественной - 5,5 мкр/ч. Нужна национальная программа массовой жилой застройки, которая учитывала бы эту необходимость. При промышленных методах строительства удорожание не должно быть большим.

 

Начать выпускать памперсы с защитным металлическим или металлизированным слоем, который защищал бы гонады хотя бы у грудных детей, которые еще лежат в колыбелях.

 

Наверное можно и еще что-нибудь придумать в таком же духе, допустим, детские коляски с защитным слоем и т.д.

 

загрузка...

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.