9.4. радиационный фон

а. Естественные источники радиоактивных излучений

Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации, избежать облучения от большинства из них невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ  облучения называют внутренним.

Земные источники радиации ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть (1/6) вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения.

Космические лучи

Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 микрозивертов (миллионных долей зиверта, 1 зиверт  100 бэр) в год, для людей же, живущих выше 2000 м над уровнем поря, эта величина в несколько раз больше» Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме с высоты 4000 м (максимальная высота, на которой расположены человеческие поселения) до 12000 м (максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров) уровень облучения за счёт космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжает расти при дальнейшем увеличении высоты до 20000 м (максимальная высота полёта сверхзвуковых реактивных самолетов) и выше.

Земная радиация

Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, - калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало от урана-238 и тория-232 - долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения.

Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. В местах проживания основной массы населения они примерно одного порядка. Так, согласно исследованиям, проведенным во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США, примерно 95 \% населения этих стран живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0,3 до 0,6 миллизиверта (тысячных долей зиверта) в год. Но некоторые группы населения получают значительно большие дозы облучения: около 3 \% получает в среднем 1 миллизиверт в год, а около 1,5 - более 1,4 миллизиверта в год. Есть, однако, такие места, где уровни земной радиации намного выше. В Бразилии, недалеко от города Посус-ди-Калдас (шт. Минас-Жерайс), расположенного в 200 км к северу от Сан-Паулу, есть небольшая возвышенность. Как оказалось, здесь уровень радиации в 800 раз превосходит средний и достигает 250 миллизивертов в год. Меньшие уровни радиации были зарегистрированы на морском курорте, расположенном в 600 км к востоку от этой возвышенности. Гуарапари - небольшой город с населением 12000 человек каждое лето становится местом отдыха примерно 30000 курортников. На отдельных участках пляжей зарегистрирован уровень радиации 175 миллизивертов в год. Радиация на улицах города оказалась намного ниже - от 8 до 15 миллизивертов в год, -но все же значительно превышала средний уровень. Сходная ситуация наблюдается в рыбацкой деревушке Меаипе, расположенной в 50 км к югу от Гуарапари. Оба населенных пункта находятся на песках, богатых торием.

По подсчетам Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) при Организации Объединенных Наций (ООН), средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет примерно 350 микрозивертов, т. е. чуть больше средней индивидуальной дозы облучения из-за радиационного фона, создаваемого космическими лучами на уровне моря.

б. Внутреннее облучение

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников ра­диации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.

Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которые образуются под воздействие космической радиации. Остальная часть поступает от источников земного происхождения.

В среднем человек получает около 180 микрозивертов в год за счет калия-40, который организм усваивает вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от укладов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидов ряда тория-232.

Некоторые из них, например нуклиды свннца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения.

Тысячи людей на Крайнем Севере питаются в основном мясом оленя, в котором упомянутые выше радиоактивные изотопы присутствуют в довольно высокой концентрации. Особенно велико содержание полония-210. Эти изотопы попадают в организм оленей зимой при питании лишайниками, в которых накапливаются оба изотопа. Дозы внутреннего облучения человека от полония-210 в этих случаях могут в 35 раз превышать средний уровень. А в другом полушарии люди, живущие в западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец и кенгуру.

Прежде чем попасть в организм человека, радиоактивные вещества, как и в рассмотренных выше случаях, проходят сложный путь в окружающей среде, и это учитывается при оценке доз облучения, полученных от какого-либо источника.

в. Радон

Лишь недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиация является невидимый тяжелый газ (в 7,5 раз тяжелее воздуха) радон, не имеющий вкуса и запаха. Согласно оценке НКДАР ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами распада ответствен за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается в разных точках земного шара. Основную же часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрации радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в на­ружном воздухе. Поступая внутрь помещения тем или иным путем (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон накапливается в нем. В результате в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной радиоактивностью. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом затрудняется выход радиоактивного газа из помещения.

Очень высокие концентрации радона в последнее время регистрируют все чаще. В конце 70-х гг. в Швеции и Финляндии были обнаружены строения, внутри которых концентрация радона в 5000 раз превышала среднюю его концентрацию в наружном воздухе.

Самые распространенные строительные материалы - дерево, кирпич и бетон - выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза, используемые в Советском Союзе и Германии. А некоторые материалы оказались особенно радиоактивными.

В течение нескольких десятков лет в Швеции использовались глиноземы при производстве бетона, с применением которого было построено 350-700 тысяч домов. Затем неожиданно обнаружили, что глиноземы очень радиоактивны. В середине 70-х гг. их применение было резко сокращено, а затем они вовсе перестали использоваться в строительстве. Кальций-силикатный шлак - побочный продукт, получаемый при переработке фосфорных руд и обладающий, как выяснилось, довольно высокой удельной радиоактивностью, применялся в качестве компонента бетона и других строительных материалов в Северной Америке (шт. Айдахо и Флорида) и в Канаде, фосфо-гипс - еще один побочный продукт, образующийся при другой технологии переработки фосфорных руд, -широко применялся при изготовлении строительных блоков, сухой штукатурки, перегородок и цемента. Он дешевле природного гипса, и его применение одобрили защитники окружающей среды, поскольку фосфо-гипс относится к разряду промышленных отходов и, таким образом, его использование помогает сохранить природные ресурсы и уменьшить загрязнение окружающей среды. Только в Японии в 1974 г. строительная промышленность израсходовала 3 млн. такого материала. Однако фосфо-гипс обладает гораздо большей удельной радиоактивностью, чем природный гипс, который он призван был заменить, и люди, живущие в домах, построенных с его применением, подвергаются более интенсивному (на 30\%) облучению, чем жильцы других домов.

Среди других промышленных отходов с высокой радиоактивностью, применявшихся в строительстве, следует назвать кирпич из красной глины - отхода производства алюминия, доменный шлак -отход черной металлургии и зольную пыль, образующуюся при сжигании угля.

Конечно, радиационный контроль строительных материалов заслуживает самого пристального внимания. Однако главный источник радона в закрытых помещениях - грунт. В некоторых случаях дома возводились прямо на старых отвалах горнодобывающих предприятий, содержащих радиоактивные материалы. Так, в США (шт. Колорадо) дома оказались построенными на отходах урановых рудников, во Флориде - на восстановленной после добычи фосфатов территории, в Швеции - на отходах переработки глинозема, в Австралии - на отходах, оставшихся после извлечения радия. Но даже в обычных случаях радон, просачивающийся сквозь пол, представляет собой главный источник радиоактивного облучения населения в закрытых помещениях.

В Хельсинки, столице Финляндии, в домах были обнаружены максимальные концентрации радона, более чем в 5000 раз превосходящие его среднюю концентрацию в наружном воздухе, единственным его источником мог быть только грунт. В Швеции, где при строительстве домов использовали глиноземистые цементы, главной причиной радиации, как показали недавние исследования, является эмиссия радона из земли.

Концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов, как правило, ниже, чем на первом этаже.

Скорость проникновения исходящего из земли радона в помещения определяется толщиной и целостностью (т. е. количеством трещин и микротрещин) межэтажных перекрытий.

Из всего сказанного следует, что после заделки щелей в полу и стенах какого-либо помещения концентрация радона должна уменьшиться. Исследования в этом направлении продолжаются, но некоторые обнадеживающие результаты уже получены. Особенно эффективное средство уменьшения количества радона, просачивающегося через щели в полу, - вентиляционные установки в подвалах. Кроме того, эмиссия радона уменьшается в 10 раз при облицовке стен пластиковыми материалами типа полиамида, поливинилхлорида, полиэтилена или после покрытия стен слоем краски на эпоксидной основе или тремя слоями масляной краски. Даже при оклейке стен обоями скорость эмиссии радона уменьшается примерно на 30\%.

Источниками поступления радона в жилые помещения являются также вода и природный газ. Концентрация радона в обычно используемой воде чрезвычайно мала, но вода из некоторых источников, особенно из глубоких колодцев или артезианских скважин, содержит очень много радона. Однако основная опасность исходит не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона. Обычно люди потребляют большую часть воды в составе пищи и в виде горячих напитков (кофе, чай). При кипячении же воды или приготовлении горячих блюд радон в значительной степени улетучивается, он поступает в организм в основном с не кипяченой водой. Но даже и в этом случае радон очень быстро выводится из организма.

Гораздо большую опасность представляет попадание паров вода с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате. При обследовании домов в Финляндии оказалось, что в среднем концентрация радона в ванной комнате примерно в три раза выше, чем на кухне, и приблизительно в 40 раз выше, чем в жилых комнатах.

Значительному повышению концентрации радона внутри помещений способствуют меры, направленные на экономию энергии. При герметизации помещений и отсутствии проветривания скорость вентилирования помещения уменьшается. Это позволяет сохранить тепло, но приводит к увеличению содержания радона в воздухе.

Такие меры применяют в Швеции, где дома герметизируется особенно тщательно. Долгие года считалось, что в этой стране не существует проблем, связанных с чрезмерным содержанием радона внутри помещений, несмотря на присутствие глинозема в составе строительных материалов; обследование, проведенное в 1956 г., показало, что для беспокойств нет достаточных основания при существовавших в то время скоростях вентилирования помещений. Однако в начале 50-х гг., после проведения кампании за экономию энергии скорости вентилирования помещений в домах уменьшились, а в 50-х и до середины 70-х гг. уменьшались более чем вдвое; как следствие этого концентрация радона внутри домов увеличилась более чем в три раза.

г. Другие источники радиации

Уголь, как и другие природные материалы, содержит ничтожные количества первичных радионуклидов. Последние, извлеченные вместе с углем из недр земли, после сжигания угля попадают в окружающую среду, где могут служить источником облучения.

Хотя концентрация радионуклидов в разных угольных пластах различается в сотни раз, в основном уголь содержит меньше радионуклидов, чем земная кора в среднем. Но при сжигании угля большая часть его минеральных компонентов спекается в шлак или золу, куда и попадают радиоактивные вещества. Большая часть золы и шлаки остаются на дне топки электросиловой станции. Однако более легкая зольная пыль уносится тягой в трубу электростанции.

Облака, извергаемые трубами тепловых электростанций, приводят к дополнительному облучению людей, а оседая на землю, частички могут вновь вернуться в воздух в составе пыли.

Еще один источник облучения населения - термальные водоемы. Некоторые страны эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды для производства электроэнергии и отопления домов; один такой источник вращает турбины электростанции в г. Лардерелло в Италии с начала нашего века. Измерения эмиссии радона на этой и еще двух, значительно более мелких, электростанциях показали, что на каждый гигаватт-год вырабатываемой ими электроэнергии приходится ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза, в три раза больше аналогичной дозы облучения от электростанций, работающих на угле.

Добыча фосфатов ведется в разных местах земного шара; они используются главным образом для производства удобрений, которых в 1977 г. во всем мире было получено около 30 млн. т. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран, присутствующий в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, а содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые продукты, радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обыкновенно незначительным, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или если содержащие фосфаты вещества скармливают скоту. Такие вещества широко используются в качестве кормовых добавок, что может привести к значительному повышению содержания радиоактивности в молоке.

За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Источники, использующиеся в медицине

В настоящее время основную дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации.

Наиболее распространенным видом излучения, применяющимся в диагностических целях, являются рентгеновские лучи.

Со времени открытия рентгеновских лучей самым значительным достижением в разработке методов рентгенодиагностики стала компьютерная томография. Этот метод находит все более широкое применение. В Швеции за период с 1973 по 1979 г. число обследований с помощью этого метода возросло в сотни раз. Его применение при обследованиях почек позволило уменьшить дозы облучения кожи в 5 раз, яичников - в 25, семенников - в 50 раз по сравнению с обычными методами.

Радиоизотопы используются для исследования различных процессов, протекающих в организме, и для локализации опухолей. За последние 30 лет их применение сильно возросло, и все же она и сейчас применяются реже, чем рентгенологические обследования.

Средняя эффективная эквивалентная доза, получаемая от всех источников облучения в медицине, составляет примерно половину средней дозы от естественных источников.

Ядерные взрывы

За последние 40 лет каждый из нас подвергался облучению от •радиоактивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов. Речь идет не о тех радиоактивных осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 г., а об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в атмосфере.

Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем: около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу (следующий слой атмосферы, находящийся на высоте 10-50 км), где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается; облучение человека дает лишь небольшое число радионуклидов. Ожидаемую коллективную эффективную, эквивалентную дозу облучения населения от ядерных взрывов, превышающую 1\%, дают только четыре изотопа; углерод-14, цезий-137, цирконйй-95 и стронций-90. Доза облучения за счет этих и других радионуклидов различается в разные периоды времени после взрыва, поскольку они распадаются с различной скоростью. Так, цирконий-95, период полураспада которого составляет 64 суток, уже не является источником облучения. Цезий-137 и стронций- 90 имеют периоды полураспада 30 лет, поэтому они будут давать облучение приблизительно до конца этого века. И только углерод-14, у которого период полураспада равен 5730 годам, будет оставаться источников радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном будущем: к 2000 г. он потерял лишь 7 \% своей активности.

Годовые дозы облучения четко перекликаются с испытаниями ядерного оружия в атмосфере; их максимум проходится на те же периоды. В 1963 г. коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила 7\% дозы облучения от естественных источников, в 1966 г. она уменьшилась до 2\%, а в начале 80-х - до 1\%. Если испытания в атмосфере проводиться не будут, то годовые дозы облучения станут все меньше и меньше.

К 1980 г. человечество получило лишь 12\% дозы, остальную часть оно будет получать еще миллионы лет.

Атомная энергетика

Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее время они дают весьма незначительное суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

Атомные электростанции являются лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап - производство ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл, как правило, захоронением радиоактивных отходов.

Примерно половина всей урановой руды добывается открытым способом, другая - шахтным. Добытую руду везут на обогатительную фабрику, обычно расположенную неподалеку. И рудники, и обогатительные фабрики служат источником загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Если рассматривать лишь непродолжительные периоды времени, то можно считать, что почти все загрязнение связано с местами добычи урановой руды. Обогатительные фабрики создают проблему долговременного загрязнения: в процессе переработки руды образуется огромное количество отходов-«хвостов». Вблизи действующих обогатительных фабрик (в основном в Северной Америке) уже скопилось 120 млн. т отходов, и если положение не изменится, к концу века эта величина возрастет до 500 млн., т.

Эти отходы будут оставаться радиоактивными в течение миллионов лет, когда фабрика давно перестанет существовать. Таким образом, отходы являются главным долгоживущим источником облучения населения, связанным с атомной энергетикой. Однако их вклад в облучение можно значительно уменьшить, если отвалы заасфальтировать или покрыть их поливинилхлоридом. Конечно, покрытия необходимо будет регулярно менять.

Урановый концентрат, поступающий с обогатительной фабрики, подвергается дальнейшей переработке и очистке и на специальных заводах превращается в ядерное топливо. В результате такой переработки образуются газообразные и жидкие радиоактивные отходы, однако дозы облучения от них намного меньше, чем на других стадиях ядерного топливного цикла.

После этого ядерное топливо готово к использованию в ядерном реакторе. Существует пять основных типов энергетических реакторов:

• водо-водяные реакторы с водой под давлением;

• водо-водяные кипящие реакторы, разработанные в США и наиболее распространенные в настоящее время;

• реакторы с газовым охлаждением, разработанные и применяющиеся в Великобритании и Франции;

• реакторы с тяжелой водой, широко распространенные в Канаде;

• водографитовые канальные реакторы, эксплуатируемые в СССР и России.

Кроме реакторов этих пяти типов в Европе и Россия имеются также четыре реактора-размножителя на быстрых нейтронах, которые представляют собой ядерные реакторы следующего поколения.

Величина радиоактивных выбросов у разных реакторов колеблется в широких пределах: не только от одного типа реактора к другому к не только для разных конструкций реактора одного и того же типа, но и для двух разных реакторов одной конструкции. Выбросы могут существенно различаться даже для одного и того же реактора в разные годы, потому что различаются объемы текущих ремонтных работ, во время которых и происходит большая часть выбросов.

В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению количества выбросов из ядерных реакторов, несмотря на увеличение мощности АЭС. Частично это связано с техническими усовершенствованиями, с введением более строгих мер по радиационной защите.

В мировом масштабе примерно 10\% использованного на АЭС ядерного топлива направляется на переработку для извлечения урана и плутония с целью повторного их использования. Сейчас имеются лишь три завода, где занимаются такой переработкой в промышленном масштабе: в г. Маркуле и Ла-Аге (Франция) и в г. Уиндскейле (Великобритания). Самым чистым является завод в Маркуле, на котором осуществляется особо строгий контроль, поскольку его стоки попадают в реку Рону. Отходы двух других заводов попадают в море, причем завод в Уиндскейле является более существенным источником загрязнения, хотя основная часть радиоактивных материалов попадает в окружающую среду не при переработке, а в результате коррозии емкостей, в которых ядерное топливо хранится до переработки.

НКДДР ООН не оценивал ожидаемых доз облучения от последней стадии топливного цикла - захоронения высокоактивных отходов АЭС, но в соответствии с материалами по программе «Международная оценка ядерного топливного цикла» за 1979 г. сделана попытка предсказать будущее радиоактивных материалов, захороненных под землей. Оценки специалистов показали, что заметное количество радиоактивных веществ достигнет биосферы лишь спустя 105 + 106 лет.

При нормальной работе всех звеньев ядерного цикла средние дозы, получаемые всем населением, и особенно живущим вблизи объектов, малы по сравнению с дозами, от естественных источников и составляют лишь 1\% естественного фона. НКАДР, однако, считает, что нельзя прогнозировать уровень аварийных выбросов.

Ниже приводится таблица, иллюстрирующая среднегодовые эффективные эквивалентные дозы облучения от естественных и техногенных источников радиации.

Таблица 9.

д. Действие радиации на человека

Радиация по своей природе вредна для жизни. Даже малые дозы облучения могут вызвать рак или привести к генетическим изменениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и быть причиной скорой гибели организма.

Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение несколько часов или дней. Раковые заболевания проявляются спустя много лет после облучения – как правило, не ранее через одно-два десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, проявляются лишь в следующем или более поздних поколениях.

В то время как идентификация быстро проявляющихся (острых) последствий от действия больших доз облучения не составляет труда, обнаружить, отдаленные последствия от. малых доз облучения почти всегда очень трудно. Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти много времени. Но далее обнаружив какие-то эффекты, требуется доказать, что они связаны с действием радиации, поскольку рак и повреждения генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

Чтобы вызвать острое поражение организма, дозы облучения должны превышать определенный уровень, но нет оснований считать, что как правило действует для таких последствий как рак или повреждение генетическою аппарата. По крайней мере теоретически для этого достаточно самой малой дозы. Однако никакая доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при относительно больших дозах облучения далеко не все люди обречены на эти болезни.

Острое поражение

Большое количество сведений, приводимых в докладе НКДАР ООН, было получено при анализе результатов применения лучевой терапии для лечения рака. Многолетний опыт позволил медикам получить обширную информацию о реакции тканей человека на облучение. Эта реакция для разных органов и тканей оказалась неодинаковой. Величина же дозы, определяющая тяжесть поражения организма, зависит от того, когда получает ее организм - сразу или в. несколько приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием.

Во всяком случае, очень большие дозы облучения порядка 100 Гр (10000 бэр для γ-облучения) вызывают столь серьезные поражения центральной нервной системы, что смерть, как правило, наступает в течение нескольких часов или дней. При дозах облучения от 10 до 50 Гр при облучении всего тела поражение центральной нервной системы может не привести к летальному исходу, однако облученный человек, вероятно, умрет через одну-две недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. При еще меньших дозах может не произойти серьезных повреждений желудочно-кишечного тракта или организм с ними справится, и тем не менее смерть может наступить через один-два месяца с момента облучения из-за разрушения клеток красного костного мозга - главного компонента кроветворной системы организма; от дозы в 3-5 Гр при облучении всего тела умирает примерно половина всех облученных.

Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы при облучении и теряют способность нормально функционировать уже при дозах 0,5-1 Гр. К счастью, они обладают замечательной способностью к регенерации, и если доза облучения не настолько велика, чтобы вызвать повреждения всех клеток, кроветворная система может полностью восстановить свои функции. Если же облучению подверглось не все тело, а его часть, то уцелевших клеток мозга бывает достаточно для полного возмещения поврежденных клеток.

Репродуктивные органы и глаза также отличаются повышенной чувствительностью к облучению. Однократное облучение семенников при дозе всего лишь в 0,1 Гр приводят к временной стерильности у мужчин, а дозы свыше 2 Гр могут привести к постоянной стерильности: лишь через много лет семенники вновь будут продуцировать полноценную сперму. Семенники являются единственным исключением из общего правила: суммарная доза облучения, полученная в несколько приемов, для них более опасна, чем та же доза, полученная за один прием. Яичники гораздо менее чувствительны к действию радиации, по крайней мере, у взрослых женщин. Однако однократная доза в 3 Гр приводит к их стерильности, хотя еще / большие дозы при дробном облучении не сказываются на способности к деторождению.

Наиболее уязвимая для радиации часть глаза - хрусталик. Помутнение хрусталика может образоваться при дозах облучения 2 Гр и менее. Более тяжелая форма поражения глаза - прогрессирующая катаракта - наблюдается при дозах около 5 Гр. Показано, что даже профессиональное облучение, связанное с рядом работ, вредно для глаз: дозы от 0,5 до 2 Гр, полученные в течение 10-20 лет, приводят к увеличению плотности и помутнению хрусталика.

Большинство тканей взрослого человека относительно мало чувствительны к действию радиации. Почки выдерживают без особого для себя вреда суммарную дозу около 23 Гр, полученную в течение пяти недель, печень - по меньшей мере 40 Гр за месяц, мочевой пузырь - 55 Гр за четыре недели, а зрелая хрящевая ткань - до 70 Гр. Легкие - чрезвычайно сложный орган - гораздо более уязвимы, а в кровеносных сосудах существенные изменения могут происходить уже при относительна небольших дозах.

Облучение в терапевтических дозах, как и всякое другое облучение, может вызвать заболевание раком в будущем или привести к неблагоприятным генетическим последствиям. Однако облучение в терапевтических целях применяют именно для лечения рака, когда человек смертельно болен, а поскольку пациенты в среднем довольно пожилые люди, вероятность того, что они будут иметь детей, также относительно мала. Однако далеко не так просто оценить, насколько велик этот риск при гораздо меньших дозах облучения, которые люди получают в своей повседневной жизни и на работе.

Рак

Рак - наиболее серьезное из всех последствий облучения человека малыми дозами. Действительно, обширные обследования, охватившие около 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 г., показали, что рак является единственной причиной повышенной смертности в этой группе населения.

Оценки НКДАР ООН риска заболевания раком в значительней мере опираются на результаты обследования людей, переживших атомную бомбардировку. Комитет использует и другие материалы, в том числе сведения о частоте заболевания раком среди жителей островов в Тихом океане, где произошло выпадение радиоактивных осадков после ядерных испытаний в 1954 г., среди рабочих урановых рудников и среди лиц, прошедших курс лучевой терапии. Но материалы по Хиросиме и Нагасаки - это единственный источник сведений, отражающий результаты тщательного обследования в течение 30 лет многочисленной группы ладей всех возрастов, которые подверглись более или менее равномерному облучению всего тела.

Несмотря на все эти исследования, оценка вероятности заболевания ладей раком а результате облучения не вполне надежна. Имеются полезные сведения, полученные при экспериментах на животных, однако они не могут в полной мере заменить сведения о действии радиации на человека. Для того чтобы оценка риска заболевания человека раком была достаточно надежна, полученные в результате обследования сведения должны удовлетворять ряду условий. Во-первых, должна быть известна величина поглощенной дозы. Излучение должно равномерно попадать на все тело либо по крайней мере на ту его часть, которая изучается в настоящий момент. Во-вторых, облученное население должно регулярно проходить обследования в течение десятилетий, чтобы успели проявиться все виды раковых заболеваний. В-третьих, диагностика должна быть достаточно качественной. Очень важно также иметь «контрольную» группу людей, сопоставимую во всех отношениях (кроме самого факта облучения) с группой лиц, за которой ведется наблюдение, чтобы выяснять частоту заболевания раком без облучения. Обе эти группы должны быть достаточно многочисленны, чтобы полученные данные были статистически достоверны. Ни один из имеющихся материалов полностью не удовлетворяет всем этим требованиям.

Существенная неопределенность состоит в том, что почти все данные о частоте заболевания раком в результате облучения получены при обследовании людей, получивших относительно большие дозы облучения - 1 Гр и более. Имеется немного сведений о последствиях облучения при дозах, связанных с некоторыми профессиями, и совсем отсутствуют данные о действии доз облучения, получаемых населением Земли в повседневной жизни. Поэтому остается такой способ оценки риска населения при малых дозах облучения, как экстраполяция оценок ряска при .больших дозах (уже не вполне надежных) в область малых доз облучения.

НКДАР ООН, так же как и другие учреждения, занимающиеся исследованиями в этой области, в своих оценках опирается на два основных допущения. Согласно первому - не существует никакой пороговой дозы, за которой отсутствует риск заболевания раком, т, е. любая сколь угодно малая доза увеличивает вероятность заболевания раком человека, получившего эту дозу, (всякая дополнительная доза облучения еще более увеличивает эту вероятность). Второе допущение заключается в том, что вероятность, или риск, заболевания возрастает прямо пропорционально дозе облучения: при удвоении дозы риск удваивается, при получении трехкратной дозы утраивается и т. д. НКДАР полагает, что при таком допущении возможна переоценка риска в области малых доз, но вряд ли возможна его недооценка.

Согласно имеющимся данным, первыми в группе раковых заболевания, поражающих население в результате облучения, стоят лейкозы (paк. крови). Они вызывают гибель людей в среднем через 10 лет с момента облучения - гораздо раньше, чем другие виды раковых заболеваний. По оценкам НКДДР ООН, от каждой дозы облучения в I Гр в среднем два человека из тысячи умрут от лейкозов. Другими словами, если кто-либо получит дозу I Гр при облучении всего тела, при котором страдают клетки красного костного мозга, то существует один шанс из 500, что этот человек умрет в дальнейшем от лейкоза.

Самым распространенными видами рака, вызванными действием радиации, оказались рак молочной железы и рак щитовидной железы. По оценкам НКДАР, примерно у десяти человек из тысячи облученных отмечается рак щитовидной железы, а у десяти женщин из тысячи - рак молочной железы.

Однако обе разновидности рака в принципе излечимы, а смертность от рака щитовидной железы особенно низка. Поэтому лишь пять женщин из тысячи, вероятно, умрут от рака молочной железы на каждый грэй облучения и лишь один человек из тысячи облученных, вероятно, умрет от рака щитовидной железы.

Рак легких, напротив, приводит к смертельному исходу. Он тоже принадлежит к распространенным разновидностям раковых заболеваний среди облученных групп населения.

Рак других органов и тканей, как оказалось, встречается среди облученных групп населения реже. Согласно оценкам НКДАР ООН, вероятность умереть от рака желудка, печени ила толстой кишки составляет примерно 1/1000 на каждый грэй средней индивидуальной дозы облучения, а риск возникновения рака костных тканей, пищевода, тонкой кишки, мочевого пузыря, поджелудочной железы, прямой кишки и лимфатических тканей еще меньше и составляет примерно от 0,2 до 0,5 на каждую тысячу и на каждый грэй средней индивидуальной дозы облучения.

Среда детей, облученных в период внутриутробного развития в Хиросиме и Нагасаки, также пока не обнаружено повышенной склонности к заболеванию раком.

Однако есть ряд сложных вопросов, требующих изучения. Радиация, например, может оказать действие на разные химические я биологические агенты, что может приводить и дополнительному увеличению частоты заболевания раком. Этот вопрос важен, так как радиация присутствует всюду, а в нашей жизни много разнообразных агентов, которые могут с ней взаимодействовать. НКДАР ООН провел предварительный анализ данных, охватывающий большое число таких агентов. Серьезные доказательства были получены для табачного дыма. Оказалось, что шахтеры урановых рудников из числа курящих заболевают раком гораздо чаще.

Кроме того, высказывались предположения, что облучение, возможно, ускоряет процесс старения и таким образом уменьшает продолжительность жизни. НКДАР рассмотрел все данные в пользу такой гипотезы, но не обнаружил достаточно убедительных доказательств, подтверждающих ее, как для человека, так и для животных при умеренных и малых дозах, получаемых при хроническом облучении.

Генетические последствия облучения

Изучение генетических последствий облучения связано с еще большими трудностями, чем в случае рака. Во-первых, очень мало известно о том, какие повреждения, возникают в генетическом аппарате человека при облучении; во-вторых, полное выявление всех наследственных дефектов происходит лишь на протяжении многих поколений; и, в-третьих, как и в случае рака, эти дефекты невозможно отличить от тех, которые возникли совсем по другим причинам.

Среди более чем 27000 детей, родители которых получили относительно большие дозы во время атомных бомбардировок Хиросимы и Haгасаки, были обнаружены лишь две вероятные мутации, а среди примерно такого же числа детей, родители которых получили меньшие дозы, не отмечено ни одного такого случая.

Несколько настораживает сообщение о том, что у людей, получающих малые избыточные дозы облучения, действительно наблюдается повышенное содержание клеток крови с хромосомными нарушениями. Это явление при чрезвычайно низком уровне облучения было отмечено у жителей курортного города Бадгастайн в Австрии и среди медицинского персонала, обслуживавшего радоновые источники с целебными свойствами. Среда персонала АЭС в ФРГ, Великобритании и США, который получает дозы, не превышающие предельно допустимого уровня, также обнаружены хромосомные аномалии.