Основы радиационной биологии. Основные биологические

Основы радиационной биологии. Основные биологические эффекты радиации
(Кашпаров В.А.)
Назначение: лектор должен
представить краткое изложение основных сведений, касающихся радиобиологии
человека, а также об основных биологических эффектах радиации.
Цели: по завершении лекции слушатели будут:
знать историю становления и развития радиационной биологии человека;
знать основные дозиметрические единицы;
иметь представление об эффектах радиации;
понимать последствия радиационного воздействия;
знать механизмы биологических процессов в клетках человека, нарушение которых
может привести к негативным последствиям.
Продолжительность: 90 минут.
Рекомендуемая литература:
1. Алексахин Р.М., Булдаков Л.А., Губанов В.А. и др. Крупные радиационные аварии:
последствия и защитные меры/М., ИздАТ, 2001. – 752 с.
2. Интернет-сайт Российско-белорусского информационного центра по проблемам
преодоления последствий Чернобыльской Аварии. Режим доступа: http://rbic.ibrae.ru/RBIC/
3. Интернет-сайт
Филиала
«Белорусского
отделения
Российско-белорусского
информационного центра по проблемам последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС»
РНИУП «Институт радиологии» МЧС Республики Беларусь. Режим доступа: http://www.rbic.by/
4. Медицинские последствия Чернобыльской аварии и специальные программы
здравоохранения/Доклад экспертной группы «Здоровье» Чернобыльского форума
ООН/Редакторы англ. изд.: Беннетт Б., Репачоли М., Карр Ж.Редакторы англ. изд.: Балонов
М./ВОЗ, 2006.
5. Наследие Чернобыля: медицинские, экологические и социально-экономические
последствия и рекомендации правительствам Беларуси, Российской Федерации и
Украины/Чернобыльский форум: 2003-2005. Второе, исправленное издание. Режим доступа:
http://www.who.int/ionizing_radiation/chernobyl/chernobyl_digest_report_RUS.pdf, 2005.
6. Чернобыль: истинные масштабы аварии/ Совместный пресс-релиз ВОЗ, МАГАТЭ,
ПРООН. Режим доступа: http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2005/pr38/ru, 2005.
7. Шандала Н.К., Коренков Т.П., Котенко К.В. и др. Глобальные и аварийные выпадения
Cs-137 и Sr-90/Москва, Медицина, 2009. – 208 с.
8. Preliminary Dose Estimation from the nuclear accident after the 2011 Great East Japan
Earthquake
and
Tsunami/WHO,
May
2012.
Режим
доступа:
http://www.who.int/ionizing_radiation/en/
9. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Режим доступа:
http://www.unscear.org/
1
Презентация с комментариями:
Несмотря на то, что человек постоянно находится в сфере действия ионизирующего
излучения, которое складывается из космических лучей, а также излучения радона и других
присутствующих в земной коре радионуклидов, эффекты ионизирующего излучения оставались
неизвестными до тех пор, пока не были разработаны искусственные источники излучения.
2
История изучения радиации отсчитывается с 1895 г., когда Рентген объявил об открытии
«нового типа лучей», которые могут проникать сквозь тело человека и выявлять переломы
костей. Первый радиографический аппарат был создан в январе 1896 г.
Антуан Анри Беккерель открыл естественную радиоактивность урана (1896 г.), за что
получил в 1903 г. Нобелевскую премию по физике вместе с Марией и Пьером Кюри.
В 1901 г. было сделано первое сообщение о повреждающем действии радиации: была
установлена связь тяжелого ожога кожи с облучением от флакона радия, который Беккерель
получил от мадам Кюри и носил в кармане жилета.
3
О первом случае индуцированного радиацией рака кожи, который развился на руке
рентгенолога, сообщалось в 1902 г.
Первый случай лейкоза, связанный с воздействием ионизирующего излучения, был
описан в 1911 г.
В 1920-х годах была установлена связь саркомы костной ткани с пероральным
поступлением большого количества радия у женщин, расписывавших циферблаты часов.
В 1930-х годах в качестве диагностического контрастирующего средства (в том числе –
при проведении церебральной ангиографии) широко использовался торотраст, коллоидный
раствор диоксида тория. Торотраст задерживается в организме, накапливается в печени и
приводит к развитию рака печени и лейкоза.
Первые сообщения о высокой заболеваемости лейкозом среди радиологов появились в
1940-х годах, а в 1950-х годах в аналитических исследованиях уже сообщалось о повышении
частоты злокачественных новообразований, связанной с применением радиации в медицинских
целях.
К сожалению, и Мария, и Ирена Кюри умерли от лейкоза, вызванной длительным
воздействием ионизирующего излучения при проведении их исследований.
4
Изучение медицинских последствий атомной бомбардировки в Японии, начатое в 1950-е
годы, позволило заложить основы для разработки современных принципов радиационной
защиты.
Когда ионизирующее излучение воздействует на биологические системы, энергия
передается в систему в соответствии с фундаментальными физическими принципами.
Следствием депонирования энергии является ионизация или возбуждение.
Возбуждение происходит в том случае, если альфа- или бета-частицы или гамма-фотоны
переносят такое количество энергии, которого оказывается достаточно для перемещения одного
из электронов с внутренней орбитальной оболочки на внешнюю.
Ионизация происходит в том случае, если альфа- или бета-частицы или же гаммафотоны переносят такое количество энергии, которого оказывается достаточно, чтобы
«выбить» один из электронов с оболочки атома-мишени. Каждое ионизирующее событие
приводит к образованию пары ионов, состоящей из свободного электрона и позитивно
заряженного остатка атома.
Ионизация является основным механизмом, посредством которого запускается цепь
событий, приводящих к лучевому повреждению живых тканей.
5
Поглощение энергии ионизирующего излучения вызывает повреждение молекул
посредством прямого и косвенного действия.
При прямом действии повреждение является результатом ионизации атомов ключевых
молекул в биологических системах. Это служит причиной инактивации или функционального
изменения молекулы. Косвенное действие включает образование активных свободных
радикалов, токсическое действие которых на ключевую молекулу приводит к развитию
биологических последствий.
Поглощение энергии, достаточной для удаления электрона с орбиты, может приводить к
разрывам связей. Ионизирующее излучение + RH  R- + H+ . Может происходить возбуждение
атомов в ключевых молекулах, что также приводит к разрывам связей. В этом случае энергия
может передаваться вдоль молекулы до участка со слабой связью, где и происходит разрыв.
Могут иметь место также таутомерные сдвиги, когда энергия возбуждения может вызвать
преобладание одной из молекулярных форм.
OH
O
I
II
R—C=NH

R—C= NH2
имидол (энол)
амид (кетол)
6
Имидол и амид являются таутомерами, которые находятся в равновесии с
преобладанием амида (кетола). В форме амида молекула реагирует по соответствующей
биохимической цепи. Введение энергии возбуждения сдвигает равновесие в сторону
образования имидола (энола). Это вызывает прекращение реакции или неправильное
считывание активного сайта энзима в цепи взаимодействий.
Косвенное действие включает передачу энергии атому с последующим его “распадом”
на определенные разновидности свободных радикалов. Свободный радикал является
электрически нейтральным атомом с неспаренными электронами на орбитали (незанятыми
орбитальными позициями). Радикалы характеризуются электрофильностью и высокой
реагирующей способностью. Поскольку преобладающей молекулой в биологических системах
является вода, она обычно и является промежуточным звеном при образовании и
распространении свободных радикалов.
Молекула воды поглощает энергию и диссоциирует на два радикала с неспаренными
электронами на валентном слое. Они обозначаются символами H0 и OH0:
H-O-H  H+ + OH- (ионизация)
7
H-O-H  H0+OH0
(свободные радикалы)
Свободные радикалы легко рекомбинируют, достигая электронной и орбитальной
нейтральности. Однако когда их много, как это бывает при воздействии излучения высокой
плотности, орбитальная нейтральность может быть достигнута путем димеризации водородного
радикала (H2) и образования токсичной перекиси водорода (H2O2). Радикал может быть также
перенесен на органическую молекулу в клетке.
Присутствие растворенного кислорода может модифицировать реакцию, способствуя
образованию новых разновидностей свободных радикалов, отличающихся большей
стабильностью и большей продолжительностью жизни.
H0+O2  HO20 (гидропероксидный свободный радикал)
R0+O2 RO20 (органический пероксидный свободный радикал)
Перенос свободного радикала на биологическую молекулу может привести к
разрушительным последствиям, таким как разрыв связи или инактивация ключевых функций.
Кроме того, органические пероксидные свободные радикалы могут перемещаться от молекулы
8
к молекуле, вызывая повреждение при каждом столкновении. Таким образом, результирующий
эффект может оказаться кумулятивным, превышающим последствия единичных ионизаций или
разрывов.
Сроки существования простых свободных радикалов (H0 или OH0) очень невелики –
порядка 10-10 секунд. Будучи высоко реактивными, они существуют недостаточно долго для
того, чтобы мигрировать с места их образования к клеточному ядру. Однако производные
кислорода, такие как гидропероксидный свободный радикал, с трудом превращаются в
нейтральные формы. Эти более стабильные радикалы имеют достаточную продолжительность
жизни, которая позволяет им проникнуть в ядро и вызвать там серьезные повреждения.
Прямой эффект является главной причиной повреждения в реакциях, индуцированных
излучением с высокой ЛПЭ, например, альфа-частицами и тяжелыми ионами. Поглощение
энергии, достаточной для удаления электрона, может привести к образованию разрывов связей.
Косвенное действие преобладает при воздействии излучения с низкой ЛПЭ, каковым
являются рентгеновское и гамма-излучение.
9
В живых клетках присутствует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая
кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Они представляют собой сложные
макромолекулы, состоящие из пуриновых и пиримидиновых оснований, которые «нанизаны»
на остов из чередующихся молекул сахаров и монофосфатов.
Основания – это соединения, включающие азотистое кольцо: аденин, гуанин, цитозин,
тимидин и урацил. Сахара представлены дезоксирибозой или рибозой; причем присутствие в
молекуле сахаров пяти атомов углерода является уникальным свойством нуклеиновых кислот.
Существуют весомые аргументы в пользу того, что именно нуклеиновые кислоты, особенно
ДНК, служат главной мишенью при воздействии на клетку ионизирующего излучения.
Ионизирующе излучение индуцирует множество разнообразных повреждений ДНК.
Эффекты радиации варьируют от полных разрывов нуклеотидных цепочек ДНК до точечных
мутаций, которые, в сущности, представляют собой индуцированные излучением химические
изменения в нуклеотидах, не влияющие на целостность основной структуры.
10
Считается, что с наибольшей вероятностью к появлению хромосомных аберраций и к
гибели клетки могут привести разрывы двух нитей ДНК, особенно в тех случаях, когда они не
восстанавливаются, или когда два разрыва расположены близко друг к другу.
Существуют активные ферментативные процессы репарации, которые позволяют
восстановить как повреждение оснований, так и разрывы нитей ДНК.
Основной механизм репарации ДНК включает три стадии:
1.
Поврежденный участок нити ДНК распознается и элиминируется
ферментом эндонуклеазой, который запускает гидролиз фосфодиэфирных связей между
поврежденными нуклеотидами и остальной частью молекулы, оставляя дефект в
молекуле ДНК. Этот процесс известен под названием иссечения.
2.
ДНК-полимераза
заполняет
дефект,
восстанавливая
исходную
последовательность путем считывания информации с неповрежденной нити. Этот
процесс называется ресинтез.
3.
Заполненный дефект скрепляется ДНК-лигазой, которая завершает процесс
реконструкции ДНК.
11
Остаточные невоссоединенные разрывы двух нитей ДНК гибельны для клетки, тогда как
неправильно соединенные разрывы могут привести к значительным мутагенным последствиям.
Во многих случаях результатом неправильного восстановления ДНК совершенно очевидно
являются делеции и реаранжировки ДНК. Такие крупномасштабные изменения в структуре
ДНК характерны для большинства индуцированных ионизирующим излучением мутаций.
Токсические эффекты низких и средних доз облучения (гибель клетки, мутагенез,
злокачественное перерождение) являются следствием повреждения ДНК данной клетки.
Клеточное ядро содержит хромосомы, которые, в свою очередь, содержат гены,
контролирующие соматическую и репродуктивную активность клетки. Эти хромосомы состоят
из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), макромолекулы, несущей генетическую
информацию. Это крупная, скрученная плотной спиралью молекула, которая отличается
высокой чувствительностью к лучевому повреждению.
12
Ионизирующее излучение может вызывать структурные изменения с полным разрывом
хромосом и последующим формированием аберрантных форм, таких как:
Дицентрики
Транслокации
Ацентрические фрагменты
13
Пролиферация недифференцированных растущих клеток осуществляется путем деления.
Время жизни одного поколения клетки, которое проходит от одного клеточного деления до
следующего, известное под названием клеточного цикла, зависит от вида животных, типа
ткани, возраста, а также от воздействия окружающей среды. Деление клетки осуществляется в
виде митоза.
Клеточный цикл можно разделить на фазы:
G1 (gap = интервал), S (synthesis = синтез), G2 (gap = интервал) и M (mitosis = митоз).
Клетки, не растущие активно, занимают пятую фазу, известную как G0.. Клетки в фазе G0
часто могут вступать в активный цикл под воздействием стимулирующих стрессовых факторов
окружающей среды.
Фазы клеточного цикла G0, G1, S и G2 объединяют под названием интерфазный период.
Все живые клетки рано или поздно вступают в клеточный цикл. Неделящиеся клетки
обычно остаются в фазе G0 на протяжении всей своей жизни. В то же время, клетки быстро
обновляющихся систем непрерывно проходят все фазы цикла и производят новые клетки для
поддержания гомеостаза организма.
Клетки, проходящие фазу деления (М), обычно наиболее чувствительны к
повреждающему действию ионизирующего излучения. Исключение составляют лимфоциты и
часть стволовых клеток костного мозга, для которых характерна гибель в интерфазе. Эти
клетки разрушаются очень низкими дозами радиации, даже когда они не находятся в состоянии
деления. Причина такой повышенной чувствительности полностью не установлена.
14
Клетки наиболее уязвимы в поздней интерфазе (G2) в течение периода, непосредственно
предшествующего М фазе, а также в течение М фазы.
Более высокая резистентность клеток наблюдается в S фазе и поздней G1 фазе, а также в
фазе G0. Резистентность в S фазе может быть обусловлена присутствием синтетических
ферментов, способных быстро восстанавливать разрывы ДНК. В то же время вероятность
возникновения мутаций в клетках возрастает во время S фазы или непосредственно перед ее
началом.
После радиационного воздействия митоз может задерживаться или подавляться.
Дозозависимая ингибиция митоза особенно характерна для активно пролиферирующих
клеточных систем. Такая ингибиция происходит приблизительно за 40 минут до профазы
митотического цикла, в тот момент, когда хромосомы уже дискретны, но разделения ядерной
мембраны еще не произошло. Облучение после прохождения этой переходной точки не
задерживает митоз. Задержки в митозах могут служить причиной глубоких изменений
клеточной кинетики, что приводит к истощению всех популяций. Это основной механизм,
лежащий в основе поздних клинических изменений, которые наблюдаются при развитии
гематологического и желудочно-кишечного синдромов после облучения всего тела.
Митоз не может начаться до тех пор, пока не будут восстановлены повреждения ДНК
(задержка митоза).
15
Клетки наиболее уязвимы в поздней интерфазе (G2) в течение периода, непосредственно
предшествующего М фазе, а также в течение М фазы.
Более высокая резистентность клеток наблюдается в S фазе и поздней G1 фазе, а также в
фазе G0. Резистентность в S фазе может быть обусловлена присутствием синтетических
ферментов, способных быстро восстанавливать разрывы ДНК. В то же время вероятность
возникновения мутаций в клетках возрастает во время S фазы или непосредственно перед ее
началом.
После радиационного воздействия митоз может задерживаться или подавляться.
Дозозависимая ингибиция митоза особенно характерна для активно пролиферирующих
клеточных систем. Такая ингибиция происходит приблизительно за 40 минут до профазы
митотического цикла, в тот момент, когда хромосомы уже дискретны, но разделения ядерной
мембраны еще не произошло. Облучение после прохождения этой переходной точки не
задерживает митоз. Задержки в митозах могут служить причиной глубоких изменений
клеточной кинетики, что приводит к истощению всех популяций. Это основной механизм,
лежащий в основе поздних клинических изменений, которые наблюдаются при развитии
гематологического и желудочно-кишечного синдромов после облучения всего тела.
Митоз не может начаться до тех пор, пока не будут восстановлены повреждения ДНК
(задержка митоза).
16
Согласно закону Bergonié-Tribondeau (1906), радиочувствительность тканей зависит от
ряда факторов. По мнению первых радиобиологов, реакция на облучение в тканях является
определяется:
•
большим количеством недифференцированных клеток в ткани;
•
большим количеством активно делящихся клеток;
•
продолжительностью времени, в течение которого клетки остаются в состоянии
активной пролиферации.
Остается непонятным, почему отсутствие дифференцировки клеток приводит к их
повышенной радиочувствительности. Было показано, что недифференцированные клетки или
клетки, находящиеся в процессе дифференцировки, легко погибают под действием облучения.
Продолжительность времени, в течение которого клетки остаются в состоянии активной
пролиферации, соотносится с числом делений в интервале между наиболее незрелой стадией и
стадией конечной зрелости. Чем дольше клетки остаются в состоянии активной пролиферации,
тем больше их чувствительность к облучению.
Во многих типах клеток повреждение, вызванное облучением, приводит к гибели только
в том случае, если клетка вступает в митоз, однако отдельные виды клеток, например,
лимфоциты или яйцеклетки на определенных стадиях развития, гибнут при облучении их в
17
интерфазе, что, наиболее вероятно, происходит в результате индуцированного радиацией
повреждения клеточных мембран.
Биологические мембраны служат высоко специфичными посредниками между клеткой
(или ее органеллами) и окружающей средой. Индуцированные облучением изменения внутри
липидных бислоев мембраны могут нарушать функционирование ионных помп (насосов). Это
может происходить в результате изменения вязкости внутриклеточных жидкостей,
обусловленного нарушением соотношения между связанной и несвязанной водой. Такие
изменения будут приводить к падению способности клеток поддерживать метаболическое
равновесие, что может быть чревато разрушительными последствиями, даже если сдвиг
равновесия был совсем небольшим.
Перестройки в белках, которые формируют часть структуры мембраны, могут быть
причиной изменения их проницаемости для различных молекул, в том числе – для
электролитов. Если это касается нервных клеток, то указанные изменения будут влиять на их
способность проводить электрические импульсы. Если же нарушается проницаемость мембран
лизосом, то неконтролируемый выход их катаболических ферментов в клетку может оказаться
губительным. Предполагается, что ионизирующее излучение играет роль в повреждении
плазматической мембраны, что может служить важным фактором, детерминирующим гибель
клетки.
18
Существует ряд факторов окружающей среды, которые модифицируют степень
повреждения, обусловленного радиацией. Среди них выделяют физические факторы, такие как
мощность дозы и ее фракционирование, тип ионизирующего излучения и температура. Кроме
того, модифицирующее действие могут оказывать и отдельные химические вещества.
Как правило, чем меньше скорость поступления дозы ионизирующего излучения и чем
больше время между периодами лучевого воздействия, тем более резистентной становится
биологическая система. Считается, что это обусловлено репарацией сублетальных
повреждений, которая успевает завершиться до того, как произойдет воздействие следующей
дозы, которая могла бы привести к кумулятивному летальному эффекту. На клеточном уровне
это может служить отражением теории множественных мишеней. Предполагают, что действие
облучение бывает летальным в том случае, если несколько радиационных событий происходит
в непосредственной близости друг от друга, возможно, в пределах структуры ДНК или
хроматина, при этом временные рамки этих событий должны быть достаточно узкими. Если
события разделены между собой либо расстоянием, либо временем, то такая ситуация
позволяет произойти репаративным процессам, в результате чего клетка выживает.
19
В пределах ДНК разрыв одной нити (то есть, единичный разрыв связей) может быть
восстановлен, тогда как разрыв двух нитей (то есть, двойной разрыв связей) часто оказывается
необратимым. В то же время восстановление оказывается возможным в том случае, когда два
разрыва происходят через достаточный промежуток времени, или же затрагивают участки на
разных концах молекулы ДНК.
Поскольку излучение с высокой ЛПЭ переносит более значительное (по сравнению с
низкой ЛПЭ) количество энергии на единицу длины пути в материи, вероятность
возникновения множественных повреждений в непосредственной близости друг от друга, в
пределах короткого промежутка времени, оказывается значительно более высокой. Поэтому
излучение с высокой ЛПЭ с большей вероятностью может приводить к гибели клетки, чем
излучение с низкой ЛПЭ, при условии воздействия равных доз облучения.
Плотно ионизирующее излучение (то есть, излучение с высокой ЛПЭ), в том числе –
альфа-частицы, нейтроны и тяжелые заряженные частицы, более эффективно индуцирует
хромосомные аберрации и гибель клетки, чем редко ионизирующее излучение (с низкой ЛПЭ),
20
к которому относятся рентгеновские и гамма-лучи. Повышение относительной биологической
эффективности (ОБЭ) клеточного киллинга по мере повышения ЛПЭ в значительной степени
определяется снижением возможности репарации. Кривые выживаемости для излучения как с
низкой, так и с высокой ЛПЭ носят экспоненциальный характер. Наклон кривой оказывается
более крутым в случае излучения с высокой ЛПЭ. Кривые выживаемости клеток при
воздействии излучения с низкой ЛПЭ оказываются более пологими, что соответствует
возможности репарации.
В то время как многие клетки более чувствительны к облучению при высокой
температуре, некоторые хромосомные аберрации чаще возникают при низкой температуре.
Возможно, это вызвано подавлением процессов репарации при низких температурах.
Чувствительность клеток к летальному повреждению возрастает при высоких температурах.
Некоторые естественные или привнесенные дополнительно химические агенты,
присутствующие в клетках и тканях перед облучением, могут менять их
радиочувствительность.
21
Кислород. Как обсуждалось ранее, растворенный в тканях кислород повышает
стабильность и токсичность свободных радикалов. Степень усиления эффекта за счет
оксигенации называется коэффициентом кислородного усиления (oxygen enhancement ratio =
OER) и определяется соотношением:
Доза, необходимая для индукции эффекта без кислорода
OER = --------------------------- ---------------------------------------------------------Доза, необходимая для индукции эффекта в присутствии кислорода
Показатель OER может иметь максимальное значение, равное 3,0.
Некоторые химические вещества могут усиливать повреждающее действие
ионизирующего излучения. Это характерно для аналогов пуринов и пиримидинов.
Галогенизированные и замещенные аналоги оснований ДНК могут мешать репарации ДНК
после лучевого повреждения. Примером может служить 5-бромоурацил и 6-тиогуанин.
Актиномицин D ингибирует синтез ядерной РНК и потенцирует лучевое повреждение.
Нитроимидазолы (мизонидазол, десметимизонидазол, 5-нитроимидазол и нитрофуран)
представляют собой электрофильные соединения, которые повышают радиочувствительность
клеток с коэффициентом усиления чувствительности (sensitization enhancement ratio = SER),
равным 1,2-1,4.
Доза, необходимая для индукции эффекта без данного агента
SER = -------------------------------------------------------------------------------------------Доза, необходимая для индукции эффекта в присутствии данного агента
22
Химические вещества, способные ослабить эффекты облучения, называются
радиопротекторами. Коэффициент редукции дозы (dose reduction factor = DRF), который
позволяет количественно охарактеризовать их защитное действие, рассчитывается по формуле:
Доза, необходимая для индукции эффекта в присутствии данного агента
DRF = ------------------ --------------------------------------------------------------------Доза, необходимая для индукции эффекта без защитного агента
Тиолы – это серосодержащие редуцирующие вещества. К ним относятся: цистеин, 2меркаптоэтиламин, цистамин и тиомочевина. Для тиолов коэффициент редукции дозы (dose
reduction factor = DRF) составляет от 1,4 до 2,0. Они оказывают защитное действие путем
выведения свободных радикалов, индукции гипоксии и формирования дисульфидных связей в
белках, что способствует их упрочению. Они также способны временно ингибировать синтез
ДНК, что позволяет репаративным ферментам завершить восстановление в случае
сублетального повреждения.
23
Раздел 3. Дозы облучения и радиационная защита
Назначение: лектор должен
представить краткое описание радиационной обстановки, пути формирования и дозы
облучения населения после аварии на Чернобыльской АЭС, критерии зонирования
радиоактивно загрязненных территорий Беларуси, России и Украины, а также защитные
мероприятия (контрмеры) направленные на уменьшение облучения населения в современных
условиях.
Цели: по завершении лекции слушатели будут:
знать о современной радиационной обстановке в Беларуси, России и Украине после
аварии на Чернобыльской АЭС;
иметь представление о пути формирования и дозах облучения населения от техногенных
радионуклидов и естественного природного радиоактивного фона;
знать критерии зонирования радиоактивно загрязненных территорий и допустимые
уровни содержания радионуклидов в продуктах питания, принятых в разных странах;
знать защитные мероприятия (контрмеры) направленные на уменьшение облучения
населения в современных условиях;
иметь представление о последствиях Чернобыльской аварии для Окружающей среды.
понимать роль и уровни медицинского, природного и техногенного облучения в
формирование суммарной дозы облучения человека.
Продолжительность: 90 минут.
Рекомендуемая литература:
1.
Environmental consequences of the Chernobyl accident and their remediation: twenty
years of experience //Report of the Chernobyl Forum Expert Group ‘Environment’, Ed. Anspaugh, L.
and Balonov, M., Radiological assessment reports series, IAEA, STI/PUB/1239, 2006, 166p. Режим
доступа: http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1239_web.pdf.
2.
Алексахин Р.М., Булдаков Л.А., Губанов В.А. и др. Крупные радиационные
аварии: последствия и защитные меры/М., ИздАТ, 2001. – 752 с.
3.
Интернет-сайт Российско-белорусского информационного центра по проблемам
преодоления последствий Чернобыльской Аварии. Режим доступа: http://rbic.ibrae.ru/RBIC/
4.
Интернет-сайт Филиала «Белорусского отделения Российско-белорусского
информационного центра по проблемам последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС»
РНИУП «Институт радиологии» МЧС Республики Беларусь. Режим доступа: http://www.rbic.by/
5.
Наследие Чернобыля: медицинские, экологические и социально-экономические
последствия и рекомендации правительствам Беларуси, Российской Федерации и
Украины/Чернобыльский форум: 2003-2005. Второе, исправленное издание. Режим доступа:
http://www.who.int/ionizing_radiation/chernobyl/chernobyl_digest_report_RUS.pdf, 2005.
6.
Чернобыль: истинные масштабы аварии/ Совместный пресс-релиз ВОЗ,
МАГАТЭ, ПРООН. Режим доступа: http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2005/pr38/ru,
2005.
7.
В. Иванов. Ликвидаторы. Радиологические последствия Чернобыля //Центр
содействия социально-экологическим инициативам атомной отрасли 2010, 32 с. Режим доступа:
http://www.atomic-energy.ru/books/21138
8.
Шандала Н.К., Коренков Т.П., Котенко К.В. и др. Глобальные и аварийные
выпадения Cs-137 и Sr-90/Москва, Медицина, 2009. – 208 с.
9.
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Режим
доступа: http://www.unscear.org/
24
Презентация с комментариями:
Заставка. Название презентации. Представление.
Под эгидой МАГАТЭ 35 экспертов из 9 стран и 6 организаций обобщили 20-ти летний
опыт радиоэкологических последствий Чернобыльской катастрофы, который нашел отражение
в материалах Чернобыльского форума (ссылки на сайты, где можно найти эти материалы,
приведены на слайде).
25
Авария на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) является крупнейшей в истории человечества
радиационной катастрофой, которая в наибольшей степени повлияла на сельское население
всех трех наиболее загрязненных стран: Белоруссии, России и Украины. Во время аварии была
полностью разрушена активная зона реактора и все газообразные продукты деления, около 60%
изотопов йода и 30% цезия попали в окружающую среду. Вместе с частицами облученного
ядерного топлива было выброшено менее 2% изотопов стронция, церия и трансурановых
элементов за пределы промышленной площадки ЧАЭС. Летучие продукты деления, такие как
радиоизотопы йода и цезия, улетели на огромные расстояния, а другие радионуклиды в составе
тяжелых частиц ядерного топлива выпали рядом с реактором в 30-км зоне.
Уровни излучения в окружающей среде снизились с 1986 г. в сотни раз вследствие
природных процессов и защитных мер. За период после аварии на ЧАЭС за счет
радиоактивного распада полностью распались короткоживущие радиоизотопы йода (сейчас их
уж нет), плотности загрязнения 137Cs и 90Sr земель уменьшились приблизительно в 1,7 раза.
Благодаря всему этому большинство ранее загрязненных территорий сейчас безопасны
для проживания и хозяйственной деятельности.
Радиологическую опасность в настоящее время представляет только 137Cs, а также 90Sr,
радиоизотопы плутония и америция в зоне отчуждения на близких расстояниях от ЧАЭС.
26
На слайде приведены карты загрязнения территории Республики Беларусь 137Cs по
состоянию на 2016 и 2046 годы. Из этих рисунков видно, что к 2016 и 2046 году к числу
загрязненных областей Беларуси будут продолжать относиться Гомельская, Могилевская и
Брестская области. Ожидается сокращение загрязненной территории к 2016 году в 1.5 раза, а к
2046 году в 2.4 раза по сравнению с 1986 годом
В результате аварии на ЧАЭС 19 субъектов Российской Федерации оказались
загрязненными 137Cs с уровнями, превышающими 1 Кикм-2. На слайде показаны уровни
загрязнения в 4 наиболее пострадавших областях России по состоянию на 2007 год. Последние
оценки показывают, что общая площадь загрязнения (по состоянию на 1986 год) составила
65050 км2 Сокращение радиоактивно загрязненных площадей в России на 2016 и 2046 год по
сравнению с 1986 годом составит 2.8 и 5.2 раза, соответственно.
К 2006 году площадь загрязнения уменьшилась примерно в 2 раза и составила 31120 км2.
К этому времени в 15 субъектах Российской Федерации находится 3234 населенных пунктов.
Оценивается, что к 2020 году ни в одном НП не будет превышен средний уровень загрязнения
27
40 Кикм-2, а к 2180 году (спустя 2 века после аварии) исчезнут все НП с уровнем загрязнения 1
Кикм-2 и выше.
На слайде приведены карты радиоактивного загрязнения Украины по состоянию на 1986
и 2006 год. Видно, что к 2006 году площадь загрязнения в 4 из 12 областей не превышает 100
км2. В Украине к 2046 году сокращение загрязненной территории оценивается величиной
примерно в 7 раз. За этот же период средние годовые дозы внешнего и внутреннего облучения
населения к 2046 году снизятся в десятки-сотни раз, а обитаемые НП с дозой облучения
населения, превышающей 1 мЗв/год будут отсутствовать.
Загрязнение территории 90Sr представляет опасность только в зоне отчуждения ЧАЭС
28
Загрязнение ближней зоны аварии долгоживущими альфа- излучающими
радионуклидами, в соответствии с существующим законодательством стран, не позволит жить
населению на этих территориях на протяжении еще длительного времени.
29
Согласно оценкам, первоначально в работах по ликвидации аварии и по очистке в 19861987 годах было задействовано 200 000 работников аварийно-спасательных служб из армии и
добровольцев, сотрудников АЭС, местных правоохранительных органов и пожарных.
Впоследствии число зарегистрированных «ликвидаторов» возросло до 600 000 человек, хотя
воздействию опасных уровней облучения подверглась лишь небольшая часть из этого общего
числа. Наибольшие дозы были получены работниками аварийных служб и персоналом на
площадке, общее число которых составило около 1 200 человек, в первый день аварии.
Часть персонала реактора и аварийных работников получила 26 апреля 1986 года
высокие дозы внешнего гамма-облучения, составлявшие по оценкам от 2 до 20 Гр, и в
результате 28 из них умерли в течение первых четырех месяцев от радиационных и тепловых
ожогов, а еще 19 умерли в период до 2004 года от разных причин, не обязательно связанных с
радиационным облучением. Дозы, полученные работниками, кратковременно участвовавшими
в восстановительных работах в течение четырех лет после аварии, достигали 500 мЗв, а среднее
значение, по данным Государственных регистров Беларуси, России и Украины, составляло
около 100 мЗв.
30
Сейчас внешнее облучение от чернобыльского радиоактивного загрязнения обусловлено
гамма-излучением 137Cs, содержащимся в почве, а внутренне - гамма- и бета- излучением
137Cs, поступившим в организм вместе с продуктами питания (молоко, дикорастущие лесные
грибы и ягоды). Вклад других техногенных чернобыльских радионуклидов в облучение
населения сейчас незначителен.
Рассмотрим процесс формирования доз внешнего облучения человека подробнее.
Облучение от внешнего излучения радионуклидов, содержащихся в воздухе, было значимо
только во время аварии в момент прохождения радиоактивного облака. После этого человек
облучался от излучения радионуклидов, осевших на почву. Мощность интенсивности внешнего
облучения уменьшилась приблизительно в 30 раз в течение первого года после Чернобыльской
аварии, в основном за счет распада короткоживущих радионуклидов. При этом внешняя
эффективная доза, полученная сельским населением за первые 12 месяцев после
Чернобыльской аварии, приблизительно была равна дозе, полученной за последующие 5 лет.
Спустя год после аварии и до настоящего времени основной вклад в формирование дозы
внешнего облучения от техногенных радионуклидов дает излучение радиоизотопов цезия.
Сейчас это 137Cs. С учетом миграции в почве и радиоактивного распада 137Cs прогнозируется,
31
что дальнейшее естественное уменьшение мощности дозы гамма-излучения будет происходить
с эффективным периодом около 20 лет.
Наибольшие дозы внешнего облучения в отдаленный период времени после аварии на
ЧАЭС получают лица, по роду занятий или особенностям поведения значительную часть
времени проводящие вне помещений (лесники, с/х работники и т.п.) и проживающие в
деревянных домах с наименьшими защитными свойствами.
В настоящее время доза за счет ингаляционного пути поступления радионуклидов дает
небольшой вклад в суммарную дозу облучения населения.
Поэтому внутренне облучение человека от чернобыльских радионуклидов сейчас
формируется в основном за счет потребления человеком пищи, содержащей 137Cs. Цезий через
корни поступает в растения, потом с кормом в организм животных – продукцию
животноводства и организм человека с продукцией животноводства, растениеводства и дарами
леса. Удельная активность 137Cs в сельскохозяйственной продукции после 1991-1992 гг. до
настоящего времени снижалась в 2 раза за 10-20 лет. Ожидается, что снижение дозы
внутреннего облучения в будущем
будет происходить еще медленнее со средним
эффективным периодом 15 - 25 лет.
По оценкам специалистов С-Пб Института радиационной гигиены им. проф. П.В.
Рамзаева в настоящее время существенно возросла роль природных пищевых продуктов в
формировании дозы внутреннего облучения населения. Их вклад в дозу внутреннего облучения
в настоящее время в России может достигать 70-80 %. В первую очередь, это обусловлено
слабо меняющими со временем уровнями содержания 137Cs в лесных грибах, дающих
наибольший вклад в дозу внутреннего облучения за счет природного компонента пищевого
рациона населения большинства пострадавших регионов.
32
Наибольшие дозы после аварии на ЧАЭС получили в 1986 году ликвидаторы в первые
месяцы. Из более чем 600 тысяч аварийных работников и пяти миллионов жителей
загрязненных районов Беларуси, России и Украины большинство получило небольшие уровни
облучения, сравнимые с природным радиационным фоном, без видимых последствий для
здоровья.
33
Годовые дозы внешнего и внутреннего облучения населения снизились к настоящему
времени в 7-30 раз по отношению к 1986 году. Оценки показывают, что к настоящему времени
реализовано 80-90% от «дозы за жизнь» - референтной дозы, которую может получить
условный человек постоянно проживающий и ведущий трудовую деятельность в радиоактивно
загрязненном после Чернобыльской катастрофы населенном пункте с 1986 по 2056 год (за 70
лет).
Незначительный вклад вертикальной и горизонтальной миграции в пространственное
перераспределение радионуклидов, а также замедление автореабилитационных процессов
(сорбция почвой и т.д.) указывают на то, что в будущем уменьшение плотности загрязнения
территории и уровней радиоактивного загрязнения продукции (без применения контрмер), а
также доз внешнего и внутреннего облучения населения будет происходить, в основном, за счет
радиоактивного распада радионуклидов.
Более 150 тыс. км2 территории трех стран было отнесено к различным зонам
радиоактивного загрязнения. С наиболее радиоактивно загрязненных территорий было
отселено население (в Белоруссии 6,2 тыс. км2, в России 0.193 тыс. км2, в Украине 4,2 тыс.
34
км2, включая 2,0 тыс. км2 за пределами 30-км зоны отчуждения ЧАЭС), а также на них
прекращена или в значительной степени ограничена традиционная хозяйственная деятельность.
По данным Национального доклада за 2001 год в Беларуси было переселено 135 тысяч
человек из 471 населенного пункта (295 – в Гомельской, 174 – в Могилевской и 2 – в Брестской
областях) и не менее 200 тысяч человек стали вынужденными переселенцами, покинувшими
загрязненные районы не организованно.
Согласно Каталога доз 2009 года, средняя годовая эффективная доза облучения
равнялась или превышала 1 мЗв в 195 населенных пунктах Беларуси с общей численностью
населения - 54342 человека (в Гомельской, Могилевской и Брестской областях).
В отличие от Беларуси и Украины, в России население было отселено при плотности
загрязнения цезием-137 выше 40 Ки/км2.
35
Количество населенных пунктов в России (321 НП в Брянской области и 2- в Калужской
области) с дозовыми уровнями выше 1 мЗв/год превышают аналогичный показатель в Беларуси
приблизительно в 2 раза.
В РФ количество НП с дозой облучения населения выше 1 мЗв/год без применения
контрмер каждые 10 лет будет уменьшаться приблизительно на 100 и в 2056 таких сел
останется 15. Если применять контрмеры, то дозовые нагрузки на население можно будет
уменьшить ниже уровня в 1 мЗв/год значительно быстрее.
36
В Украине были приняты аналогичные критерии зонирования радиоактивно
загрязненных территорий, за исключением очень низких уровней для 90Sr (в 4-й зоне эти
уровни ниже доаварийного радиоактивного загрязнения территории северного полушария
Земли после испытаний ядерного оружия в атмосфере).
В 1990-1995 гг. 2293 населенных пункта в 72 районах 12 областей Украины были
отнесены к четырем зонам радиоактивного загрязнения согласно законам Украины. Общее
количество населения, проживающего в зонах радиоактивного загрязнения 12-ти областей
Украины на 01.01.2007 г. составляло 2.15 миллиона человек, включая 460000 детей до 18 лет.
37
Согласно данным дозиметрической паспортизации наследных пунктов Украины по
состоянию на 2007 год среднегодовая эффективная доза превышала 5 мЗв/год для 986 человек и
была выше 1 мЗв/ год для 135621 человек.
Сравнение паспортных доз внутреннего облучения населения в наиболее критических
населенных пунктах Украины в последние годы и доз, оцененных по результатам измерений
УНЦРМ активности 137Cs, инкорпорированного в организме, указывает на крайне высокий
консерватизм методики расчета паспортных доз облучения населения.
Во всех 47 населенных пунктах, в которых внутренняя паспортная доза (Dпас)
превышала 0.5 мЗв/год сейчас DСИЧ менша 0.5 мЗв∙год-1.
38
Суммарная доза облучения в критических населенных пунктах Беларуси формируется в
настоящее время за счет внешнего облучения (вклад внутреннего менее значим из-за
крупномасштабного применения контрмер в сельскохозяйственном производстве,
направленных на уменьшение содержания радионуклидов в продуктах питания). В Украине в
отсутствии применения контрмер в последние годы наиболее значимо внутреннее облучение
из-за потребления населением местных продуктов питания (молоко, мясо, грибы и т.д.) с
высоким содержанием радиоцезия. В Российской Федерации вклад внешнего и внутреннего
облучения соизмерим.
В населенных пунктах Украинского Полесья, расположенных на торфяно-болотных
почвах, отличающихся аномально высокими миграционными свойствами радиоизотопов цезия,
на внутреннее облучение населения приходится основная часть (70-95%) общей дозы. Однако
эта особенность характерна для ограниченной территории в Ровенской и частично
Житомирской области. В Украине население повсеместно было отселено с высокозагрязненных
территорий, поэтому там, где сейчас официально проживает население дозы внешнего
облучения сравнительно невелики.
39
В настоящее время, после Чернобыльской катастрофы, с молоком поступает около
половины активности 137Cs в организм сельского населения. Значительный вклад в
поступление 137Cs в некоторых регионах могут также давать дикорастущие грибы и ягоды.
В настоящее время содержание радионуклидов в грунтовых и поверхностных водах
везде соответствует гигиеническим нормативам и не представляет опасности.
Проведение сельскохозяйственных работ сопряжено с антропогенным воздействием на
почву, что приводит к повышенному пылеподъему радиоактивных веществ. Ингаляционное
поступление радионуклидов в организм механизаторов за один рабочий день может превышать
годовое поступление для других групп населения. Это позволяет считать механизаторов
критической группой населения с точки зрения опасности ингаляционного поступления
радионуклидов, но даже для этой критической группы населения на территориях, загрязненных
в результате Чернобыльской аварии, эффективные дозы от ингаляции радионуклидов в 10-1000
раз ниже доз от внешнего облучения. Везде за пределами зоны отчуждения уровни
радиоактивное загрязнение воздуха, даже при проведении сельскохозяйственных работ,
соответствует существующим гигиеническим нормативам.
40
Следует подчеркнуть, что на загрязненных в результате Чернобыльской катастрофы
территориях большую опасность для здоровья механизаторов по сравнению с
радиоактивностью в воздухе представляет обычная запыленность, часто в десятки раз
превышающая установленные нормативы (4 мг/м3).
Лесные пожары на загрязненных территориях также не приведут к катастрофическим
последствиям.
При возникновении лесных пожаров в зоне отчуждения ЧАЭС за ее пределами:
• дополнительное загрязнение территории радионуклидами не превысит 0.01% от уже
существующих уровней
• дополнительные ожидаемые эффективные дозы облучения населения за счет
ингаляционного поступления радионуклидов будут более чем в 1000 раз ниже
допустимого уровня (сопоставимы с дозами облучению человека в течение нескольких
часов за счет естественного природного радиоактивного фона).
Радиоактивное загрязнение сельскохозяйственной продукции после аварии уменьшилось
в десятки и сотни раз. Особенно высокие концентрации 137Cs были обнаружены в грибах,
41
ягодах и мясе дичи. Эти высокие уровни сохранялись на протяжении двух десятилетий, и
можно ожидать, что такая ситуация сохранится в течение еще нескольких десятилетий.
Эта же тенденция наблюдается для продукции животноводства и радиоактивного
загрязнения мяса диких животных, что обусловлено различиями поведения цезия в природных
лесных и сельскохозяйственных экосистемах.
Для ограничения внутреннего облучения населения за счет перорального поступления
радионуклидов с продуктами питания и водой после Чернобыльской катастрофы в СССР были
введены Временные допустимые уровни (первые ВДУ были введены уже 6 мая 1986 года,
потом изменялись в 1986 г., ВДУ-88 и ВДУ-91) содержания радионуклидов в продуктах
питания (370 Бк/л 134,137Cs в молоке и 3700 Бк/кг и 740 Бк/кг в мясе в 1986 и 1991 гг.,
соответственно). В 1997-2001 году страны перешли на постоянные неаварийные уровни
содержания радионуклидов в продуктах.
42
Гигиенические нормативы на допустимое содержание радионуклидов в пищевых
продуктах, принятые в Беларуси, России и Украине в настоящее время — одни из самых низких
в мире и значительно ниже нормативов, принятых в Европейском Союзе. Например, норматив
на содержание радиоактивного цезия в молоке в 4 раза ниже, чем в странах Европейского
Союза, а норматив для хлеба — жестче в 10 и более раз. Только Япония с 1 апреля 2012 года
приняла более жесткие нормативы.
Существуют некоторые различия в нормативах и между нашими тремя странами. Так
наиболее жесткие нормативы по содержанию 90Sr приняты в Беларуси. Следует помнить, что
при принятии нормативов должен быть учтен баланс между пользой и вредом от их
использования (радиологический, экономический и социально-психологический).
43
С начала 90-х годов в общественном секторе трех стран (колхозах и совхозах)
практически не производится продукция, загрязненная выше гигиенических нормативов.
Остаются до настоящего времени проблемы с производством молока и мяса в личных
подсобных хозяйствах на загрязненной территории.
На данном слайде, для примера, показаны уровни загрязнения продукции в одном из
наиболее критических населенных пунктов Украины, расположенном в 300-км на запад от
ЧАЭС. Видно, что удельная активность 137Cs в растениеводческой продукции (картофель и
овощи) превышает ДУ-2006 в разы, в продукции животноводства (молоко пи мясо) в десятки
раз, а в дикорастущих грибах – в сотни раз.
44
В настоящее время в Украине нет больших проблем с производством продукции
растениеводства в пострадавших регионах.
Сохраняются проблемы с радиоактивным загрязнением молока, которые легко могут
быть решены за счет применения контрмер.
45
Аналогичные проблемы в сельскохозяйственном производстве существуют и в Беларуси.
В настоящее время в Украине средняя удельная активность 137Cs в молоке менее чем в
50 населенных пунктах Ровенской и Житомирской областей превышает уровень в 100 Бк/л (в
10-15 наиболее критических селах Ровенской области средняя удельная активность 137Cs в
молоке коров достигает уровня 300-800 Бк/л). Судя по динамике последних лет уровни
радиоактивного загрязнения местных продуктов питания, а, следовательно, и дозы внутреннего
облучения населения, стабилизировались и без применения контрмер будут уменьшаться
крайне медленно.
46
Такая же тенденция по динамике радиоактивного загрязнения молока наблюдается и в
Беларуси. Однако если для Украины были приведены средние уровни загрязнения молока в
насланном пункте выше допустимого уровня, то для Беларуси это хотя бы одна
зарегистрированная проба с превышением ДУ! На всю страну в 2011 году таких проб было
всего 25!
Радиоактивное загрязнение продукции в настоящее время в большей степени зависят не
от содержания самого 137Cs в почвах, а от свойств самих почв, влияющих на интенсивность его
поступления в растения. Так из плодородных почв (черноземов, серых лесных и т.д.) в растения
переходит меньше цезия, чем из торфяников и бедных песчаных почв. Далее следует цепочка
“растения – животные – человек”. Например, загрязнение черноземов на юге Киевской области
до 10 раз выше, чем загрязнение торфяников Ровенской области, но загрязнение молока и дозы
внутреннего облучения населения на юге Киевской области в десятки раз меньше, чем на
севере Ровенской области.
47
В этих регионах и до Чернобыльской аварии наблюдались высокие уровни загрязнения
молока цезием-137, достигавшие 70 Бк/л при современном допустимом уровне в 100 Бк/л.
Несмотря на значительное время, прошедшее после Чернобыльской катастрофы, в трех
наиболее пострадавших странах остается около трех сотен населенных пунктов, в которых
среднегодовые дозы облучения населения от чернобыльских радионуклидов превышают
установленные дозовые лимиты, а производимая продукция не соответствует гигиеническим
нормативам. Прогнозы показали, что без проведения защитных мероприятий (контрмер)
количество населенных пунктов с годовой дозой выше 1 мЗв будет уменьшаться крайне
медленно. На поздней стадии аварии контрмеры является основным средством реабилитации
территорий, пострадавших в результате Чернобыльской катастрофы.
При планировании реабилитационных мероприятий должна проводиться оптимизации
применения контрмер, обеспечивающих радиационную безопасность населения и ведения
хозяйственной деятельности, что создаст условия для устойчивого социально-экономического
развития пострадавших регионов. Выбор реабилитационных мероприятий должен
48
основываться не только на их радиологической эффективности, но и на оптимизации по
критериям экономической, социально-психологической, экологической целесообразности.
Если существует много способов уменьшения внутреннего облучения населения за счет
применения контрмер, то единственным дорогим и малоэффективным на практике способом
уменьшения доз внешнего облучения населения остается дезактивация радиоактивно
загрязненных участков (удаление загрязненного слоя почвы), на которых население проводит
значительное время.
При применении контрмер можно было уже 20 лет назад добиться уровней
радиоактивного загрязнения молока более низких, чем в настоящее время без применения
контрмер.
49
Средняя для трех стран радиологическая эффективность применения ферроцина,
полученная в реальных условиях, в тестовых населенных пунктах в рамках регионального
проекта МАГАТЭ: Светиловичи (Белоруссия), Веприн (Россия) и Ельне (Украина) составила
около 3 раз для молока и говядины. В результате коренного улучшения лугов радиоактивное
загрязнение кормов уменьшилось на дерново-подзолистых почвах в 2, а на влажных
торфяниках в 6 раз, что гарантировало получение чистой продукции.
За счет применения контрмер и уменьшения загрязнения сельскохозяйственной
продукции среднегодовые эффективные дозы внутреннего облучения населения в тестовых
насланных пунктах трех стран снизились в 2-3 раза.
50
Если Вы не можете отказаться от употребления даров леса, то их правильная кулинарная
обработка позволит в 10 и более раз сократить поступление цезия в организм. Не бросайте
сразу сушеные грибы в готовящееся блюдо, а предварительно промойте их и дайте полежать в
холодной воде 10-15 минут. После этого выньте грибы и используйте для приготовления пищи.
После такой несложной и обычно применяемой хозяйками технологии содержание 137Cs в
грибном супе будет в 10 раз меньше.
Главное надо знать, где сейчас можно, а где нельзя собирать грибы. Где их лучше после
сбора проверить на содержание цезия-137. Такая информация является доступной в трех
странах.
51
На слайде показана динамика проведения контрмер в сельскохозяйственном
производстве Белоруссии, России и Украине после Чернобыльской катастрофы.
Уменьшение применения контрмер приводит к увеличению содержания цезия в
организме сельских жителей и дозам их внутреннего облучения.
52
Основная цель проекта Международного Агентства по атомной энергии (МАГАТЭ)
«Радиологическая поддержка реабилитации территорий, пострадавших после аварии на
Чернобыльской АЭС» заключалась в создании методологии оптимизации стратегий
реабилитации сельских территорий. Для решения этой задачи был разработан алгоритм и
основанная на нем компьютерная программа ReSCA – Remediation Strategies after the Chernobyl
Accident. С помощью донной программы для 545 сельских населенных пунктов, в том числе,
для 78 в Беларуси, 261 в России и 202 на Украине, в которых в 2004 году годовая среднегодовая
эффективная доза облучения населения превышала 1 мЗв, были предложены стратегии
реабилитации
на
2010,
2020
и
2050
годы.
Рассмотренные Стратегии реабилитации сельских территорий являются достаточно
эффективными на поздней (восстановительной) стадии
ликвидации последствий
Чернобыльской аварии. Полученные оценки средней стоимости предотвращенной
коллективной дозы соответствуют международному уровню экономической оправданности
применения защитных мероприятий (около 20 тыс. € чел.- Зв−1). На территории Беларуси,
России и Украины остается значительным число населенных пунктов, где применение
реабилитационных мероприятий необходимо в больших объемах и в течение длительного
времени.
Защитные мероприятия, направленные на снижение загрязнения молока радиоцезием,
остаются ключевым фактором стратегий реабилитации. Тем не менее, в Беларуси, а также и в
России, дезактивация населенных пунктов может.
53
Все познается в сравнении. С чем же сравнивать чернобыльское облучение? Наиболее
просто – с естественным природным радиоактивным фоном. Естественные источники радиации
находятся в космосе, окружающем нас мире, и в нас самих. В течение года они формируют
фоновые дозы в диапазоне от 1 до 10 мЗв. В среднем по миру доза за год составляет 2,4 мЗв, а
для Украины – 5.3 мЗв/год, что значительно выше или соизмеримо с существующими дозами
от чернобыльских радионуклидов. Кроме этого следует подчеркнуть, что для профессионалов
лимит дозы облучения в 20 раз выше по сравнению с населением, при этом до сих пор не
установлено каких-либо негативных последствий этого для здоровья.
В настоящее время, например, в Украине естественный природный фон дает значительно
больший вклад в облучение населения по сравнению с чернобыльским загрязнением. Так,
например, в Запорожской области и ряде других, не пострадавшей в результате Чернобыльской
катастрофы, средние фоновые дозы облучения населения максимальны для Украины и
превышают аналогичные показатели даже с учетом чернобыльской дозы в пострадавших после
аварии регионах. При этом в Запорожской области самая крупная в Европе АЭС и ТЭС, очень
54
развита промышленная база (металургия и т.д.), приводящая к химическому загрязнению
окружающей среды, все это оказывает влияние на здоровье населения.
Мы постоянно облучаемся за счет естественного природного радиоактивного фона.
Солнце – это термоядерный реактор, но мы не выбираем квартиру на первом этаже или
покрываем крыши свинцом в качестве защиты от космического излучения. При выборе места
жительства мы также не думаем о дозах облучения в зависимости от высоты над уровнем моря
и географической широты. Мы об этом не думаем, так как человек всегда жил в таких условиях,
и опыт показал, что природный радиоактивный фон для него относительно не опасен. Мало кто
знает, что по профессиональному признаку самые большие дозы получают летчики, а не
рентгенологи.
В разных почвах содержится разное количество природных радионуклидов, что
приводит к существенной разнице в интенсивности их ионизирующего излучения. Загрязнение
почвы чернобыльским цезием-137 на уровне 1 Ки/км» (около 40 кБк/м») сейчас приводит к
внешнему облучению человека за год (365 дней=8760 часов) соизмеримому с дозой за 4-х
55
часовой перелет в Европу и в 10 раз ниже по сравнению с дозой от природных радионуклидов,
всегда содержащихся в почве.
Наибольший вклад в природную составляющую облучения человека дает радон за счет
его ингаляционного поступления в организм с вдыхаемым воздухом и облучения (вместе с
продуктами распада) органов альфа-частицами. Радон тяжелый инертный радиоактивный
благородный газ, абсолютно прозрачный, без вкуса и запаха. Он образуется в недрах Земли и
постепенно просачивается на поверхность, где рассеивается в воздухе. Проблемы возникают,
если отсутствует достаточный воздухообмен, например, в домах, подвалах и других
помещениях с плохой вентиляцией. В среднем дозы от радона в Украине в 2-3 раза выше
среднемировых, но ниже чем в ряде других стран, например, Финляндии. Последние
исследования, проведенные среди жителей Европы, Северной Америки и Китая, показали
статистически значимую связь между риском рака легких и содержанием радона в жилых
помещениях.
Поэтому сейчас рекомендуется применять все доступные методы для снижения
концентрации радона-222 ниже референтных уровней в 600 Бк/м3 для жилых помещений и
1500 Бк/м3- для производственных, приводящих к эффективной дозе облучения человека около
10 мЗв/год. Это в 10 раз больше, чем допустимый уровень облучения населения от
Чернобыльских радионуклидов в 1 мЗв/год.
56
На этом слайде Вы видите все составляющие формирования средней дозы облучения
человека на земле.
На этом слайде Вы видите составляющие средней дозы облучения человека в целом по
России и наиболее пострадавшей после Чернобыльской катастрофы Брянской области.
Чернобыльская составляющая средней дозы значительно (более чем в 10 и 100 раз) меньше
фоновой природной дозы облучения населения. Значительно большие дозы, по сравнению с
чернобыльскими, население получает за счет медицинского облучения. Величина средней
медицинской дозы облучения населения зависит от уровня развития страны (частоты и уровня
диагностики, лечения и т.д.). Так, например, в настоящее время в США за счет частого
использования для диагностики рентгеновской томографии медицинская доза стала превышать
природную!
Я делал 2 года назад рентген грудной клетки в районной поликлинике в Киевской
области, и в справке была записана доза 0.6 мЗв (больше половины годового лимита
чернобыльской дозы для населения), а месяц назад в УНЦРМ на цифровом аппарате – 0.04 мЗв,
что в 20 раз меньше. Так что, существуют разные способы уменьшения доз облучения, а не
57
только борьба с чернобыльским загрязнением (бывает более эффективным вложение денег не
на контрмеры, а на современный рентген аппарат в больнице или вентиляцию помещений).
Может также в некоторых случаях оказаться эффективным применение косвенные
контрмеры, непосредственно не влияющие на дозы облучения, но повышающие качество и
продолжительность жизни населения. Ограничение потребления молока при его радиоактивном
загрязнении 137Cs 100-200 Бк/л приносит больше пользы или вреда в условиях экономического
кризиса и несбалансированного питания на селе?
Облучение привело к многочисленным острым эффектам у растений и животных на
расстоянии до 10-30 км от точки выброса в первые месяцы после Чернобыльской аварии. Все
знают о «Рыжем лесе», который погиб в 1986 году. Хвойные деревья очень
радиочувствительные и погибают при тех же дозах облучения, как и млекопитающие
животные.
Для восстановления популяций растений и животных от серьезных радиационноиндуцированных эффектов потребовалось несколько лет. В настоящее время вследствие
прекращения деятельности людей зона отчуждения стала уникальным заповедником
биоразнообразия.
58
Сейчас в зоне отчуждения можно увидеть много животных, которые раньше там не
жили. Это зубры, рыси, орланы белохвосты, лошади Пржевальского и др. Кто-то говорил, что
даже видели следы медведя в Белорусском радиологическом Заповеднике.
59
60