4 курс / Общая токсикология (доп.) / Радиоактивное_излучение_и_здоровье2003_

РАДИОАКТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЗДОРОВЬЕ

Л. А. Булдаков В. С. Калистратова

Москва 2003

1

УДК ::::

ББК 22.383 29.071

Б90: Булдаков Л. А., Калистратова В. С. Радиоактивное излучение и здоровье. М.: Информ Атом, 2003. C. 165

ISBN

Приводятся данные, характеризующие радиоактивное излучение как один из факторов окружающей среды и природы. Большое внимание уделяется действию малых доз радиации, в том числе положительному, на живой организм: особенностям биологического действия инкорпорированных радионуклидов, контролируемым и неконтролируемым уровням облучения человека. Подробно рассмотрены медицинские последствия облучения человека вследствие неконтролируемого воздействия радиации по данным эпидемиологических наблюдений. Книга предназначена для радиобиологов, специалистов по радиационной гигиене, токсикологов, эпидемиологов и клиницистов, служб радиационной безопасности и для круга читателей, интересующихся действием ионизирующих излучений на организм животных и человека.

Рис.25, табл.75, список лит. 428 назв.

ББК 22.383 29.071

©Л.А. Булдаков, В.С. Калистратова, 2003

©ИНФОРМ АТОМ, оригинал макет, 2003 ISBN

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Хорошо известно, что формирование биосферы и зарождение жизни на Земле происходило в условиях радиационного фона планеты. Иными словами, ионизирующая радиация является таким же естественным фактором биосферы, как и многие другие. После фундаментальных научных открытий конца ХIХ векаприродной радиоактивности и ? лучей (названных впоследствии рентгеновским излучением) началось бурное развитие атомной физики.

После открытия и получения в 1934 году, так называемой, искусственной радиоактивности стала очевидной возможность практического использования и применения атомной энергии.

Очередной вехой в этом направлении было осуществление в 1942 году управляемой цепной реакции деления тяжёлых ядер.

На фоне изучения естественных радионуклидов, искусственных радиоактивных изотопов и рентгеновского излучения в интересах научных исследований и, особенно, в области медицины для диагностики и лечения заболеваний человека,в США было создано атомное оружие, которое в 1945 году было применено по мирному населению японских городов Хиросимы и Нагасаки. Эти трагические события в корне изменили геополитическую обстановку в мире и психологию человечества. Последовавшая затем безудержная гонка ядерных вооружений, для реализации которой создавалась атомная промышленность в целом ряде стран, закономерно способствовала неприятию большинством людей всего того, что связано с атомом, атомной энергией, атомным оружием. Уже в середине прошлого века в лексикон человечества прочно вошли такие понятия, как «радиационный канцерогенез», «генетические последствия действия радиации». Если к применению радиоактивных излучений в медицине, сельском хозяйстве или науке общество отнеслось с пониманием огромных преимуществ и выгод «мирного» атома, то к строительству атомных электростанций и, следовательно, к реальному использованию для нужд населения атомной энергии в виде электричества и тепла отношение оказалось далеко не однозначным. Негативная позиция значительно усилилась после имевших место радиационных аварий и, прежде всего, в связи с катастрофой в Чернобыле.

На этом фоне целенаправленное нагнетание определёнными кругами боязни и страхов радиации имеет своей конечной целью борьбу против развития атомных технологий. При этом без каких либо научных аргументов и тем более объективных доказательств утверждается об опасности для людей и биоты любых (подчёркиваем любых) уровней радиоактивных излучений. Ещё Ф. Парацельс утверждал: «Все субстанции по сути своей есть яды и ни одна не является неядовитой. Только доза определяет, является ли субстанция ядом». Об этом по существу говорил Клод Бернар: «Ядовито всё, ничто не ядовито, весь вопрос в дозе». Действительно, учёным и специалистам, которые имеют большой опыт в изучении биологического действия ионизирующих излучений, хорошо известно, что эффект радиации прежде всего зависит от дозы облучения.

Поэтому одной из задач авторов этой книги было рассмотрение не только данных, характеризующих негативное влияние ионизирующих излучений в определённых дозах на здоровье человека и природные сообщества, но также выявление доказательств в рамках понятия «доза эффект», свидетельствующих и о положительном влиянии малых доз радиации на живой организм, и о неизбежности сосуществования ионизирующих излучений и живой природы.

3

Мы особо подчёркиваем, что недооценка опасности ионизирующих излучений совершенно нетерпима и недопустима. В то же время агравация радиологических эффектов от воздействия, так называемых малых доз излучения вне объективного сравнительного анализа биологического действия других агентов химической, физической и биологической природы приводит к «затушевыванию», особенно в общественном сознании, многих реальных опасностей, которым постоянно подвергается человек и природная среда.

Наиболее авторитетная неправительственная Международная Комиссия по радиологической защите (МКРЗ), основываясь на мнении крупнейших мировых авторитетов в области радиобиологии и радиационной безопасности, следующим образом трактует свою позицию по этой проблеме: «Комиссия осознаёт, что... сосредоточение внимания лишь на одной из многих опасностей, стоящих перед человечеством, может вызвать излишнюю тревогу. Поэтому Комиссия хочет подчеркнуть своё мнение, что с ионизирующим излучением следует обращаться скорее с осторожностью, нежели с боязнью, и риск от его воздействия следует оценивать в сравнении с другими видами риска. Доступные методы контроля ионизирующего излучения достаточны для того, чтобы при их правильном использовании убедиться, что оно остаётся малым компонентом среди многообразных видов риска, которым мы подвергаемся» (Публикация 60 МКРЗ, 1990г.).

Авторы предлагаемой читателю книги академик РАМН, профессор Л.А.Булдаков и доктор медицинских наук, профессор В.С.Калистратова широко известные в научном мире учёные радиобиологи, сотрудники Государственного научного центра Российской Федерации «Институт биофизики» Федерального управления «Медбиоэкстрем», имеющие большой опыт многолетних исследований в области биологического действия радиоактивных излучений.

В этой книге авторы представили анализ эпидемиологических и экспериментальных исследований в области малых доз ионизирующих излучений. Особенно подробно рассмотрены такие проблемы как закономерности «доза эффект» в диапазоне малых доз (от фоновых уровней до сотых, десятых долей грея) для разных типов опухолей; роль порога в радиационном канцерогенезе; обсуждена проблема радиационного гормезиса.

Книга подготовлена к изданию Информационной ассоциацией предприятий атомной энергетики и промышленности «Информ Атом».

Нет сомнения, что книга вызовет интерес у читателей, особенно молодых людей, к этой удивительной науке о биологическом действии ионизирующего излучения интереснейшей области научного познания жизни, где имеется ещё много вопросов, на которые нужно ответить исследователям.

4

5

ИИИонизирующее излучение

6

ВВЕДЕНИЕ

6 и 9 августа 1945 г. над японскими городами Хиросима и Нагасаки были взорваны 2 атомные бомбы каждая мощностью 20 килотонн тротилового эквивалента. В результате взрывов оба города были полностью разрушены и сожжены. Только в Хиросиме пострадало 240 тысяч человек, в том числе 78 тысяч погибло сразу и 163 тысячи были ранены и облучены ионизирующим излучением (ИИ) в смертельных дозах. После взрыва современных 10 20 мегатонных бомб последствия были бы катастрофическими не только для населения отдельного города. Например, взрыв над Лондоном создал бы зону смерти, разрушений и радиоактивного заражения в Париже [1]. Если же взрывов будет несколько, т. е. при массовом ударе, речь пойдет о гибели человечества.

Составляющими действующих факторов атомного взрыва являются разруши тельная ударная волна, мощный световой поток с высокой температурой и про никающее ионизирующее излучение (ППИ, ИИ) в виде гамма , рентгеновского , нейтронного излучения и образованные продукты ядерного деления, также обладающие ИИ [2].

В совокупной гибели людей на долю чисто ИИ приходится менее 15%. Чем больше энергия взрыва, тем больший ущерб от ударной, световой и температурной волны и тем относительно меньший от ПИ. Лица, пережившие последствия атомной бомбардировки, получили дозы излучения, которые в ближайшем и отдаленном периоде вызывали различные формы заболеваний, иногда приводившие к преждевременной смерти.

Образовавшиеся продукты ядерного деления (ПЯД) при воздушном взрыве атомных бомб поднимаются вместе с грибовидным облаком высоко в атмосферу и в течение нескольких лет в виде глобальных выпадений на поверхность земли приводят к радиоактивному загрязнению практически всей поверхности планеты. Выпавшие радионуклиды создают повышенный радиационный фон, а подвижные радионуклиды включаются в трофические цепи питания, попадая в организм животных и человека, создают так называемые дозы внутреннего излучения. Такова в общих чертах схема действия радиационных факторов, созданных взрывом ядерного оружия (ЯО).

Реальная гибель людей от ИИ в очаге взрыва и возможность каждого жителя планеты, независимо от места проживания, получить внутреннее излучение от попадающих в организм радиоактивных ПЯД сделала с середины ХХ века проблему действия ИИ весьма тревожной.

Совершенно обосновано человечество восстало против производства, применения и испытания ЯО. При этом главную опасность люди стали усматривать, к сожалению, не в убийственном, разрушающем действии светового и температурного факторов взрыва, наносящих более 85% ущерба, а в губительном действии ионизирующей радиации. Наверное, это было связано как с незнанием пропорций поражения каждым фактором взрыва, так и с ошибочным представлением о последствиях облучения населения земного шара ПЯД.

После кратковременных мораториев на ядерные испытания в бывшем СССР, в США и других ядерных державах, а затем и полного запрещения испытаний ЯО в мире происходило кажущееся успокоение в отношении пагубного действия глобальных ИИ. В 1986 г. после аварии на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС), когда в атмосферу поступило ≤ 2,0 ПБк (2·1018 Бк) смеси

7

радионуклидов, произошел новый всплеск озабоченности о неизбежном пагубном воздействии ИИ на состояние здоровья людей и особенное беспокойство о влиянии на здоровье детей и потомков «облученных» родителей не только вблизи ЧАЭС, но и во всем мире.

Крупные аварии на ядерных реакторах, происходившие в Англии, Америке и в России, трудности с утилизацией накапливающихся отходов при работе АЭС и радиохимических производств во всем мире сделали атомную энергетику, по мнению общественности во всем мире, экологически небезопасной. В сознание человечества внедряется утверждение о безысходности с обезвреживанием облученного ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов, о неизбежности загрязнения радиоактивными изотопами поверхности Земного шара с неизбежностью миграции радионуклидов по биологическим цепочкам, включающим организм человека. Все это прямо или косвенно скажется на увеличении радиационного фона и на повышении облучаемости человека.

Независимо от уровней возможного вторичного радиационного воздействия и аккумуляции поглощенных доз излучения всеми объектами живой природы из за распространения искусственных радионуклидов такая ситуация не может считаться благоприятной. Поэтому необходимо не только оценить потенциаль ный уровень радиационного воздействия, но и сопоставить именно его с величиной радиационного воздействия от традиционных видов выработки энергии и природного фона.

Таблица 1

Ионизирующее излучение природного фона и поглощённые дозы излучения в основных органах человека, мЗв/год [3]

Как видно из табл. 1, средние величины годовых доз естественного излучения для более чем 95% населения Земного шара составляют ~1,3 мЗв. При этом доза в легких примерно в 10 раз выше средней дозы. Вместе с тем существуют на Земном шаре провинции с постоянным проживанием населения, где средние годовые поглощённые дозы могут быть в 5 10 раз выше. Так, дозы в Индии (шт. Керала) составляют 5 мЗв, в Бразилии (г. Гуарапари) 5,5 мЗв, а на побережье океана 17,5 мЗв. Поэтому принятая Международной комиссией радиоло гической защиты (МКРЗ) средняя мощность дозы для большинства населения, составляющая 0,67 и 1 мЗв в год за счёт внешнего и внутреннего излучения для регионов с нормальным радиационным фоном, условна. Во первых, это относится примерно к 95% населения, а во вторых, не учитываются индиви дуальные случаи «переоблучения» за счёт проживания в особых условиях даже при нормальном радиационном фоне. Например, в домах с повышенным содержанием радона.

8

На состояние природного радиационного фона влияют современные технологии. При этом в атмосферу и биосферу поступают продукты, создающие так называемый техногенный повышенный радиационный фон. Это происходит, например, при сжигании каменного угля, природного газа, при полёте на самолётах, длительном пребывании человека в каменных и бетонных зданиях, при работе на шахтных отвалах и в рудниках, при использовании в строительстве шлаков.

Действительно, при выработке электроэнергии сжиганием угля на ТЭС в атмосферу выбрасывается зола, содержащая радионуклиды Rа, Rn, Тh ряда. При выработке 1 ГВт (эл.) в год суммарная доза излучения составляет 2 чел. Зв; 1,4 чел. Зв за счёт вдыхания и 0,6 чел. Зв от осевших на почву радионуклидов [4, 5]. Кроме того, при переработке и обогащении фосфатной руды для

удобрений в количестве 1 т выбросов радионуклидов в атмосферу составляет 90 Бк 238U и 106 Бк 222Rn. Таким образом, за 1 год во всём мире в атмосферу

может поступить 4·1012 Бк 222Rn. Ожидаемая годовая коллективная доза за счёт угля и фосфатных руд для удобрения, как видно из табл. 2, составляет 48963 чел. Зв. Если эти дозы, отнесённые к населению Земного шара, разделить на численность населения, средняя индивидуальная доза составит 0,0108 мЗв в год. Эта величина не превышает 1% от естественного радиационного фона.

При производстве электроэнергии на атомных электростанциях в 1980 г. дополнительное облучение населения составило 500 чел. Зв, или 0,1 мкЗв на человека. Предполагаемая индивидуальная доза в 2000 г. при производстве ~1000 ГВт(эл.) составила 1 мкЗв, или 0,05% от природного радиационного облучения. В перспективе, если выработка электроэнергии на АЭС мира в 2100 и 2500 гг. установится на уровне 10000 ГВт (эл.), индивидуальная Эффективная эквивалентная доза (ЭЭД) на душу населения не превысит 20 мкЗв и может составить 1% от природного радиационного фона.

Таблица 2

Ожидаемая годовая коллективная доза, обусловленная сжиганием угля, переработкой на удобрение фосфатных руд и отходов в строительстве [4]

Такие сопоставления проводятся много лет учёными разных стран [6]. Убедительно доказано, что количество радиоактивных веществ, выбрасываемых в атмосферу электростанциями, работающими на угле, во много раз больше, чем выбросы АЭС, работающих в штатном режиме, независимо от вида АЭС. Благополучная картина изменяется, когда на АЭС происходит авария с выбросом радионуклидов в атмосферу. Так было после аварии на АЭС в Селлафилде в 1957 г., так было на АЭС «Три Майл Айленд» в 1979 г., так произошло при аварии на ЧАЭС в 1986 г. Последняя авария была наиболее крупной. В связи с 8 летием аварии мы проанализировали уровень дополнительного радиационного

9