Радиобиология с основами радиоэкологии

16. Использование биологических эффектов ионизирующих излучений... 481

радиотоксинов. Но, разумеется, при дозах, измеряемых десятками тысяч грей, в продуктах происходят различные радиаци- онно-химические процессы, которые теоретически могут приводить к окислению определенных веществ и разрушению отдельных структур. Показано, что за счет этих реакций может происходить разрушение пигментов в продукции растениеводства и изменение ее цвета. Могут изменяться вкусовые качества, особенно богатых жирами продуктов животноводства.

Под влиянием облучения может изменяться баланс микрофлоры пищевых продуктов. Более радиоустойчивые микроорганизмы, сохраняя жизнеспособность, могут, не имея конкурентов, развиваться в больших количествах. Последствия такого размножения трудно предвидеть, потому что этот процесс может сопровождаться накоплением определенных продуктов их метаболизма, что делает продукт питания непригодным к употреблению или даже токсичным.

В различных странах начиная с 1960-х гг. были проведены и проводятся в настоящее время всесторонние исследования, позволяющие устанавливать предельные значения доз облучения продукции растениеводства и животноводства, предназначенной для изготовления продуктов питания человека, а также готовых продуктов. Эти дозы вводятся весьма осторожно, но постепенно увеличиваются. В 1970-е гг. в Международный стандарт на облучение пищевых продуктов были включены указания о допустимости облучения γ-радиацией и потоком электронов в дозах до 1 кГр, причем энергия электронов во избежание возникновения наведенной радиоактивности была ограничена 10 МэВ. В 1981 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала отчет, согласно которому облучение любых пищевых продуктов в дозах до 10 кГр не опасно для здоровья, который был положен в основу соответствующих стандартов в некоторых странах. В бывшем СССР в те годы было разрешено облучение продовольственного зерна пшеницы, а также зерна ячменя и кукурузы кормового назначения в дозах до 1 кГр, рыбы и рыбных продуктов в дозе до 2 кГр при ограничении максимальной энергии электронов 4 МэВ.

Из всех направлений использования ионизирующих излучений наибольшую известность приобрело их применение в медицине. Каждый житель цивилизованных стран систематически, практически ежегодно, с профилактико-диагностической либо диагностической целью проходит флюорографию – один из методов рентгенологического обследования. Очень многим известно об использовании ионизирующих излучений для лечения злокачественных заболеваний органов человека. Но вот опыт использования излучений в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и других сферах деятельности человека в странах СНГ в целом еще невелик, хотя многие радиацион-

ные технологии и биотехнологии известны сравнительно давно и успешно используются во многих странах мира. Главным образом это относится к приемам и технологиям, связанным с облучением продукции растениеводства и животноводства, а также продуктов питания для увеличения сроков их хранения. Причины этого имеются как объективные, так и субъективные.

Среди объективных следует в первую очередь выделить отсутствие достаточного количества облучательных установок различного целевого назначения, что не позволяет проводить внедрение технологий в широких масштабах.

Субъективные причины обусловлены необоснованным пред­ убеждением в отношении к облученным продуктам питания. В странах СНГ более чем в каких-либо других широко бытует мнение об их токсичности. Причиной этого было навязывание определенной частью радиобиологов недостаточно обоснованных гипотез токсического действия радиации, объясняющих механизм действия ионизирующих излучений на организм образованием в клетках специфических токсических веществ – упомянутых радиотоксинов. Резко были подорваны позиции прогрессивных идей и проектов использования ионизирующих излучений в различных сферах народного хозяйства аварией на Чернобыльской АЭС, породившей так называемую «радиофобию».

Отнюдь не отрицая возможности возникновения в облучаемых объектах биологического происхождения продуктов радиолиза воды и различных органических соединений, обладающих высокой окисляющей способностью, а также их возможного вредного действия на организм человека (в принципе это доказано для очень высоких доз), крайне важным является оценить количественные радиационные выходы этих продуктов при используемых в технологических обработках дозах и значения приемлемых рисков последствий потребления населением облученных продуктов питания.

Контрольные вопросы к главе 16

1.Способы использования ионизирующих излучений и радиоактивных изотопов в медицинской практике для целей диагностики различных заболеваний.

2. Применениеионизирующихизлученийвпрактикерадиационнойтерапии злокачественных новообразований.

3. Теоретическое обоснование использования ионизирующих излучений при трансплантации органов и тканей.

4.Основные пути применения приема радиационной стерилизации в медицине.

5.Пути практического применения ионизирующих излучений для ускорения роста и развития растений и животных.

6.Использование методов радиационного мутагенеза в растениеводстве, животноводстве и микробиологической промышленности.

16.Использование биологических эффектов ионизирующих излучений... 483

7.Использование ионизирующих излучений для борьбы с насекомыми – вредителями растений и разносчиками инфекционных заболеваний животных и человека.

8. Радиационная биотехнология преодоления несовместимости органов при вегетативных прививках растений.

9.Радиационные технологии продления сроков хранения продукции растениеводства и животноводства.

10. Основные пути использования ионизирующих излучений в пищевой промышленности.

11.Преимущества радиационной пастеризации и консервации продукции растениеводства и животноводства, а также продуктов питания по срав-

нению с традиционными технологиями.

12. Теоретическое обоснование величин доз, используемых в различных радиационных технологиях.

13.Сформулируйте и обоснуйте собственную точку зрения на возможность облучения продуктов питания.

484Радиобиология с основами радиоэкологии

17.ПРИНЦИПЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

ИОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ГИГИЕНЫ

Беспороговая концепция действия ионизирующих излучений на живые организмыиосновныепринципыбиологическогонормирования.Понятие допустимого (приемлемого) риска. Категории облучаемых лиц и их регламентация. Допустимые и временно допустимые уровни содержания радиоактивных веществ в продуктах питания. Население в условиях радиационных аварий. Радиационно-гигиенические регламенты. Группы радиотоксичности радиоактивных веществ. Принципы защиты от закрытых и открытых источников ионизирующих излучений. Мероприятия, снижающие вероятность радиационного поражения человека, проживающего и работающего в условиях повышенного радиа­ ционного влияния. Основные документы регламентации норм радиационной безопасности.

Как свидетельствуют данные, приведенные в главе 10, в целом радиочувствительность организмов возрастает с увеличением уровня их организации: наиболее высока она у млекопитающих, несколько ниже – у других позвоночных животных, еще ниже у большинства видов высших растений, беспозвоночных животных, простейших, бактерий и минимальна – у вирусов. Поэтому не только с социальной, но и с чисто биологической точки зрения приоритетность человека при защите от радиации совершенно очевидна, и именно такой подход к проблеме является особенностью методологии биологического нормирования ионизирующих излучений.

Значение проблемы особенно возрастает в условиях расширения сфер применения источников ионизирующих излучений как естественного, так и искусственного происхождения, которое неизменно приводит к увеличению радиационного фона и поступления радиоактивных веществ в организм человека. При этом повышенным дозовым нагрузкам могут подвергаться не только лица, непосредственно работающие или систематически сталкивающиеся с источниками ионизирующих излучений, но и некоторые, порой обширные слои населения, не имеющие к ним никакого отношения, но волею случая оказавшиеся в зоне влияния источников, например, проживающие вблизи атомной электростанции. Снижение степени влияния излучений на эти обе категории людей может быть достигнуто за счет правильной организации технологических процессов, в которые вовле-

17. Принципы биологического нормирования ионизирующих излучений... 485

чены работы с радиоактивными веществами; контроля условий лиц, работающих на таких предприятиях; реализации защитных мероприятий. Все это, являясь сферой радиационной гигиены, осуществляется установленными радиобиологическими исследованиями научно обоснованных критериев безопасных уровней влияния радиации на человека.

Радиационная гигиена – это раздел радиобиологии, возник­ ший на стыке с гигиеной, который изучает влияние ионизиру­ ющих излучений на здоровье человека с целью разработки при­ емов и мероприятий обеспечения его радиационной безопасно­ сти.

Биологическое нормирование ионизирующих излучений, обес­ печивающее эту безопасность, является основной задачей ради­ ационной гигиены.

17.1. Беспороговая концепция действия ионизирующих излучений на живые организмы

и основные принципы биологического нормирования

Отношение к уровню доз ионизирующих излучений, которые могут привести к определенным нарушениям функций организма, у радиобиологов неоднозначно. Определенная группа специалистов, опираясь на некоторые открытия и весьма весомые достижения в области пострадиационного восстановления, убеждена в существовании некоего уровня (порога) доз, до которого все наносимые радиацией повреждения могут устраняться. Это означает, что облучение живых организмов, в том числе и человека, до каких-то уровней доз, абсолютные значения которых зависят от радиочувствительности, неопасно, безвредно для него. Такая точка зрения известна как пороговая кон­ цепция.

В ее пользу свидетельствуют факты того, что при дозах острого облучения человека ниже 0.1 Зв с помощью современных методов исследований невозможно достоверно установить какие-либо нарушения на молекулярно-биохимическом, клеточном уровнях, морфофизиологические отклонения в развитии тканей и органов, изменения в состоянии здоровья. Что касается отдаленных последствий, в том числе и генетических, то даже до уровня 0.5 Зв не удается установить увеличения количества каких-либо из них по сравнению с естественным уровнем, хотя показано, что с последующим возрастанием дозы облучения вероятность частоты их проявления все возрастает. Достаточно четко это показано на примере радиационной катаракты – типичного отдаленного стохастического радиобиологического эффекта морфологической природы. Имеется достаточно большой опыт изучения радиационной катаракты у животных и человека. Отдельными исследователями четко ука-

зываются дозовые пороги для этого эффекта, при превышении которых вероятность проявления катаракт резко возрастает.

Например, для человека при остром однократном рентгеновском облучении пороговая доза составляет 2 Гр, при фракционированном облучении в течение трех месяцев она возра­ стает до 4–5 Гр. Последнее свидетельствует о влиянии процессов пострадиационного восстановления на реализацию индуцируемого облучением помутнения хрусталика. И С.П. Ярмоненко в учебнике «Радиобиология человека и животных» (1988) совершенно однозначно утверждает: «пострадиационное развитие катаракты – явление пороговое».

Однако подавляющее большинство радиобиологов считает, что как процесс реализации радиационного поражения, так и процессы пострадиационного восстановления носят случайный, вероятностный – стохастический характер. И даже минимальное повреждение не всегда может быть полностью восстановлено. Теоретически достаточно одного попадания в молекулу ДНК – мишень действия радиации, чтобы вызвать в ней мутацию. Мутация соматической клетки может привести к ее трансформации в клетку иного типа, в том числе и раковую, со всеми вытекающими последствиями. Мутация половой клетки может обусловить появление наследственных изменений, выявляющихся во всевозможных нарушениях структуры, функций, появлении отклонений от нормы, наследственных заболеваний у потомства. Данное положение, достаточно четко подтверждаемое многочисленными линейными дозовыми зависимостями проявления канцерогенного и генетического действия ионизирующих излучений, на которых отсутствует порог (рис. 17.1), позволяет сформулировать положение о том, что не существует безвредных доз ионизирующей радиации. Эта точка зрения получила название беспороговой концепции.

В настоящее время концепция беспорогового действия радиации принята МКРЗ (Международной комиссией по радиационной защите) и является официальной доктриной, на основе которой принимаются

Рис. 17.1. Кривые до- за–эффект, иллюстрирующие пороговую (1) и беспороговую (2) концепции в радиобиологии.

17. Принципы биологического нормирования ионизирующих излучений... 487

рекомендации по радиационной защите. Если допустить, однако, что пороговое значение дозы облучения все же существует, эта концепция обеспечивает скорее переоценку, нежели недо­ оценку вреда от облучения.

Установлены основанные именно на беспороговой концепции три главных принципа биологического нормирования ради­ ационного влияния, целью которых является защита человека от действия ионизирующей радиации:

1.Любая практическая деятельность, которая сопровождается облучением людей, не должна осуществляться, если она не приносит больше пользы облучаемым лицам или обществу по сравнению с наносимым вредом (принцип оправданности);

2.При осуществлении любой практической деятельности суммарные уровни облучения от всех источников не должны превышать установленных пределов доз (принцип не превыше­ ния);

3.Уровни индивидуальных доз и (или) количество облучаемых лиц по отношению к каждому источнику облучения должны быть настолько низкими, насколько это может быть достигнуто с учетом экономических и социальных факторов (принцип оптимизации).

17.2.Понятие допустимого (приемлемого) риска

Любая практическая деятельность человека предполагает определенный риск вредного влияния, с одной стороны, естественных и искусственных факторов окружающей среды, с другой – производственных и бытовых факторов. Всякая оценка преимуществ той или иной технологии в обязательном порядке предполагает принятие определенного допустимого, или приемлемого риска, количественно выраженного на основе статистического анализа как вероятность проявления незапланированного явления, связанного с отрицательным воздействием на состояние здоровья и жизнь человека.

Человечество смирилось с вероятной опасностью многих факторов, связанных с гораздо большим риском для здоровья и даже жизни, чем ионизирующая радиация, таких, например, как отопление жилищ и производств, в том числе взрывоопасными газами, езда на автомобилях, мотоциклах, поездах, полеты на самолетах, плаванье и многих других, хотя вероятность погибнуть в автокатастрофе, сгореть при пожаре, угореть или утонуть во много раз выше, чем вред от искусственного среднего по Земному шару превышения радиационного фона, создаваемого работой почти 450 блоков АЭС, даже с учетом произошедших на них аварий. Не говоря уже о вреде курения, на которое совершенно добровольно обрекает себя значительная часть человечества, повышая в десятки раз вероятность умереть от

рака легких; употребления алкоголя, являющегося непосредственной причиной многих заболеваний и существенно увеличивающего риск реализации проявления вредного действии перечисленных выше и многих других факторов.

Установление величины допустимого риска от любого фактора представляет собой весьма сложную проблему, при решении которой необходимо учитывать как технологические, так

исоциально-экономические условия. Что касается действия ионизирующей радиации, то исходя из концепции ее беспорогового действия, нормирование радиационной безопасности предполагает создание таких условий, при которых доза облучения будет минимально возможной. Вместе с тем считается, что уровни облучения должны быть такими, достижение которых не требует усилий и затрат, неадекватным требованиям в отношении влияния на состояние здоровья человека. Это означает, что регламенты допустимых уровней облучения должны основываться на объективных данных в отношении возможного проявления соматических последствий и генетических эффектов, которые могут быть вызваны конкретными уровнями доз

иусловиями облучения.

Таким образом, концепция допустимого (приемлемого) риска предусматривает принятие таких уровней облучения, которые полностью или максимально возможно обеспечивали полное отсутствие, или минимальную угрозу здоровью человека. И в соответствии с рекомендациями МКРЗ вероятные дозы облучения устанавливаются на таком низком уровне, который исключает возможность острых радиационных поражений. Риск проявления отдаленных соматических и генетических последствий при облучении должен быть достаточно низким и оправданным по сравнению с пользой, получаемой человечеством от использования источников ионизирующих излучений.

Однако критерии, позволявшие бы количественно соотнести вред и пользу в радиологии, как и во многих других сферах деятельности человека, до конца не разработаны. Это очень непростая задача, которая затрагивает морально-этические и со- циально-экономические проблемы. Поэтому допустимые уровни облучения лиц, непосредственно работающих с радиоактивными веществами и другими источниками, рекомендуются таковыми, при которых опасность не должна превышать уровней рисков, принятых в других сферах, гарантирующих высокую степень безопасности. Числовые значения пределов доз выбираются так, чтобы риск облучения даже при них был минимальным. Реально допустимые дозы облучения устанавливаются на таких низких уровнях, что связанный с ними риск является значительно ниже возможного риска действия других факторов. Поэтому совершенно обоснованно считается, что облучение отдельных лиц и даже групп населения в дозах, в несколько раз превышающих допустимые, не должно нанести вреда здоровью.

17.Принципы биологического нормирования ионизирующих излучений... 489

17.3.Категории облучаемых лиц и их регламентация

Согласно нормам радиационной безопасности, население области, края, республики, всей страны в зависимости от вероятности облучения подразделяется на три категории:

1.Категория А – персонал (профессиональные работники) – это лица, постоянно или временно работающие непосредственно с источниками ионизирующей радиации. К ним относятся работники предприятий ядерного топливного цикла, вра- чи-рентгенологи, отдельные категории других специалистов, которые по роду своей производственной деятельности могут подвергаться облучению.

2.Категория Б – лица, которые непосредственно не заня-

ты работой с источниками ионизирующих излучений, но в связи с расположением рабочих мест в помещениях, на промышленных площадках объектов с радиационно-ядерными технологиями либо по условиям проживания могут получать дополнительное облучение. Они также относятся к персоналу.

3. Категория В – это все остальное население административного региона.

Производственная деятельность и жизнь всех категорий населения в отношении радиационной безопасности регламентируется так называемыми радиационно-гигиеническими нормативами, разрабатываемыми национальными комиссиями по радиационной защите населения различных стран с учетом их особенностей на основе общих рекомендаций МКРЗ.

Основным радиационно-гигиеническим нормативом, ограничивающим облучение лиц отдельных категорий от всех индустриальных источников ионизирующей радиации, является предел (лимит) дозы. Предел дозы – это максимальная, пре­ дельно допустимая эквивалентная доза, которая может быть получена отдельным лицом в течение года.

Пределы доз как для персонала, так и для остального населения устанавливаются с учетом рисков, которые могут быть сопоставлены с вероятностью потери здоровья или жизни при действии других факторов, деятельности в других сферах, не связанных с радиационным воздействием. Различают предел эквивалентной дозы внешнего облучения и предел эффективной дозы.

Предел эквивалентной дозы внешнего облучения – это допустимый уровень облучения лиц категории А, Б и В от всех индустриальных источников ионизирующих излучений в ситуациях практической деятельности, который формируется в течение года за счет внешнего облучения.

Предел эквивалентной дозы внутреннего облучения – допустимый уровень дозы, который формируется в течение года за счет поступления радионуклидов внутрь организма.

Наконец, выделяется годовая эффективная доза – сумма эквивалентной дозы внешнего облучения за год и ожидаемой эквивалентной дозы внутреннего облучения, формируемая поступлением радионуклидов внутрь организма в течение этого периода.

В случаях опасных и чрезвычайных ситуаций (проведение отдельных исключительных технологических операций на радиационно-ядерном объекте, недопущение или ограничение развития радиационной аварии и некоторых других) для лиц категории А пределы доз могут быть увеличены.

Кроме пределов доз устанавливается перечень допустимых уровней (допустимых концентраций) содержания радионуклидов в различных объектах и их поступления в организм человека. Например, допустимое поступление радионуклидов через органы дыхания, допустимая концентрация радионуклидов в продуктах питания, воздухе рабочей зоны, допустимое радионуклидное загрязнение кожи, спецодежды, рабочих поверхностей.

С целью фиксации достигнутого уровня радиационной безопасности для каждого радиационно-ядерного объекта, населенного пункта и окружающей среды устанавливаются контрольные уровни облучения и радионуклидного загрязнения.

Контрольные уровни – это значения мощности дозы, плот­ ности потока частиц, поступления радиоактивных веществ в организм, концентрации (объемной радиоактивности) радио­ нуклида в воздухе, воде, рационе, радиоактивного загрязнения поверхности, радиоактивного выброса и сброса и т.д., которые устанавливаются руководством учреждения или органами са­ нитарного надзора для оперативного радиационного контроля пределов доз и допустимых уровней с целью ограничения облу­ чения персонала и населения, а также радиоактивного загряз­ нения окружающей среды.

Допускается установление контрольных уровней для отдельного характерного радионуклида, в определенном продукте, на определенной территории. Их значения всегда ниже соответствующих пределов доз и допустимых уровней, и они регулярно пересматриваются с учетом изменения текущей радиационной ситуации. В случае превышения контрольных уровней администрацией и органами, их устанавливающими, производится расследование с целью выявления причин, которые привели к превышению, и принятие мер по их устранению.

В целом, система контрольных уровней является основой для планирования приемов и мероприятий по обеспечению оперативного контроля за радиационной обстановкой. Кратковременное превышение контрольного уровня по отдельному параметру, как правило, не представляет непосредственной опасности для здоровья, но является сигналом об ухудшении ра-