Влияние радиоактивных ксенобиотиков на биосферу

Чем больше человечество проникало в глубь атома, чем больше овладевало энергией атомного ядра, тем грандиознее становились реальные плоды этого освоения для судеб цивилизации и в то же время тем зловеще вырисовывались контуры атомного «джинна». Энергия расщепленного атома открыла человечеству реальную перспективу неограниченного прогресса и поставила под вопрос само существование жизни на Земле.

Широкие масштабы мирного использования атомной энергии в ряде областей – энергетике, медицине, промышленности, исследовании космоса, а также сохраняющаяся угроза военного конфликта с применением ядерного оружия представляют потенциальную опасность для нынешнего и будущего поколений. Взрывы атомных бомб над Хиросимой и Нагасаки ознаменовали появление призрака атомной гибели людей нашей планеты.

За счет испытаний ядерного оружия пиковое значение индивидуальной дозы облучения населения достигло в 1963 г. В 1962 году масштабы ядерных испытаний в атмосфере были максимальными (70 взрывов суммарной мощностью около 200 Мт). Уже через год во всем мире резко повысилось содержание радиопродуктов ядерного распада в продуктах питания. В результате в мышечной и костной тканях человека и животных оно возросло в 4–8 раз, а в некоторых районах – более чем в 100 раз.

Очевидна и необходимость защиты человека от воздействия ионизирующих излучений при ликвидации последствий аварии на АЭС. Авария на Чернобыльской АЭС с небывалой остротой обнаружила опасности, связанные с мирным использованием атомной энергии. Так, по состоянию на август 1986 г. в результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась большая часть сельскохозяйственных угодий внутри 30-километровой зоны и примерно 2 млн. га за ее пределами. Накопление радионуклидов в почве и лесной подстилке будет оказывать длительное и интенсивное воздействие на уцелевших животных, а также активно подавлять прорастание семян и рост молодых растений. В связи
с аварией на Чернобыльской АЭС произошло значительное увеличение радионуклидов в продуктах питания. Источники загрязнения окружающей среды радионуклидами:

· испытания ядерного оружия;

· выбросы радиоактивных веществ предприятиями ядерной энергетики в атмосферу (АЭС, радиохимические заводы);

· предприятия ядерного топливного цикла (добыча, переработка уранового сырья);

· сбросы отходов атомных заводов в водоемы;

· хранение и захоронение радиоактивных отходов. Причины загрязнения: нарушение технологического процесса, ненадежность атомных установок, нарушение техники безопасности, пренебрежительное отношение к очистным сооружениям и правилам захоронения отходов и хранения радиоактивных веществ.

В сравнительно ранние сроки после ядерного взрыва или аварии на атомных реакторах наибольшую опасность для человека представляют: ¹³¹I, ⁸⁹Sr, ¹⁰⁶Ruи другие радионуклиды, относительно быстро распадающиеся. Вболее отдаленные сроки активно воздействуют долгоживущие и хорошо растворимые в жидкостях организма ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs. Именно комбинированное воздействие этих двух радионуклидов определяет характер поражения людей, находящихся на радиоактивно загрязненной территории. Радионуклиды реакторного происхождения характеризуются высокой биологической доступностью и токсичностью. В случае разрушения атомного реактора загрязнение внешней среды носит стойкий характер вследствие высокого содержания в ней долгоживущих радионуклидов. Радиоактивные продукты, образующиеся при ядерных взрывах, и реакторные продукты, поступившие во внешнюю среду, становятся источниками длительного (дистанционного, контактного) внешнего, а при поступлении в организм – внутреннего облучения.

В условиях пребывания на радиоактивно зараженной местности следует ожидать длительного облучения. В таких ситуациях наряду с внешним облучением радионуклиды могут поступать в организм ингаляционно (в период выпадения и вторичного пылеобразования) и перорально (при потреблении загрязненной воды и пищи). Основное значение имеет пищевой путь поступления радионуклидов, особенно цезия и стронция.

Радионуклиды загрязняют атмосферный воздух, водоемы, почву, продукты растительного и животного происхождения. Эти продукты, а также дары природы, используемые в пищу (грибы, ягоды, лекарственные растения, дичь), являются переносчиками радионуклидов в организм человека.

Большую опасность представляет загрязнение моря радионуклидами. Морская среда служит мусорным ящиком не только потому, что туда сбрасываются отходы атомных заводов, но и потому, что реки несут в них загрязненные воды, использованные для охлаждения реакторов и при производстве радиоактивных веществ. Жидкие отходы, обогащенные радионуклидами, могут поступать в открытую гидрографическую сеть, воды которой применяются для технологического водоснабжения, рыборазведения, водопоя скота, орошения и т.п. В результате радионуклиды попадают в продукты питания. Поведение радионуклидов в водоеме зависит от физико-химических свойств воды и ее состава. Так, слабая минерализация воды способствует более высокому накоплению радионуклидов гидробионтами, поэтому рыбы пресноводных водоемов накапливают их в десятки и сотни раз больше.

Страшная ситуация создается при аварии на АЭС и нарушении правил радиационной безопасности. Так, неисправность трубопроводов на одном из заводов по регенерации ядерного топлива в Англии (1975 г.) привела к значительному увеличению содержания ¹³⁷Cs в море. В результате содержание этого радионуклида в промысловых рыбах значительно увеличилось.

И другой пример: воды, сбрасываемые АЭС в Хэнворе (США), считались вначале совершенно безопасными. Однако позднее выяснилось, что в соседних водоемах в 2000 раз повысилась радиоактивность планктона, а радиоактивность уток, питавшихся планктоном, возросла в 40 000 раз; рыбы же стали в 150 000 раз радиоактивнее вод, сбрасываемых АЭС. Ласточки, ловившие насекомых, личинки которых развивались в воде, обнаруживали радиоактивность в 500 000 раз более высокую, чем у вод самой станции. В желтке яиц водоплавающих птиц радиоактивность повысилась в миллион раз.

При радиоактивном загрязнении сельскохозяйственное производство не только является одной из наиболее уязвимых отраслей народного хозяйства, но и оказывает большое влияние на формирование радиационной обстановки. Поэтому потребление сельскохозяйственной продукции надо учитывать при оценке суммарной поглощенной дозы облучения населения, проживающего на территориях, прилегающих к АЭС и другим предприя-тиям ядерного топливного цикла.

Уровень загрязнения продуктов питания зависит от интенсивности радиоактивных выпадений, их биологической доступности и почвенно-климатических условий, определяющих миграцию радионуклидов. В растения радионуклиды поступают вследствие непосредственного загрязнения (воздух, дожди, снег, ветер) и из почвы.

Уровень задержки радиоактивных выпадений растительным покровом определяется их физическими свойствами и видом растений. По степени задерживания радионуклидов растения могут быть расположены в ряд: капуста – свекла – картофель – пшеница. Дальнейшая судьба задержанных частиц радионуклидов зависит от их растворимости и скорости удаления под действием дождя и других процессов.

Растения поглощают из почвы только те радионуклиды, которые растворяются в воде. Интенсивность поступления радионуклидов в растения обусловлена типом почвы. Наименьший переход наблюдается в регионах, где преобладают черноземные почвы, а наибольший – в регионах с торфяно-болотными почвами. Высокий коэффициент перехода радионуклидов в растениях характерен также для песчаных почв.

В организм животных радионуклиды в основном поступают с загрязненными кормами и водой. Накопление радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных и их переход в мясо, молоко и продукты их переработки зависят от физико-химических свойств радионуклидов, видовых и возрастных особенностей животных и их функционального состояния.

Загрязнение радионуклидами пищевых продуктов происходит не только при их получении, но и в процессе переработки, транспортировки, хранения и реализации населению.

Основные пищевые цепи миграции радионуклидов:

атмосфера – почва – растения – человек;

атмосфера – почва – растения – животные – человек;

атмосфера – водоемы – питьевая вода – человек;

атмосфера – водоемы – гидробионты – рыба – человек;

сточные воды – почва – растения – животные – человек;

сточные воды – гидробионты – рыба – человек.

Таким образом, радионуклиды «двигаются» из окружающей среды по пищевым цепям в организм человека. Живые организмы концентрируют радиоактивные элементы, причем их распределение в тканях неравномерно. Еще 10 лет назад русский радиобиолог Э.М. Сороко (1993) показал, что если уровень фонового облучения принято считать за единицу, то мышцы рыбы концентрируют 200 ед., кости – 300 ед., а печень – 300 тыс. ед.

Свойства радионуклидов, поступающих из внешней среды в пищевые продукты:

· обладают определенными общими физическими свойствами, которые увеличивают их потенциальную опасность для человека;

· вызывают устойчивое загрязнение окружающей среды;

· способны накапливаться в пищевых продуктах;

· распространяются в природной среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения (ветер, дождь, снег, реки);

· они особенно опасны для здоровья человека в различном сочетании
с продуктами обмена.

Воздействие радионуклидов на организм человека:

1. Поступление радионуклидов в организм человека в незначительных количествах происходит: с водой (примерно 5%), с вдыхаемым воздухом, с пищевыми продуктами растительного и животного происхождения (70%). Возможно поступление радионуклидов и через кожу.

2. Суммарный итог действия того или иного вида радиации на организм зависит от многих факторов: заряда, скорости и энергии частиц, линейной плотности ионизации. При оценке поражающего действия разных видов ядерных излучений на организм необходимо учитывать не только дозу, но и глубину проникновения радиации в ткани организма. Характер и интенсивность радиационных поражений обусловлены видом излучения, его дозой и продолжительностью облучения.

3. Прямое воздействие лучевого излучения характеризуется повреждением биологических молекул, нарушением внутриклеточного обмена веществ и гибелью клеток. Непрямое воздействие лучевого излучения на биологические молекулы осуществляется образующимися свободными радикалами и перекисными соединениями. Эти вещества, являясь сильными окислителями, повреждают клетки.

4. Наиболее чувствительными к ионизирующей радиации являются органы и ткани с интенсивно делящимися клетками. К ним, в первую очередь, относятся органы системы кроветворения, пищеварительной системы (слизистая оболочка тонкой кишки, желудка) и половые железы. В этих органах клеткам отпущено меньше всего времени на восстановление. Таким образом, ионизирующая радиация вызывает серьезные повреждения состава крови и целостности кровеносных сосудов, вследствие чего снижается число лейкоцитов, тромбоцитов, эритроцитов в крови. В результате возникают малокровие, кровоизлияния, кровотечения. Организм человека становится более восприимчивым к различным инфекционным заболеваниям.

5. Болезненные процессы, вызываемые ионизирующей радиацией, в зависимости от поражения могут проявляться в острой или хронической форме лучевой болезни. В аварийной ситуации возможно преимущественное воздействие ионизирующей радиации на отдельные области и органы организма. При таком неравномерном или частичном облучении клиника острой лучевой болезни возникает при продолжительном облучении относительно малыми дозами, превышающими предельно допустимые уровни.

6. Одна из характерных особенностей лучевого поражения состоит в том, что спустя весьма длительный срок после лучевого воздействия, казалось бы, в полностью выздоровевшем организме возникают отдаленные последствия. К ним относятся: сокращение продолжительности жизни, высокая заболеваемость болезнями крови (лейкозы – рак крови), злокачественными опухолями щитовидной железы, легких, молочной железы и желудка, катарактами (помутнение хрусталика глаза), снижением плодовитости, расстройствами эмбрионального развития. Облучение организма беременной женщины оказывает сильное влияние на развитие плода: его внутриутробная гибель, выкидыши, разнообразные уродства развития.

Ввиду особой опасности для здоровья человека представляется целесообразным дать краткую биологическую характеристику долгоживущим радионуклидам, а именно: ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs.

Радиоактивный ⁹⁰Sr. Стронций накапливается в зеленых растениях, в частности, в злаковых, и с хлебопродуктами поступает в организм человека. Через сено – корм коров – он попадает в их ткани. Поэтому молоко – второй после хлеба путь поступления стронция в организм человека. Радиоактивный стронций попадает в водоемы, оттуда поглощается водорослями, затем по пищевой цепи накапливается рачками и другими мелкими водными животными, а затем – рыбой. Таким образом, рыба, особенно ее скелет, – третий распространенный канал поступления радиоактивного стронция в организм человека. Наконец, важным источником ⁹⁰Sr являются овощи и плоды. По отложению радиоактивного стронция в мышцах и органах сельскохозяйственных животных можно расположить в ряд: крупный рогатый скот – овцы – куры. У взрослых животных стронций в мягких тканях накапливается в большем количестве, чем у молодых. Наибольшее накопление ⁹⁰Sr отмечается в костях, печени, почках, легких, минимальное – в мышцах и особенно в сале.

Радиоактивный ¹³⁷Cs. Поступает в организм человека преимуще-ственно с пищей растительного и животного происхождения. Источниками ¹³⁷Cs для человека могут быть хлеб, овощи, фрукты, мясо, рыба, молоко.

По степени накопления ¹³⁷Cs растения можно расположить в ряд: ячмень – просо – пшеница – гречиха – фасоль – овес – картофель – бобы. Радиоактивный цезий равномерно распределяется в тканях и органах человека, что приводит к относительно равномерному их облучению, однако большая его часть концентрируется в мышечной ткани – 80% и лишь 10% в костях.

Механическая очистка. Обработку загрязненных пищевых продуктов, прежде всего, овощей и фруктов, необходимо начинать с очистки их поверхностей, так как именно в наружных слоях овощей и фруктов радионуклидов содержится больше, чем в мякоти. Перед мытьем некоторых овощей (капусты, лука репчатого, чеснока и др.) следует удалить верхние, наиболее загрязненные листья. Механическая обработка мяса состоит в удалении загрязненных участков соединительной ткани.

Все продукты должны быть тщательно промыты теплой, лучше всего проточной водой. В связи с тем, что на поверхности многих овощей и фруктов, находятся клейкие вещества, способные задерживать радионуклиды, целесообразно использовать щелочной раствор (например, с питьевой содой) для их растворения и удаления, необходимо обильное тщательное ополаскивание обработанных овощей чистой теплой водой.

Клубне- и корнеплоды, фрукты после мытья очищают от кожуры и затем повторно тщательно моют теплой водой. Особенно внимательно должна быть очищена поверхность овощей и фруктов, имеющая трещины, неровности, шероховатости. Яблоки и груши моют в проточной воде, затем удаляют завязь, сердцевину и плодоножку. Указанные способы механической очистки (мыть, снятие кожуры) позволяют удалить более 50% радиоактивных веществ, находящихся на поверхности и наружных слоях пищевых продуктов.

Второй этап холодной обработки пищевых продуктов – вымачивание их в чистой воде (в течение 2–3 часов). Данный способ особенно рекомендуется для продуктов, наиболее подверженных сильному загрязнению радионуклидами (например, грибов свежих и сухих, ягод (особенно лесных) и т.п.). Так, вымачивание сухих польских грибов в течение 2 ч уменьшает радиоактивность ¹³⁷Cs на 81%, а белых грибов – на 98%. Мясо и особенно пресноводная рыба, нарезанные небольшими порциями, предварительно вымачиваются в течение 1–2 ч в воде.

Тепловая обработка пищевых продуктов. Предпочтительным способом тепловой обработки продуктов и пищевого сырья в условиях повышенного загрязнения их радионуклидами является варка. Именно при отваривании значительная часть радионуклидов переходит в отвар. Так, из свеклы, капусты, гороха, щавеля, грибов в отвар переходит до 60, 80, 45, 50 и 80% ¹³⁷Cs соответственно. Отвары нецелесообразно использовать в пищу в условиях повышенной загрязненности продуктов радионуклидами. В этих случаях необходимо, поварив продукт в течение 5–10 мин, слить воду, а затем продолжить варку в новой порции воды, используя ее в пищу.

На выход радионуклидов из продуктов в отвар (бульон) влияет солевой состав и рН воды. Так, наибольший выход ⁹⁰Sr из мяса и картофеля отмечается в водопроводной воде с молочно-кислым кальцием. Присутствие поваренной соли в количестве, обеспечивающем нормальные вкусовые качества очищенного вареного картофеля, увеличивает переход радионуклидов в отвар.

Следует иметь в виду, что количество радионуклидов, поступающих в организм человека при употреблении им первых блюд, может значительно возрастать за счет перехода в бульон из несъедобных тканей (кости). Устранив из меню овощные и разные отвары, мясные, рыбные и грибные бульоны, рассол квашеной капусты, молочную сыворотку, полученную при сбивании масла и приготовлении творога, можно существенно уменьшить поступление радионуклидов в организм человека.

Нежелательно жаренье продуктов, при котором фактически все радионуклиды остаются в них.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: