11.4. Биологическое действие радиоактивного излучения

Механизм биологического действия радиоактивных излучений сложен и до конца не изучен. В начале 1940-х гг. исследования А.А. Дробкова, изучавшего рост клубеньковых бактерий вокруг источника радиоактивного излучения, показали как губительное, так и стимулирующее воздействие радиоактивного излучения одновременно.

Многочисленные исследования биологов, медиков, физиков позволили представить механизмы воздействия ионизирующего излучения и установить различие воздействия разных типов ионизирующих частиц на биологические объекты (рис. 11.9).

Повреждения могут происходить на разных уровнях биологической организации (табл. 11.10).

Радиочувствительность живых организмов значительно различается. Смертельная доза для бактерий составляет 104 Гр, для насекомых — 103 Гр, для млекопитающих — 10 Гр. Для сельскохозяйственных животных разовые дозы облучения 1,5—2 Гр могут приводить к возникновению лучевой болезни, дозы 0,1 Гр/год — к проявлению генетических эффектов. В табл. 11.11 приведены LD50 у-излучения для сельскохозяйственных животных.

Для растений радиобиологические повреждения проявляются в следующем: на клеточном уровне в виде цитогенетических повреждений, оцениваемых по снижению митоти-

Рис. 11.8. Схема эксперимен-

та А.А. Дробкова: I — ис-

точник излучения (кристалл

соли урана); 2 — зона смерти

(зона отсутствия роста); 3 —

зона сильно подавленного

развития; 4— зона стимуля-

ции роста культуры

(цит. по Рихванову, 1997)

Рис. 11.9. Воздействие ионизирующего излучения на ткани организма: 1 — заряженные частицы — проникающие в ткани организма (а- и Р-частицы), теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят; 2 — электрические взаимодействия — происходит ионизация атомов в тканях организма; 3 — физико-химические изменения — свободные электроны и ионизированные атомы участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая свободные радикалы; 4 — химические изменения — образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и могут вызывать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул; 5 — биологические эффекты — биологические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной медленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к раку (Радиация: дозы, эффекты, риск, 1988)

Таблица 11.10

Некоторые виды радиобиологических повреждений у млекопитающих

(Когалл, 1986; цит.

Таблица 11.11

Полулегальные дозы у-излучения для сельскохозяйственных животных

(Агроэкология, 2000)

ческой активности, увеличению числа хромосомных аберраций и изменению длительности митотического цикла клеток апикальной меристемы.

Специфика радиационного поражения экосистем в зоне аварии на Чернобыльской АЭС проявлялась в следующем: хвойные леса пострадали при дозе облучения в 10 Гр/год (внешние проявления — «рыжий лес»), лиственные — при 30 Гр/год и агроэкосистемы — при 70 Гр/год (Алексахин, 1993).

Доза облучения человека определяется радиоэкологической характеристикой среды его обитания, потребляемых продуктов питания и воды. Максимальная доза излучения, не причиняющая вреда организму человека при многократном действии, равна 0,003 Гр в неделю, а при единовременном действии — 0,025 Гр.

Последствия радиационного воздействия на здоровье населения впервые детально были изучены в Японии после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки. В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы (Ревич и др., 2004): самое серьезное последствие (исходя из величины дозы на 1 млн жителей) — рак молочной железы у женщин; наиболее частый вид нефатального рака — рак щитовидной железы; общее число случаев возникновения рака, обусловленного облучением, у женщин на 50 % выше, чем у мужчин.

Исследованиями, проведенными в различных странах после аварии на Чернобыльской АЭС, было показано, что эффект облучения щитовидной железы радиоактивными изотопами йода в несколько раз превосходит эффекты облучения от внешнего источника излучения. На территории России в 1986 г. подверглось облучению радиоизотопами йода более 5 млн человек. Все эти люди имеют повышенную вероятность заболевания радиационно- индуцированным раком щитовидной железы. По расчетам В.К. Иванова, А.Ф. Цыба и др. (2004), только в Брянской области порядка 4000 человек имеют значение индивидуального атрибутивного (т.е. дополнительного) пожизненного риска более 99 %. Для других групп населения эта вероятность ниже.

Последствия радиационного загрязнения могут проявляться не только в возникновении дополнительных случаев заболевания раком щитовидной железы, но и в изменениях ее функции. В отдаленные сроки после воздействия ионизирующего излучения возможно развитие гипотиреоза и другой патологии. Наиболее выражены такие последствия радиационного воздействия (внутреннего облучения щитовидной железы радионуклидами йода) в Уральском регионе, где авария произошла более 50 лет тому назад.