Дозиметры, радиометры, радиация

Естественный радиационный фон Челябинской области в значительной степени определяется геологическим строением ее территории. Область расположена в пределах южной и средней частей древней Уральской горной страны. На дневной поверхности в настоящее время здесь обнажаются разнообразные горные породы, которые образовались сотни миллионов лет назад. Среди них широко распространены породы с повышенным содержанием природных радиоактивных элементов. Это интрузивные породы гранитного ряда (граниты, гранодиориты, диориты), вулканические породы кислого состава, древние метаморфические породы и др. Кроме того, в уральских структурах широко развиты разрывные тектонические нарушения, которые наиболее проницаемы для водных растворов и газов. Поэтому эти зоны являются местами переотложений (или скоплений) радиоактивных элементов. Так, например, в северо-восточной части Челябинской области распространены толщи из порфиритов различного состава, их туфов с прослоями вулканогенно-осадочных и осадочных пород – туфопесчаников, туффитов, песчаников, алевролитов; из кварцевых порфиров и их туфов; из известняков и других осадочных пород. Среди них залегают интрузивные массивы различных размеров и составов. В обычной геологической практике радиоактивность горных пород чаще всего характеризуется мощностью экспозиционной дозы гамма-излучения (гамма-активность). По данным исследований челябинских геологов, значение гамма-активности у порфиритов могут изменяться от 2 до 14 микрорентген в час (мкр/ч), туфов порфиритов – от 2 до 19 мкр/ч, кварцевых порфиров – от 5 до 35 мкр/ч, туфов порфиров – от 5 до 20 мкр/ч, туфопесчаников – от 0 до 2 мкр/ч, туффитов – от 1 до 5 мкр/ч, песчаников – от 6 до 12 мкр/ч, известняков – от 11 до 13 мкр/ч, глин, песков, суглинков – от 8 до 18 мкр/ч. Интрузивные породы (породы, образовавшиеся при остывании магмы в земной коре) характеризуются следующими значениями гамма-активности: Серпентиниты – от 3 до 9 (среднее 6) мкр/ч. Габбро – от 5 до 11 (среднее мкр/ч. Диориты – от 4 до 25 (среднее 14) мкр/ч. Гранодиориты – от 18 до 35 (среднее 26) мкр/ч. Граниты – от 10 до 39 (среднее 24) мкр/ч. (Из геологических отчетов. Бабкин В.В. и др., 1965; Белгородский Е.А. и др., 1966).

Регистрация радиоактивного излучения производится по эффектам его воздействия на вещество. Основными методами регистрации являются: Ионизационные метод, основанный на измерении степени ионизации газов, либо по образованию электронно-дырочных пар в твердых телах. Люминесцентный метод обусловлен возникновением свечения под влиянием какого-либо воздействия. Возникновение и интенсивность свечения обусловлены накоплением энергии при взаимодействии излучения с веществом. Оптический метод реализуется на эффекте изменения оптических свойств материалов под воздействием радиоактивного излучения. Фотографический метод, самый первый метод, который позволил Беккерелю открыть явление радиоактивности. Основан на воздействии радиоактивного излучения на фоточувствительные материалы. Калориметрический метод измерения радиоактивности основан на измерении тепла, выделяемого при радиоактивном распаде или при взаимодействии излучения с веществом. Химические методы основаны на изменении химического состава жидкостей или газов при взаимодействии с радиоактивным излучением. Количественные и качественные характеристики радиоактивного излучения, основанные на тех или иных методах регистрации, измеряются радиометрами, дозиметрами, спектрометрами и спектрометрическими комплексами. Радиометрические, дозиметрические и спектрометрические устройства характеризуются определенными метрологическими параметрами, которые необходимо учитывать. Аппаратура для измерения радиоактивного излучения и измерения радиоактивных веществ проходит постоянные периодические поверки, при которых она эталонируется по государственным стандартам и образцам-источникам. Для радиационного контроля населением предназначены бытовые приборы радиационного контроля (смотри «Бытовые приборы радиационного контроля» А.В. Зайнишев, Э.И. Порецкая, Челябинск, 1994).

Четыре года (1993-97) длилось судебное разбирательство по иску к ПО «Маяк» родителей Нажмутдинова Дениса, о котором упоминалось выше: о возмещении морального ущерба в связи с рождением сына-инвалида как результата радиационного воздействия на два поколения семьи. Несмотря на интенсивное противостояние ответчиков, иск Нажмутдиновых был удовлетворен судом. И хотя выполнение решения суда «Маяком» затянулось, и семье Нажмутдиновых не стало легче, все же это был положительный результат. Семье помогла юрист-эколог А.Г. Ильина. Ей удалось получить грант в международном Фонде ИСАР, благодаря которому удалось провести независимую генетическую экспертизу всей семьи. Не менее сложным было судебное дело, возбужденное Абдрахимом Галимовым к областному управлению социальной защиты (1996). Семья Галимовых к моменту аварийной ситуации проживала на самом берегу Течи в Муслюмово. После аварии их улицу переселили на противоположную окраину села, но права на льготы по статусу эвакуированных из зоны радиоактивного заражения они не имели, Суд Курчатовского района Челябинска, а следом Коллегия областного суда, признали за ним право на льготы, В это же время Конституционный суд РФ рассмотрел заявление жителя Бродокалмака Валерия Корнилова, По мнению истца, закон РФ 1993 года «О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие аварии в 1957 году на ПО «Маяк» и сбросов радиоактивных отходов в реку Теча» предоставляет льготы не всем пострадавшим. Конституционный суд поддержал требования В. Корнилова. Вслед за этими делами права на льготы были признаны Комиссией областной администрации в отношении всех семей, переселенных с берега Течи сел Муслюмово, Бродокалмак, Нижне-Петропавловское. Абдрахим Галимов, отстаивая свои права на льготы, детально изучил многие правовые акты и сумел ими воспользоваться. Свой опыт он изложил в брошюре «Радиация на Урале. О правовом положении граждан, пострадавших от радиации». 75 экземпляров брошюры он распространил в Челябинске, Сосновском и Кунашакском районах. Брошюра состоит из 2-х частей. Первая включает сведения о дозах облучения населения – как основание прав на возмещение ущерба, примеры нарушения прав, процедуры защиты, примеры успешной защиты прав граждан, пострадавших от радиации. Часть вторая содержит первичную справочную информацию по законодательству, защищающему граждан, подвергшихся воздействию радиации. Конечно, все это – прецеденты в судебной практике. Много сил потратили Нажмутдиновы, В. Корнилов и А. Галимов. Но они показали, как можно отстаивать свои права и влиять на социальную политику. В «Движение за ядерную безопасность» часто обращаются с просьбой дать дозиметр или провести дозиметрический контроль какого-то индивидуального участка. Существует постановление правительства РФ от 13.04.93г. «О порядке обеспечения населения приборами радиационного контроля» (Собрание актов Президента и Правительства РФ, 1993, № 17, с.1449). В 1994 году Челябинским филиалом института профессионального образования и Челябинским Центром обязательной экологической подготовки кадров была выпущена небольшая книга «Бытовые приборы радиационного контроля». Авторы книги А.В. Зайнишев, Э.И. Корецкая, общая редакция Ю.С. Смирнова. Кроме основных сведений о радиоактивности в книге приводятся технические характеристики самых распространенных моделей бытовых дозиметров, приемы работы с ними. Особое внимание в книге уделено действиям населения при различных радиационных инцидентах. Книга рассчитана на читателей со средним образованием.

Какая доза считается малой? В настоящее время не существует единого определения малых доз. Наиболее распространена точка зрения, по которой малыми считаются все дозы менее 1 Гр (грея). В соответствии с другим подходом, малые дозы – это дозы в 100 раз превышающие уровень естественного радиоактивного фона (Ядерная энциклопедия, 1996). Влияние каких доз обсуждалось на третьем съезде по радиационным исследованиям в 1997 году в Москве? В экспериментах по влиянию малых доз на различные микросистемы организмов животных применялись дозы от 0,1 до 1 Гр (Тезисы докладов на 3 съезде по радиационным исследованиям, 1997). По экспертным оценкам Научной Комиссии по действию атомной радиации ООН (НКДАР), для человека граница малой дозы соответствует 0,02 сГр (или 0,002 Гр) (Рождественский, Кондратов, 1997). При хроническом облучении излучениями малой мощности (или малыми) дозами, суммарные дозы тоже могут быть большими. Наносимое организму повреждение может частично восстанавливаться, поэтому некоторые ученые считают, что доза 50 бэр, приводящая к болезненным явлениям при однократном общем облучении, при хроническом облучении, растянутом на 10 лет, к видимым явлениям не приводит. Однако, относительно влияния малых доз нет единого мнения. Одни ученые считают, что очень малое радиационное воздействие до определенного предела безопасно, так как организм в состоянии сам восстановить (репарировать) вызываемые им повреждения. Другие считают, что даже при самых малых дозах, пусть хоть и с малой вероятностью, возможно появление вредных воздействий. Эти воздействия не носят характер радиационного синдрома, а выражены рядом обычных болезней, которые проявляются среди людей, неустойчивых к радиации. Трудность получения точной информации по данному вопросу связана с тем, что при очень малых дозах невозможно отделить последствия радиационного воздействия от многих других причин (химическое воздействие, наследственность и т.п.). Поэтому первые ученые предлагают уровень естественного фона принять за начальный уровень отсчета, хотя он возможно и приводит к некоторому количеству наследственных и раковых заболеваний из числа тех, которые воспринимаются как возникающие сами собой, без явных причин, то есть спонтанно. Более того, увеличение радиационного воздействия даже в 2–3 раза выше уровня фона, по мнению тех же ученых, также не приводит к серьезным последствиям. Те же, кто с этими выводами не соглашается, считают, что биологические и медицинские воздействия малых доз радиации могут быть недостаточно оценены сегодня на основе чисто химических и физических измерений. И это находит подтверждение в открытии эффекта Петко.

Под отдаленными последствиями облучения понимают различные патологические изменения организма, возникающие через определенное время после облучения (у человека – через 10–20 лет и более). Отдаленные последствия облучения выражаются в возникновении в различных тканях организма фиброзов (опухолей) вследствие повреждения кровеносных сосудов и дегенерации клеток и тканей. К отдаленным последствиям облучения относят, как уже упоминалось, развитие катаракты (помутнение) хрусталика глаза, поражение почек, нарушение равновесия функции эндокринных желез, ослабление иммунитета. Например, изучение структуры и частоты онкологических заболеваний щитовидной железы в зоне радиационного загрязнения Челябинской области дало основание предположить, что риск развития рака щитовидной железы, индуцированного радиоактивным йодом, наиболее высокий у лиц, подвергшихся облучению в раннем детском возрасте (Яйцев, Привалов, 1998). Отдаленные последствия облучения часто отождествляют с изменениями, которые происходят при естественном старении организма, так как они проявляются сходным образом. Это возникновение злокачественных опухолей, катаракт, склероза сосудов, ослабление эластичных свойств кожи. Так как в результате облучения продолжительность жизни сокращается, а указанные изменения наступают в более раннем возрасте, говорят об ускоренном радиационном старении организма. Но по экспериментальным данным, сокращение продолжительности жизни в результате облучения и естественное старение не идентичны. В основе отдаленных последствий облучения на клеточном уровне лежат три типа нарушений, возникающих в результате непосредственного действия ионизирующего излучения (первичное нарушение). Первый – гибель клеток, которая влечет невосполнимую утрату некоторой части или всех элементов какой–либо клеточной разновидности. Второй тип – длительное сохранение ненаследственных изменений в поврежденных клетках. Ненаследственные изменения в тканях, где слабо выражена смена клеточного состава (нервная, мышечная и др.), могут приобретать значение длительно действующего фактора. Третий тип первичных изменений – мутации. Эти нарушения более значимы для тканей с быстро обновляющимся клеточным составом, так как, возникнув на уровне материнских (стволовых) клеток, они могут воспроизводиться неопределенно долго. В зависимости от характера клеточной популяции отдаленные последствия могут быть различными. В тканях с медленно обновляющимся клеточным составом необратимые последствия, проявляющиеся и в отдаленные сроки после облучения, выражены значительно полнее, чем в тканях с высоким темпом клеточного обновления. Часто первичные нарушения становятся причиной развития вторичных изменений, непосредственно не связанных с воздействием облучения. Чаще всего вторичные изменения носят компенсаторный характер (возмещение функций происходит за счет жизнеспособных элементов поврежденных тканей и органов). К ним относятся, прежде всего, гиперплазия – увеличение числа клеток вследствие их избыточного новообразования (Ходосовская, 1996).

(more…)

Происходящие в половых клетках мутации могут оказывать губительное действие непосредственно на потомство. Так, мутации, происходящие на любой стадии развития яйцеклетки, сперматозоидов или в оплодотворенной яйцеклетке, с большой вероятностью ведут к гибели потомства или появлению потомства с серьезными аномалиями. Мерой генетического действия ионизирующего излучения является доза, удваивающая частоту мутаций по сравнению с их количеством при воздействии естественного радиоактивного фона. Ее значение определяют лишь очень приблизительно: 0,1–1 Грей. Хроническое облучение в дозе 1 Грей за поколение (для человека – 30 лет) ведет к появлению около 2000 серьезных случаев генетических заболеваний на каждый миллион живых новорожденных из детей лиц, подвергшихся облучению. Облучение на стадии эмбриогенеза вызывает изменения, способные привести к развитию патологии в отдаленные сроки. Согласно статистическим данным, частота возникновения лейкоза (белокровия) у детей, родившихся от облученных в период беременности матерей, примерно вдвое превышает норму. Аномалии развития наблюдаются у новорожденных, родители которых проживают в регионах, загрязненных радионуклидами после аварии на Чернобыльской АЭС. В этих регионах возросло количество детей с уменьшенной массой тела, признаками нервно–психической неустойчивости. Получены данные об отставании созревания и функциональной незрелости плода у беременных женщин, проживающих на загрязненной территории (Сечко, 1996; Буланова, 1996). Установлен феномен отягощения радиационных нарушений у потомства обоих облученных родителей по сравнению с облучением только одного из них (Нефедов, Нефедова, 1997; Арабская и др., 1997). Появились данные о наличии изменений в функционировании иммунной системы у антенально облученных потомков первого поколения профессиональных работников предприятия атомной промышленности ПО “Маяк” (Вологодская и др., 1997).

(more…)

Хроническая лучевая болезнь развивается в результате длительного облучения организма в малых дозах при суммарной дозе, превышающей 0,7–1 Грей. Она может быть вызвана как внешним, так и внутренним облучением, относительно равномерным или неравномерным, общим или локальным. Протекание хронической лучевой болезни растянуто во времени. Клиническая картина характеризуется выраженным астеническим синдромом и умеренным снижением количества лимфоцитов и других форменных элементов крови (цитопения). При общем длительном облучении цитопения может либо долго сохраняться, либо незначительно прогрессировать; меняется артериальное давление и частота пульса (чаще уменьшается), изменяется моторика желудочно–кишечного тракта; снижается ферментативная и гормональная функция; может наблюдаться сходство со стрессорным ответом организма на раздражители. Важнейшей особенностью хронической лучевой болезни (так же как и острой) считают отдаленные последствия облучения, возникающие у людей и их потомства спустя 10–20 и более лет после облучения. К таким последствиям относятся раковые заболевания, катаракты, генетические нарушения, сокращение средней продолжительности жизни (Кудряшов, Гончаренко, 1996). Так, по данным Булдакова Л.А. и др. (1997), “среди лиц, перенесших лучевую болезнь, частота солидных раков увеличивается в 2–3 раза по сравнению с фоновой частотой у лиц такого же возраста”.

(more…)

В зависимости от характера генетических изменений различают точечные мутации, геномные мутации и хромосомные аберрации (перестройки). Точечные мутации относятся к определенному генному участку и представляют собой результат изменения последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Хромосомные аберрации или перестройки являются более крупными изменениями структуры хромосом (разрывы или утрата хромосомы какого– либо участка и др.). Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом в клетке. Хромосомные аберрации и геномные мутации вызывают, как, правило, значительное отклонение от нормы у их носителей. Например, врожденное заболевание – синдром Дауна развивается в случае трех двадцать первых хромосомы вместо двух в норме. Процессы, приводящие к образованию мутаций в результате облучения, сложны и окончательно не выяснены (Елисеева, 1996). Известны два типа генетической наследственности. При одном типе генетической мутации измененные черты видимы сразу. Это доминантная мутация. В другом типе (рецессивном) мутация может оставаться незамеченной долгое время и проявиться через несколько поколений при соединении с партнером с отдаленными мутациями. Когда наступает критический уровень распределения с возможно высокой комбинацией поврежденных партнеров, вред, нанесенный популяции, проявляется как генетическая катастрофа. Рецессивные мутации могут влиять на будущие поколения через сотни и тысячи лет. Однако многие считают, что роль рецессивных мутаций в изменении генетической базы людей остается проблематичной и не поддается количественной оценке. Кроме радиации мутации могут вызываться также некоторыми химическими веществами и медикаментами. Были известны всегда природные мутации. Их называют спонтанными (случайными) мутациями. К числу их относят и мутации под воздействием радиационного фона. На сегодня не имеется определенной оценки зависимости между фоновой радиацией и спонтанными мутациями. Позиции ученых очень различаются по этому вопросу. Есть такие данные: a) к действию естественного фона может быть отнесено от 1 до 6% спонтанных мутаций; b) от 40 до 50% онкологических заболеваний являются результатом действия естественного радиационного фона; c) нарушения развития человеческой популяции встречаются чаще в тех районах, где уровень радиационного фона выше среднего (Р. Грейб, 1994). Генные мутации вызывают чрезвычайно разнообразные изменения признаков. Например, известны мутации в отдельных генах человека, приводящие к наследственным заболеваниям; мутации, затрагивающие различные органы и биохимические процессы в организме. Мутации в соматических клетках (не половых) могут приводить к гибели клеток, а также считаются одной из причин возникновения онкологических заболеваний у облученных людей. Мутации в клетках развивающегося эмбриона приводят к различным ненаследуемым порокам развития. Реже возникают мутации, улучшающие те или иные свойства (Елисеева, 1996). Способность ионизирующего излучения вызывать мутации используется при определении полученной дозы биологическими методами (в биодозометрии). В основе наиболее распространенного метода лежит анализ хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови человека. По количеству аберраций величину полученной дозы можно установить спустя много лет после облучения. В 1994 году Галимовой Г.Я. – врачом больницы села Муслюмово и Соловьевой Н.А. – заведующей сектором медицинской генетики Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН была произведена оценка генетического и клинического статуса населения села Муслюмово, расположенного на “радиоактивной” реке Теча. Одним из использованных молекулярно–биологических методов являлся хромосомный анализ. Он позволил выявить маркеры радиационного повреждения – кольцевые и полицентрические хромосомы. Оказалось, что указанные хромосомные нарушения характерны для 28% обследованного населения (в норме у населения они не обнаруживаются). У детей мутации, унаследованные от родителей, выявляются в 3,5 раза чаще, чем в контрольной группе (Галимова, Соловьева, 1994). А вот что показали данные биологической дозиметрии 1986–88 гг., основанные на анализе нестабильных аберраций в лимфоцитах периферической крови отселенных (62 чел.) и неотселенных (200 чел.) детей Брагинского и Хойникского районов Гомельской области. Около половины обследованных имели поглощенные дозы в интервале 30–50 сГр (0,3–0,5 Гр). Зарегистрированные генетические эффекты в лимфоцитах периферической крови у обследованных детей свидетельствовали о протекании интенсивных микроэволюционных процессов в популяциях клеток лимфоидного ряда (Михалевич и др.,1997).

(more…)