ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАРАЖАЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ЛЮДЕЙ, С/Х ЖИВОТНЫХ И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Основным источником ионизирующего излучения являются продукты ядерного взрыва, выпадающие из радиоактивного об­лака. Они представляют собой смесь множества изотопов раз­личных химических элементов, образовавшихся в процессе де­ления ядерного заряда и радиоактивного распада этих изото­пов. При делении ядер урана-235 и плутония-239 образуется около 200 изотопов 36 различных элементов средней части таб­лицы Менделеева. Из множества радионуклидов наиболее опас­ными являются изотопы йода, цезия, стронция.

Радиоактивное заражение, как и проникающая радиация, не наносит повреждения зданиям, сооружениям, технике, а по­ражает живые организмы, которые, поглощая энергию радиоак­тивных излучений, получают дозу облучения (Д), измеряемую, как указывалось выше, в рентгенах (Р).

Заражение местности радиоактивными веществами характе­ризуется мощностью дозы, измеряемой в рентгенах в час (Р/ч). Мощность дозы, измеренной .на высоте 1 м от поверхности земли (крупного зараженного объекта), называют уровнем ра­диации.

Уровень радиации показывает дозу облучения, которую мо­жет получить живой организм в единицу времени на заражен­ной местности. В условиях военного времени местность счита­ется зараженной при уровне радиации 0,5 Р/ч и выше.

Степень заражения радиоактивными веществами поверхно­сти отдельных объектов в полевых условиях измеряют в еди­ницах уровней радиации по гамма-излучению в миллирентге­нах в час (мР/ч) или микрорентгенах в час (мкР/ч).

Характерной особенностью радиоактивного заражения яв­ляется постоянно происходящий спад уровня радиации вслед­ствие распада радионуклидов. За время, кратное 7, уровень ра­диации снижается в 10 раз.

Так, если через 1 ч после взрыва уровень принять за исход­ный, то через 7 ч он снизится в 10 раз, через 49 ч (около 2 суток) в 100 раз, а через 14 суток в 1000 раз по сравнению с первоначальным.

Таким образом, чем позднее произведено измерение уров­ня радиации, тем ниже показания прибора. Поэтому чтобы сравнивать зараженность различных участков, измерение уров­ня радиации на них нужно проводить в одно и то же время пос­ле взрыва или данные, полученные в различное время, «приво­дить» к одинаковому времени, например к 1 ч после взрыва. Этот уровень радиации называется «эталонным».

Находящиеся на зараженной местности люди, животные, растения подвергаются как внешнему гамма-облучению, так и поверхностному заражению осевшими на одежду, кожу, шер­стный покров, стебли, листья радиоактивными веществами, по­ражающее действие которых в основном обусловлено наличи­ем в них бета-излучателей. Кроме того, вместе с зараженным воздухом и пищей они попадают внутрь организма человека и животных, вызывая внутреннее заражение.

Особенности заражения местности при ава­риях на АЭС.

Опасным источником заражения могут быть атомные электростанции, на которых произошли аварии. Ава­рийные ситуации создаются при нарушениях в технологических системах очистки, когда происходит выброс продуктов ядерного деления (ПЯД) с газами или сброс с водой в водоемы и реки, а также при разрушении активной зоны реактора—тепловом взрыве, приводящем к поступлению во внешнюю среду большо­го количества ПЯД. Так, в результате аварии на Чернобыль­ской АЭС радиоактивные вещества распространились, вызвав заражение ряда областей Украины, Белоруссии и нескольких районов Брянской области. Повышенный гамма-фон был заре­гистрирован в Скандинавских и других странах Европы.

Заражение местности имело некоторые особенности по срав­нению с заражением после ядерного взрыва. Так. снижение уровня радиации проходило медленнее, чем на следе ядерного взрыва. Это объясняется, с одной стороны, многократно повто­рявшимися выбросами из разрушенного реактора, с другой— иным изотопным составом следа Чернобыльской АЭС (в част­ности, меньшим числом изотопов вообще и короткоживущих в особенности, наличие которых и обусловливает быстрый спад уровня радиации по закономерности, указанной на с. 34. Второй особенностью следа аварийного выброса АЭС явилась неравно­мерность выпадений ПЯД на местности, их пятнистый (мозаич­ный) характер. Наибольшее количество радиоактивных изотопов осело в низменных и пойменных местах, порой уда­ленных на десятки и сотни километров от АЭС. Возвышенно­сти, бедные растительностью, не имевшие кустарников и лесов, были более «чистыми». Образованию пятен способствовала сравнительно небольшая высота выброса, преобладание в нем мелкодисперсного аэрозоля, более подверженного воздействию вертикальных перемещений воздушных потоков (конвенции, ин­версии), частое изменение направления и скорости ветра. Треть­ей особенностью было то, что распределение и перенос РВ про­исходили в атмосфере в основном в приземном слое, тогда как при ядерном взрыве часть радиоактивных веществ попадает в тропосферу и стратосферу и выпадает в виде глобальных осад­ков.

Воздействие внешнего гамма-облучения на людей и животных.

Внешнее гамма-облучение вызыва­ет у людей и животных такой же эффект, как и проникающая радиация. Разница лишь в том, что дозу проникающей радиа­ции живой организм получает в течение нескольких секунд, а доза внешнего облучения накапливается в течение всего вре­мени пребывания на зараженной территории.

Накопление дозы гамма-облучения в организме происходит неравномерно. Большая ее часть накапливается в первые часы и дни после выпадения радионуклидов, когда уровень радиации наиболее высокий. В первые сутки накапливается 50% суммар­ной дозы до полного распада РВ, за четверо суток — 60%. По­этому особенно важно обеспечить защиту от радиации в пер­вые четверо суток после взрыва.

Доза, полученная живым организмом в течение 4 суток под­ряд (в любом распределении по дням), называется однократ­ной.

При продолжительном облучении в организме наряду с про­цессами поражения происходят и процессы восстановления. В связи с этим суммарная доза облучения, вызывающая один и тот же эффект, при продолжительном многократном облучении более высокая, чем при однократном. Дозы, не приводя­щие к потере работоспособности при однократном и многократ­ном облучении, следующие, Р: однократная (в течение 4 су­ток) — 50; многократная: в течение 10—30 суток — 100, 3-х ме­сяцев — 200, в течение года — 300.

Для сельскохозяйственных животных дозой, не приводящей к снижению продуктивности и работоспособности, считается 100 Р.

Превышение указанной дозы вызывает заболевание лучевой болезнью. Лучевая болезнь, вызванная гамма-облучением на за­раженной местности, как и вызванная проникающей радиацией в районе ядерного взрыва, протекает, как правило, в острой форме и в зависимости от дозы (табл. 1) может быть разной степени тяжести: легкой, средней, тяжелой и крайне тяжелой.

Течение острой лучевой болезни подразделяется на четыре периода. Первый период начинается сразу после облучения и продолжается от нескольких часов до 2—3 суток. При этом на­блюдаются угнетенное состояние, рвота, отсутствие аппетита, покраснение слизистых оболочек. Второй период (скрытый или мнимого благополучия) продолжается в зависимости от полу­ченной дозы облучения от 3 до 14 суток. В это время внешние признаки болезни исчезают и пораженные не отличаются от здоровых, хотя патологические изменения в кроветворных орга­нах прогрессируют. В третий период (разгар лучевой болезни) развиваются все типичные признаки болезни. В четвертом пе­риоде (разрешения) наступает либо выздоровление, либо ги­бель пораженного человека или животного.

Лучевая болезнь у людей.

Лучевая болезнь легкой степени характеризуется недомоганием, общей слабостью, го­ловными болями, небольшим снижением лейкоцитов в крови. Все пораженные выздоравливают без лечения.

Лучевая болезнь средней степени проявляется в более тяже­лом недомогании, расстройстве функций нервной системы, рво­те. Количество лейкоцитов снижается более чем наполовину. При отсутствии осложнений люди выздоравливают через не­сколько месяцев. При осложнениях может наступить гибель до 20% пораженных.

При лучевой болезни тяжелой степени отмечаются тяжелое общее состояние, сильные головные боли, рвота, понос, крово­излияния в слизистые оболочки и кожу, иногда потеря созна­ния. Количество лейкоцитов и эритроцитов в периферической крови резко снижается, появляются осложнения. Без лечения смертельные исходы наблюдаются в 50% случаев.

Лучевая болезнь крайне тяжелой степени без лечения за­канчивается смертельным исходом в 80—100% случаев.

В табл. 2 приведены величины доз внешнего облучения.

Лучевая болезнь у животных.

Лучевая болезнь легкой степени характеризуется кратковременным угнетением общего состояния, отказом от корма, небольшим уменьшением числа лейкоцитов.

Лучевая болезнь средней степени характеризуется угнетен­ным состоянием, отказом от корма, лихорадкой, кратковремен­ными поносами. У овец к концу недели выпадает шерстный по­кров (рис. 3). Количество лейкоцитов снижается на 50% и бо­лее, на слизистой появляются кровоизлияния. При отсутствии осложнений происходит выздоровление в течение 2—3 месяцев. Без лечения болезнь осложняется, что приводит к гибели 10— 15% больных животных.

При лучевой болезни тяжелой степени наблюдаются сильное угнетение, повышение температуры тела, выпадение волос и шерсти, резкое снижение количества форменных элементов кро­ви, кровоизлияния, понос с кровью, сильное истощение. Гибель пораженных без лечения достигает 60%.

Крайне тяжелая степень болезни протекает с теми же при­знаками, но более бурно. Животные гибнут в течение 10 — 15 дней.

Существует видовая и возрастная чувствительность живот­ных к облучению. Очень устойчивы к об­лучению насекомые, как полезные, так и вредные, выдержива­ющие дозы в десятки тысяч рентген. Однако использование продуктов пчеловодства с территории, зараженной РВ, будет невозможно ввиду сбора пчелами пыльцы и нектара с загряз­ненных радиоактивной пылью цветов.

При облучении часто повторяющимися небольшими дозами гамма-лучей или при длительном поступлении радиоактивных веществ внутрь организма возможно хроническое течение луче­вой болезни.

Ионизирующее излучение в дозах, вызывающих острую лу­чевую болезнь, отрицательно влияет на продуктивность животных (табл. 3), врожденный и приобретенный иммунитет, по­нижая сопротивляемость организма к инфекции, изменяет про­явление феномена аллергии, искажая достоверность используе­мых в клинической практике аллергических проб (туберкулини-зации, маллеинизации и др.).

Внешнее воздействие бета-частиц на людей и животных.

При наружном заражении радиоактивными ве­ществами наблюдаются «бета-ожоги» кожных покровов. У лю­дей наиболее часто отмечаются поражения кожи на руках, го­лове, в области шеи, поясницы; у животных—на спине, а при поедании травы с загрязненного пастбища—на морде. Тяжесть поражения зависит от продолжительности контакта радионук­лидов с поверхностью тела человека, животного, с растением.

Допустимая степень радиоактивного заражения поверхно­сти тела человека 20 мР/ч, животного— 100 мР/ч при контакте в течение суток.

Внутреннее поражение людей и животных РВ.

Оно может произойти при попадании внутрь организма за­раженной пищи и корма. Большая часть радионуклидов прохо­дит кишечник транзитом и выделяется из организма. При этом они вызывают радиационное поражение слизистой оболочки же­лудочно-кишечного тракта, что приводит к расстройству функ­ций органов пищеварения и снижению продуктивности живот­ных. Другая часть изотопов, биологически наиболее активных, к которым в первую очередь относятся йод-131, стронций-90, це­зий-137, обладает высокой радиотоксичностью и почти полно­стью всасывается в кишечник, распределяясь по органам и тка­ням организма.

Токсичность радионуклидов зависит от вида энергии излуче­ния, периода полураспада, физико-химических свойств вещест­ва, в составе которого радионуклид попадает в организм; типа распределения по тканям и органам; скорости выделения из ор­ганизма. В табл. 4 дана характеристика наиболее биологически опасных изотопов.

Органы и ткани, в которых происходит избирательная кон­центрация радионуклида, вследствие чего они подвергаются наибольшему облучению и повреждению, называются критическими. Так, наибольшее количество радиоактивного йода кон центрируется в щитовидной железе. Поскольку в первые дни после взрыва радионуклиды йода (от йода-128 до йода-139) составляют 19% всей активности выделившихся при взрыве ра­диоактивных веществ, то щитовидная железа (ее масса состав­ляет 0,006% всей массы тела крупного рогатого скота) облуча­ется в 1—10 тыс. раз сильнее, чем другие органы. Это приводит к ее воспалению, некрозу, полному прекращению функции, что является причиной истощения и гибели организма.

Радиоизотопы стронция концентрируются в костной ткани, нарушая функцию кроветворения костного мозга. Цезий-137 равномерно распределяется в мышечной ткани и поэтому менее опасен, чем радиоизотопы йода и стронция. Для всех радио­нуклидов критическими органами будут кроветворная система и половые железы. Попавшие в организм радиоактивные изото­пы выводятся из него. Период, в течение которого из ор­ганизма выводится половина поступившего количества элемен­та, называется биологическим периодом полувыведения. Убыль радиоактивных изотопов из организма ускоряется за счет ра­диоактивного распада. Следовательно, уменьшение радионукли­дов в организме происходит по биологическим закономернос­тям и по закону радиоактивного распада. Фактическая убыль их в организме принято выражать эффективным периодом полу­выведения (Т_эфф).

Большая часть РВ выделяется из организма с калом, мень­шая—с мочой. Биологически активные элементы выделяются с молоком (с 1 л молока выделяется 1% поступившего за сутки йода-131, 0,6—0,9% изотопов стронция и бария, до 2% це­зия-137). У сельскохозяйственной птицы наибольшее количест­во изотопов выделяется с яйцами, при этом в скорлупе преиму­щественно концентрируется стронций, в белке—цезий, в желт­ке — йод.

Действие  продуктов взрыва на растения.

Излучение, поглощаемое отдельными растениями, испускается радиоактивными частицами, лежащими на этом растении, а так­же находящимися на поверхности почвы или соседних растени­ях. В зависимости от размеров частиц, густоты травостоя или плотности насаждений, формы листа и характера его поверхно­сти (гладкая или опушенная) на растениях задерживается от 8 до 25% оседающей на землю радиоактивной пыли.

В радиационном поражении растений в отличие от людей и животных главную роль играет бета-, а не гамма-излучение. Это объясняется тем, что бета-частицы, обладая определенной массой и меньшей скоростью, сильнее поглощаются растения­ми. имеющими за счет листьев очень большую поверхность не­посредственного контакта с частицами, препятствовать чему практически невозможно.

Вклад бета-излучения в общую поглощенную растениями до­зу излучения в первые часы после выпадения может в 10 раз и более превышать вклад гамма-облучения, а это значит, что до­за облучения, получаемая растениями, в 10 раз выше экспози­ционной дозы гамма-излучения, измеренной дозиметрическим прибором.

Радиоактивные вещества, выпадающие на растения, не толь­ко загрязняют поверхность, но и всасываются через листья внутрь (йод, цезий), а оказавшись в почве (особенно долго они задер­живаются в ее верхнем слое (5—7 см), начинают поступать в растения через корневую систему. Поскольку для этого нужно некоторое время, в течение которого короткоживущие изотопы распадаются, то из почвы поступают долгоживущие радионук­лиды, и в первую очередь стронций-90. Эти изотопы депониру­ются в листьях, стеблях и значительно меньше (до 2%) в зер­не. Растения наиболее чувствительны к облучению в ранние фа­зы развития, когда страдают зоны активного роста, т. е. молодые делящиеся клетки. Существует также видовая и сортовая радиочувствительность.

Лучевое поражение растений проявляется в замедлении рос­та и развития, снижении урожайности, понижении репродуктивности семян. Пищевое качество урожая также снижается. Тя­желое поражение приводит к полной остановке роста и гибели растений через несколько дней или недель после облучения (табл. 5). Степень радиоактивного поражения зависит в основ­ном от величины получаемой дозы облучения и радиочувстви­тельности растения во время облучения.

Радиочувствительность растений сильно зависит от фазы раз­вития их во время облучения. Посевные качества семян в наи­большей степени снижаются при облучении в фазе колошения у зерновых и цветения у бобовых.

При выпадении радиоактивных веществ на лесные массивы продукты деления задерживаются преимущественно кронами деревьев (40—90%), причем лиственных пород лучше, чем хвойных. Атмосферные осадки и ветер перемещают радиоизотопы под полог леса. Часть их проникает внутрь древесных пород и распространяется либо равномерно по всему стволу (береза), либо преимущественно в наружных слоях ствола (сосна). Зна­чительное количество радиоактивных веществ в лесах будет по­глощено грибами и ягодами и содержаться в мясе диких зве­рей и птиц.