Что такое стохастические эффекты радиации и как они проявляются
Что такое стохастические эффекты радиации и как они проявляются
Действие излучения на организм зависит от многих факторов. Определяющими факторами являются: доза, вид излучения, продолжительность облучения, размеры облучаемой поверхности, индивидуальная чувствительность организма. Возможные последствия облучения человека дозами, бульшими фонового уровня, делятся на детерминированные и стохастические (вероятностные).
К детерминированным эффектам относятся поражения, вероятность возникновения и степень тяжести которых растут по мере увеличения дозы облучения и для возникновения которых существует дозовый порог. К таким эффектам относят, например, незлокачественное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (потемнение хрусталика), повреждение половых клеток (временная или постоянная стерилизация).
Имеются данные многочисленных и длительных наблюдений за персоналом и населением, подвергшимся воздействию повышенных доз облучения [11]. Из этих данных следует, что профессиональное длительное облучение дозами до 50 мЗв в год взрослого человека не вызывает никаких неблагоприятных соматических изменений, регистрируемых с помощью современных методов исследования. Детерминированные эффекты проявляются при достаточно высоких дозах облучения всего тела или отдельных органов.
Последствия для здоровья от доз облучения всего тела за короткий период (секунды, минуты или часы) бывают следующими:
облучение дозой 0,25 Зв не приводит к заметным изменениям в организме;
при дозе 0,25–0,5 Зв наблюдаются изменения показателей крови;
доза 0,5–1,0 Зв вызывает снижение уровня лейкоцитов или белых кровяных телец, но вскоре нормальные уровни восстанавливаются;
пороговой дозой, вызывающей лучевую болезнь, считается 1 Зв. Лучевая болезнь проявляется в виде тошноты, рвоты, кишечных спазмов, чувства усталости, апатии, повышенного потоотделения, головной боли;
доза около 2 Зв может вызвать тошноту, головную боль, наблюдается снижение уровня лимфоцитов и тромбоцитов примерно на 50 %. Нормальные уровни восстанавливаются относительно быстро;
при дозе около 3 Зв наблюдается рвота, слабость, высокая температура, обезвоживание организма, выпадение волос. Существует небольшой риск смерти, выжившие выздоравливают в течение нескольких недель или месяцев;
при дозе 4–6 Зв происходит поражение слизистых оболочек внутренних органов и тканей костного мозга. 4 Зв создают существенную угрозу жизни, 5 Зв означают высокую вероятность смерти, а 6 Зв без интенсивного медицинского лечения почти определенно
означают смерть;
при дозе свыше 6 Зв шансы выжить дольше нескольких недель весьма малы;
Стохастическими эффектами считаются такие, для которых от дозы зависит только вероятность возникновения поражений, а не их тяжесть. Для стохастических эффектов отсутствует дозовый порог. К стохастическим эффектам относят злокачественные опухоли, индуцированные излучением, а также врожденные уродства, возникшие в результате мутаций и других нарушений в половых клетках. Стохастические эффекты не исключаются при малых дозах, так как не имеют дозового порога. Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение нескольких часов или дней. Малые дозы облучения могут «запустить» не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к раку или к генетическим повреждениям. Раковые заболевания проявляются спустя много лет после облучения, как правило, не ранее чем через одно-два десятилетия. Врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, проявляются лишь в следующем или последующих поколениях (дети, внуки и более отдаленные потомки). Изучение генетических последствий облучения связано с большими трудностями. Невозможно отличить наследственные дефекты, полученные при облучении, от тех, которые возникли совсем по другим причинам. Около 10 % всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты. Генетические нарушения можно отнести к двум основным типам: хромосомные аберрации, включающие изменения числа или структуры хромосом, и мутации в самих генах.
Теоретически достаточно самой малой дозы, чтобы вызвать такие последствия, как рак или повреждение генетического аппарата. В то же время никакая доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при относительно больших дозах облучения далеко не все люди обречены на эти болезни: действующие в организме человека репарационные механизмы обычно ликвидируют все повреждения. Однако вероятность (или риск) наступления таких последствий больше у человека, который был облучен. И риск этот тем больше, чем больше доза облучения.
В 1955 г. Генеральная Ассамблея ООН основала Научный комитет по действию атомной радиации (НКДАР ООН). Комитет систематически анализирует все природные и искусственные радиоактивные источники в окружающей среде или используемые человеком. В своей работе НКДАР опирается на два основных допущения:
1) не существует пороговой дозы, за которой отсутствует риск заболевания раком; любая сколь угодно малая доза увеличивает вероятность заболевания раком для человека, получившего эту дозу;
2) вероятность (риск) заболевания раком возрастает прямо пропорционально дозе облучения.
НКДАР полагает, что при таком допущении возможна переоценка риска в области малых доз, но вряд ли возможна его недооценка.
Согласно имеющимся данным, первыми в группе раковых заболеваний, поражающих население в результате облучения, стоят лейкозы. По оценкам НКДАР, от каждой дозы облучения в 1 Зв от лейкозов в среднем умерли бы 2 человека из 1000. Самыми распространенными видами рака, вызванными действиями радиации, оказались рак молочной железы и рак щитовидной железы. По оценкам НКДАР, примерно у 10 человек из 1000 облученных отмечается рак щитовидной железы, а у 10 женщин из 1000 — рак молочной железы (в расчете на каждый зиверт индивидуальной поглощенной дозы). Однако обе разновидности рака в принципе излечимы, а смертность от рака щитовидной железы особенно низка. Рак легких тоже принадлежит к распространенным разновидностям раковых заболеваний среди облученных групп населения. Согласно оценкам НКДАР, 5 человек из 1000 умерли бы от рака легких в расчете на 1 Зв средней индивидуальной дозы облучения.
Рак других органов и тканей встречается реже среди облученных групп населения. Согласно оценкам НКДАР, из 1000 человек от рака желудка, печени или толстой кишки умер бы 1 человек (в расчете на 1 Зв средней индивидуальной дозы облучения). Риск возникновения рака костных тканей, пищевода, тонкой кишки, мочевого пузыря, поджелудочной железы, прямой кишки и лимфатических тканей составляет от 0,2 до 0,5 на каждую тысячу человек (в расчете на каждый зиверт индивидуальной дозы облучения).
Учеными получены неоспоримые доказательства вредного действия низкоинтенсивной радиации на отдельные системы живых организмов и на организм в целом [12]. Малые дозы очень коварны, они провоцируют у человека разнообразные заболевания, которые обычно врачи не связывают с прямым действием радиации. Уровень наших знаний не позволяет в настоящее время однозначно принять определенные механизмы биологического действия малых доз радиации. Есть основания считать, что и для стохастических эффектов существует порог, величина которого остается невыясненной.
Что такое стохастические эффекты радиации и как они проявляются
Московский энергетический институт (ТУ)
Кафедра инженерной экологии и охраны труда
Учебно-методический комплекс
Справки по телефону: 362-71-32; e-mail: NovikovSG@mpei.ru доцент Новиков С.Г.
X. Радиационная безопасность
6. Радиационные эффекты облучения
При воздействии на организм человека ионизирующая радиация может вызвать два вида эффектов: детерминированный и стохастический.
Детерминированные – биологические эффекты излучения, в отношении которых предполагается существование дозового порога (0,5 ¸ 1 Гр), выше которого тяжесть эффекта зависит от дозы.
К детерминированным эффектам относятся:
1. Острая лучевая болезнь (ОЛБ) – проявляется как при внешнем, так и при внутреннем облучении. В случае однократного равномерного внешнего фотонного облучения ОЛБ возникает при поглощенной дозе D ³ 1 Гр и подразделяется на четыре степени:
III – тяжелая ( D = 4 ¸ 6 Гр) средняя летальная доза – в течение 30 дней возможен летальный исход в 50% случаев.
2. Хроническая лучевая болезнь формируется постепенно при длительном облучении дозами, значения которых ниже доз, вызывающих ОЛБ, но выше предельно-допустимых. Последствия – лейкоз, опухоли – через 10 – 25 лет возможен летальный исход.
3. Локальные лучевые повреждения характеризуются длительным течением заболевания и могут приводить к лучевому ожогу и раку (некрозу) кожи, помутнению хрусталика глаза (лучевая катаракта).
Стохастические (вероятностные) эффекты – это биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога. Принимается, что вероятность этих эффектов пропорциональна дозе, а тяжесть их проявления от дозы не зависит.
Основные стохастические эффекты:
1. Канцерогенные – злокачественные опухоли, лейкозы – злокачественные изменения крове образующих клеток.
2. Генетические – наследственные болезни, обусловленные генными мутациями.
Стохастические эффекты оцениваются значениями эффективной (эквивалентной) дозы. Имеют длительный латентный (скрытый) период, измеряемый десятками лет после облучения, трудно обнаруживаемы.
Что такое стохастические эффекты радиации и как они проявляются
Прочитав и изучив этот раздел Вы должны:
Понимать, что такое мутации и представлять себе механизм их возникновения;
Согласно современным представлениям, воздействие ионизирующего излучения на людей может привести к возникновению у некоторых из облученных лиц детерминированных и стохастических эффектов излучения.
Детерминированные эффекты излучения являются основой лучевой болезни при местном и общем облучении с высокими дозами. К этой категории эффектов относятся лучевые поражения отдельных органов и тканей, а также аномалии и пороки развития, являющиеся детерминированными эффектами облучения плода в эмбриональном периоде.
Значение пороговой дозы определяется радиочувствительностью клеток пораженного органа или ткани и способностью организма компенсировать или восстанавливать такое поражение. Как правило, детерминированные эффекты излучения специфичны и не возникают под действием других физических факторов, а связь между эффектом и облучением однозначна (детерминирована). Пороговые дозы возникновения детерминированных эффектов, приводящих к скорой гибели взрослых людей, приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Детерминированные эффекты равномерного однократного облучения всего тела фотонами
В случае длительного хронического облучения пороговая доза выше, чем для случая однократного облучения.
В производственных условиях возникновение детерминированных эффектов возможно только при радиационной аварии, когда источник излучения находится в неуправляемом состоянии.
В этом случае ограничение облучения людей осуществляется путем срочного вмешательства. Принятые в НРБ-99 дозовые критерии срочного вмешательства в случае радиационной аварии (см. табл. 6.1 НРБ-99) основаны на данных о пороговых дозах возникновения опасных для жизни детерминированных эффектах, как это показано в Таблице 2.
Таблица 2. Пороговые дозы возникновения детерминированных эффектов и критерии срочного вмешательства при радиационной аварии.
Значения пороговых доз возникновения детерминированных эффектов в десятки и сотни раз превосходят пределы доз профессионального облучения, поэтому главной задачей современной радиационной безопасности является ограничение последствий возможного возникновения стохастических эффектов у человека вследствие его облучения ионизирующим излучением в нормальных условиях.
В основе стохастического эффекта излучения лежит радиационно-индуцированная мутация отдельных клеток облученного органа или ткани.
Мутацией называют внезапно возникающее естественное или искусственно вызываемое стойкое изменение структур клетки, ответственных за хранение наследственной информации, и ее передачу от клетки к клетке в процессе клеточного деления, без которого невозможно существование живого организма. Возникающие под действием излучения мутации половых клеток родителей могут привести к возникновению генетических (передающихся по наследству) эффектов излучения у потомков облученных лиц. Мутации соматических клеток тела человека могут привести к возникновению раковых заболеваний.
Возникновение мутаций под действием излучения, и их реализация в виде наблюдаемого стохастического эффекта излучения имеют вероятностную природу. Мутация соматических и половых клеток живого организма является мощным фактором биологического развития. Клеточные мутации под действием природных и искусственных факторов окружающей среды являются первопричиной и того, что дети не являются копиями своих родителей и того, что любой человеческой популяции присущ определенный фоновый уровень спонтанных раковых и генетических заболеваний. До настоящего времени среди стохастических эффектов излучения не обнаружено специфических заболеваний, которые возникают только под действием излучения.
Ионизирующее излучение является всего лишь одним из факторов, воздействие которых может увеличить вероятность возникновения онкологических или генетических заболеваний в популяции.
С представлением о мутациях согласуется понятие о беспороговом характере действия излучения и о линейной зависимости эффекта от дозы.
Считается, что одна измененная клетка может положить начало развитию опухоли, а первичным изменением в клетке, достаточным для возникновения мутации, может быть разрыв ДНК, возникший вследствие одной ионизации.
В то же время в организме человека всегда имеется большое число клеток, имеющих повреждения ДНК, достаточные для развития опухоли, но возникшие по другим, нерадиационным, причинам.
Рисунок иллюстрирует связь между вероятностью возникновения ракового заболевания. График показывает наличие значительного уровня спонтанных раков в большой группе людей (популяции) и относительно небольшую вероятность возникновения дополнительных заболеваний под действием излучения.
В настоящее время нет каких-либо фактических материалов кроме сведений о радиационном канцерогенезе у жителей Хиросимы и Нагасаки, а также у шахтеров урановых рудников, которые могли бы подтвердить возникновение дополнительных (относительно спонтанного уровня) раковых заболеваний.
В 1950 г. в Японии была проведена национальная перепись населения, согласно которой к категории лиц, облученных в результате атомной бомбардировки, было отнесено 280 000 человек. Для исследования отдаленных последствий атомной бомбардировки из них были выбраны когорты общей численностью приблизительно 200 000 человек. Целью эпидемиологического наблюдения за этими людьми было исследование отдаленных последствий действия ионизирующего излучения, в том числе и радиогенного рака, которые после однократного облучения могли возникнуть в течение всего периода жизни людей и их потомков.
Рисунок Рис.2 иллюстрирует зависимость вероятности заболевания раком в результате облучения в зависимости от времени, прошедшего после однократного облучения всего тела фотонами.
В области малых доз эта вероятность пропорциональна дозе облучения.
Для времен много меньших или много больших длительности латентного периода вероятность возникновения заболевания близка к нулю.
Пожизненную вероятность эффектов, приводящих к смерти человека, обычно называют вероятностью преждевременной смерти. Она имеет сложную зависимость от возраста человека в момент облучения и линейную зависимость от дозы (в области малых доз).
В качестве характеристики тяжести стохастического эффекта рассматривают сокращение продолжительности периода полноценной жизни человека D Тпот в результате преждевременной смерти или заболевания, вызванного облучением.
Принято, что тяжесть стохастических эффектов не зависит от дозы облучения и равна разности между ожидаемой средней продолжительностью жизни человека (необлученного) и длительностью латентного периода в случае возникновения радиогенного рака.
В Таблице 3 приведены значения сокращения продолжительности периода полноценной жизни человека в результате преждевременной смерти или заболевания, вызванных облучением. Для целей радиационной безопасности принято, что генетические последствия облучения в среднем характеризуются потерей 15 лет продолжительности полноценной жизни.
Таблица 3
Сокращение продолжительности периода полноценной жизни человека в результате возникновения радиогенного рака
Радиофобия. Сон разума рождает чудовищ
Осторожно – радиация головного мозга!
Автор
Редакторы
Признайтесь, как часто вы слышали о Чернобыльской аварии и сотнях тысяч погибших из-за неё? Пугали ли вас невидимыми смертоносными лучами всепроникающей радиации, под действием которой люди превращаются в страшных многоруких мутантов? Сталкивались ли вы с мнением, что предпосевное облучение семян сельскохозяйственных культур — это геноцид? Если ваш ответ «да» — примите мои поздравления, вам довелось пообщаться с типичными представителями довольно распространённого на нашей планете сообщества радиофобов.
«Биология — наука 21 века»
Эта работа публикуется в рамках конкурса научно-популярных статей, проведенного на конференции «Биология — наука 21 века» в 2014 году.
Обратимся к словарю, который скажет нам, что радиофобия — это «комплекс нервно-соматических психических и физиологических расстройств, иногда трудно поддающихся лечению, выражающийся в необоснованной боязни различных источников ионизирующего излучения (радиации)». Ключевой посыл здесь очевиден — как и у многих странных движений, вроде антипрививочников [16] и антиГМОшников, у радиофобов развивается некая «необоснованная боязнь». В этой заметке я попробую проанализировать типичные аргументы радиофобов. Все домыслы людей, склонных к радиофобии, в формате небольшой статьи рассмотреть достаточно непросто, так как «нельзя вообразить никак того, что выдумал дурак», потому я остановлюсь только на основных и наиболее часто встречающихся заблуждениях. Не буду касаться экономических и технических аспектов функционирования атомной энергетики и применения радиационных технологий в промышленности, медицине и сельском хозяйстве (хотя и здесь специалистам есть, что ответить на антиядерную истерию), а остановлюсь только на биологической составляющей радиофобии.
Как облучение влияет на организм?
Прежде всего, необходимо вспомнить основные принципы воздействия ионизирующего излучения на организм. Ионизирующие излучения бывают трёх основных типов: α-излучение представляет собой ядра гелия, β-излучение — электроны и позитроны, а γ-излучение является электромагнитным (потоком фотонов высокой энергии). Излучение оказывает как прямое, так и косвенное воздействие на клетки и их генетический аппарат, при этом основная часть энергии излучения уходит на то, чтобы вызвать ионизацию молекул воды (радиолиз). В дальнейшем ионизированные молекулы воды вступают в каскад внутриклеточных реакций, образуя множество высокореактивных молекул (активных форм кислорода) и вызывая окислительный стресс. Активные формы кислорода причиняют немало вреда клеточным мембранам и молекулам белков и нуклеиновых кислот. Прямой механизм действия излучения несколько иной. Частица или квант излучения, пролетая через нить ДНК, вызывает разрыв в сахарофосфатном остове молекулы. Если этот разрыв один, то радиобиологи называют такое повреждение одиночным разрывом. Одиночные разрывы постоянно возникают в клетке и без всякой связи с облучением, просто вследствие тепловой нестабильности ДНК или как результат некоторых окислительных и ферментативных процессов [1]. Если оказались разорванными обе цепи ДНК недалеко друг от друга, такой разрыв назовут двойным. Число двойных разрывов в ДНК практически линейно зависит от дозы облучения. Двойные разрывы — довольно опасный вид повреждений, поскольку при их репарации часто происходят ошибки [2]. В результате возникают хромосомные аберрации — изменения строения отдельных хромосом. Аберрации могут представлять собой либо разрыв, когда появляются укороченные хромосомы или хромосомные фрагменты, либо обмен — когда изменяется порядок расположения генетического материала в хромосоме (рис. 1). Соответственно, все ожидаемые после облучения генетические последствия связаны в основном с описанными выше процессами, хотя есть и более сложные закономерности.
Рисунок 1. Основные типы аберраций хромосом
Эффекты радиационного воздействия традиционно делятся на две группы — детерминистские и стохастические. Детерминистский эффект возникнет в случае, когда организм получает определённую дозу облучения. Стохастический эффект возникнет с определённой вероятностью, зависящей от дозы. А может и не возникнет вовсе. Лучевая болезнь — классический пример детерминистского эффекта. То есть, если человек «поймал» дозу в 1 Зв (зиверт — единица измерения дозы) и выше, то можете быть уверены: по крайней мере, лёгкая стадия лучевой болезни ему обеспечена. На самом деле, конечно существует индивидуальная радиочувствительность, и бывали случаи, когда человек получал значительную дозу, а детерминистский эффект не проявлялся. Но это скорее исключение, чем правило. Для доз облучения менее 1 Зв основное внимание уделяют стохастическим эффектам — это онкологические заболевания и наследственные генетические эффекты (которые, напомню, могут возникнуть, а могут и не возникнуть — на то она и стохастика).
«Жертвами аварий атомных реакторов стали миллионы людей»
Теперь обсудим несколько наиболее серьёзных образчиков мифотворчества, связанных с радиационным воздействием и радиационными авариями. Говорить на этот счёт можно долго, но в связи с ограниченным объёмом я остановлюсь на наиболее распространённых легендах о последствиях Чернобыльской аварии, самой тяжёлой в истории «мирного атома». Во избежание обвинений в чёрствости, хочу сразу отметить — я с глубоким уважением и скорбью отношусь к жертвам тех людей, которые погибли при ликвидации аварии и от её последствий. Но уважительное отношение к погибшим, тем не менее, не даёт учёному никакого права спекулировать на действительных последствиях катастрофы, не растиражированных в СМИ.
Вообще роль СМИ в формировании искажённого мнения у населения о предпосылках и последствиях тех или иных событий давно стала притчей во языцех. Для примера взгляните на рисунок 2 из недавней публикации в журнале «Медицинская радиология и радиационная безопасность» [3]. Это совершенно потрясающие результаты, особенно в том, что касается Фукусимы, ведь в результате аварии на этой АЭС вообще нет погибших в результате радиационного воздействия (два сотрудника станции погибли в результате самого стихийного бедствия).
Рисунок 2. Число погибших в авариях на АЭС, по мнению публики. Распределение ответов респондентов на вопрос «По вашему мнению, сколько всего людей погибло от радиационного воздействия в результате аварий на Чернобыльской АЭС (в 1986 г.) и на АЭС в Фукусиме (в 2011 г.)?», в % от общего числа опрошенных.
«Жертвами аварий на атомных реакторах стали миллионы людей», — говорит нам сайт Greenpeace. Эта удивительная осведомлённость, по-видимому, не основана ни на каких реальных данных. Обратимся к фактам. Радиационных аварий за время существования атомной промышленности случилось несколько, но наиболее известной и тяжёлой из них является Чернобыльская авария. Естественно, что катастрофа таких масштабов не могла ни привлечь внимания множества медицинских организаций, желающих проследить за изменениями здоровья облучённых в результате аварии людей.
Последствия Чернобыльской катастрофы для ликвидаторов и населения
Для сбора информации о состоянии здоровья ликвидаторов и людей, живущих или живших на загрязнённых территориях, в Обнинске был создан один из крупнейших в мире Российский медико-дозиметрический регистр, ведущий регулярное наблюдение за более чем 500 000 человек. Даже для эпидемиологии — науки, требующей значительных выборок, — эта выборка более чем приличная. У обследуемых людей фиксировали все изменения здоровья, вносили их в специальные базы данных, а затем анализировали: отличается ли состояние здоровья облучённых от состояния здоровья в среднем по области / стране / миру и т.д. Свыше 25 лет наблюдений за этой огромной выборкой дали один-единственный достоверный результат — рак щитовидной железы у облучённых в результате аварии детей встречался значительно чаще, чем у необлучённых [4], [5]. Этот эффект был ожидаем — щитовидная железа детей интенсивно накапливает радиойод ( 131 I), и доза, полученная щитовидной железой, значительно выше доз, которые получает организм в целом.
На постчернобыльских территориях к 2000 году были зарегистрированы 1800 случаев возникновения рака щитовидной железы у детей, которым на момент облучения не исполнилось 18 лет [6]. При этом смертность пациентов была крайне низкой — порядка 0,3–0,6%, что связывают с особенно тщательным исследованием облучённых детей и выявлением рака на самых ранних стадиях. Особо стоит отметить, что даже эти последствия аварии могли быть устранены своевременным введением йодной профилактики для жителей загрязнённых территорий, чем тогдашнее политическое руководство, к сожалению, не озаботилось. Кроме того, не проводилась комплексная работа с населением, которое продолжало поить детей молоком с высоким содержанием радионуклидов и этим провоцировало развитие опухолей в дальнейшем.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) [5] и Институт безопасного развития атомной энергетики (ИБРАЭ) [6] отмечают, что ни среди ликвидаторов, ни среди жителей загрязнённых территорий до последнего времени не наблюдалось повышения заболеваемости солидными злокачественными опухолями, помимо рака щитовидной железы. При этом с течением времени ещё можно ожидать незначительного увеличения радиационно-обусловленных солидных опухолей у ликвидаторов, получивших наиболее значительные дозы.
Для того, чтобы понять, почему последствия аварии на деле сильно отличаются от тех, о которых говорят антиядерщики, необходимо обратиться к дозам, которые были получены населением и ликвидаторами аварии. В среднем естественный радиационный фон (ЕРФ) на нашей планете составляет 2,2 мЗв/год (миллизиверта в год). Не будем вдаваться в физический и биологический смысл этих доз, нам важен только порядок величины. По оценкам ВОЗ и Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ), из 2,8 миллионов россиян, живущих в Чернобыльской зоне, 2,5 миллиона получили за 20 лет дополнительную дозу облучения меньше 10 мЗв (менее 0,5 мЗв/год, что составляет примерно 20% от ЕРФ).
Но пойдём дальше. ЕРФ неравномерен на поверхности Земли. Во многих странах Западной Европы естественный радиационный фон значительно превышает среднемировой уровень. Жители Алтайского края ежегодно получаются дозы 10–20 мЗв/год (5–10 раз выше мировых). Вы получаете дополнительную дозу также за счёт полётов на самолёте, медицинских процедур, даже при мытье в душе, если вода в вашем доме берётся из артезианских скважин. И эти дозы никак не влияют на ваше здоровье. Эпидемиологические показатели Алтайского края не меняются из-за пятикратного превышения среднемирового значения ЕРФ. Теперь вернёмся к населению чернобыльских территорий. Менее 2000 человек получили дозы больше 100 мЗв. Это в 1,2–2 раза меньше той дозы, которую ежегодно получают абсолютно здоровые алтайцы. В докладе ВОЗ говорится, что высокая доза облучения, которую обычно получает пациент в результате компьютерной томографии всего тела, приблизительно эквивалентна суммарной дозе, аккумулированной за 20 лет жителями слабозагрязнённых после Чернобыльской аварии районов. Но мы наблюдаем массовый психоз, который может провоцировать психосоматические нарушения. Люди, которые не имеют никакого понятия о радиации, дозах, последствиях вынуждены покинуть свои дома в результате эвакуации или жить на территориях, которые весь остальной мир считает сильно загрязнёнными. Неудивительно, что заболевания, которые являются типичными для их возраста и широко встречаются в необлучённой популяции, немедленно списываются на радиационный фактор. Эпидемиологи отмечают, что среди 2,8 млн людей, вне зависимости от того, были они облучены или нет, смертность от онкологических заболеваний составляет от 4 000 до 6 000 человек ежегодно.
Уместно будет вспомнить также трагедию в Хиросиме и Нагасаки, хотя условия облучения населения там были совершенно иными, нежели при авариях на атомных станциях. В результате бомбардировки этих городов погибло 210 тысяч человек, ещё 86 тысяч человек с 1950 года наблюдались в японском медицинском регистре. Согласно статистическим данным, только 480 человек умерли от раковых заболеваний, связанных с облучением.
Ну и наконец вишенка на торте — таблица индивидуальных годовых рисков смерти для населения России [7], составленная на основе доклада первого заместителя директора Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН Рафаэля Варназовича Арутюняна, «Атомэкспо-2010». Из неё очевидно, что даже при использовании максимально «жёсткой» модели для оценки рисков от радиационного воздействия, расчёты показывают, что риск умереть от алкоголизма или сильного загрязнения окружающей среды у жителей радиационно неблагополучных территорий гораздо выше, чем риск погибнуть от радиационного воздействия.
| Причина смерти | Действию фактора подвержено, млн. чел. | Риски | Смертей в год |
|---|---|---|---|
| Все причины (мужчины, ср. за 2000–2007) | 66,8 | 1,7×10 −2 | 1 140 000 |
| Внешние причины | 66,8 | 3,4×10 −3 | 230 000 |
| в том числе от употребления алкоголя (мужчины, ср. за 2000–2007) | 1,0×10 −3 | 67 000 | |
| Сильное загрязнение воздушной среды | 43 | 10 −3 –10 −4 | 4300 — 43 000 |
| Загрязнение воздуха химическими канцерогенами | 50 | 10 −5 –10 −7 | 5–500 |
| Зона отселения Чернобыльской АЭС (Украина, Россия, Белоруссия)* | 0,1 | 8×10 −5 | 8 |
| Проживание вблизи ПО «Маяк», Горно-химического комбината, Сибирского химического комбината* | 0,9 | 6×10 −6 — 3×10 −7 | 0,3–5,4 |
| Проживание вблизи АЭС* | 0,5–1,0 | 7×10 −7 | 0,35–0,7 |
| Проживание вблизи угольных ТЭС | 10–15 | 10 −4 –10 −3 | 1000 — 15 000 |
| * — Риски являются гипотетическими, и рассчитаны в области малых доз в рамках беспороговой концепции. Беспороговая концепция предполагает, что сколь угодно малое радиационное воздействие вызывает эффект, поэтому риски рассчитаны с большим запасом. На сегодняшний день нет научно обоснованных доказательств отрицательного действия малых доз ионизирующего излучения. | |||
Безусловно, авария на Чернобыльской АЭС — это трагедия и для семей погибших, и для людей, потерявших свой дом. Но её реальные масштабы сильно преувеличены. Для примера я хочу спросить у вас — что вы знаете о Бхопале? Об аварии с выбросом 42 тонн метилизоцианата, которая считается крупнейшей техногенной катастрофой в мире и которая унесла жизни свыше 25 тысяч человек, причём ещё 20 тысяч человек ослепли, а 200 тысяч были парализованы? Я уверена, что о Чернобыле слышали все, а о Бхопале хорошо, если каждый третий, невзирая на несопоставимые масштабы трагедии. Несколько лет назад сервис PubMed по запросу Bhopal выдавал 136 статей, а по запросу Chernobyl — 3384 [8]. Если у вас возник вопрос «почему?», то ответ — в названии этой статьи. Радиофобия. Страх перед невидимой и всепроникающей радиацией, ведь ядовитые пары сами по себе гораздо понятнее для обывателя, а с физикой в наших школах сейчас не очень хорошо, к тому же действие радиации на организм неполно изучается только в рамках ОБЖ, а не биологии.
Генетические последствия аварии на Чернобыльской АЭС
Обсудив воздействие на конкретных индивидуумов и на популяцию в целом, мы подбираемся к интересному вопросу о генетических последствиях облучения. Массовая культура позволяет по достоинству оценить воображение создателей игр и книг с многорукими осклизлыми мутантами и прочими, несомненно, приятными существами. Полагаю, что читателям «биомолекулы» не нужно объяснять, что у облучённого человека не может вырасти вторая голова или третья рука, но как быть с потомством этих людей? Многочисленные антиядерные сообщества с упоением рассказывают нам об ужасных последствиях рождения детей у облучённых родителей.
Для обсуждения этого вопроса обратимся к докладу Всемирной организации здравоохранения [5] и отчётам Научного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР). Они исчерпывающе сообщают, опираясь на множество исследований, что не ожидается регистрируемого повышения наследственных эффектов у населения и ликвидаторов, облучённых в результате Чернобыльской аварии. Несмотря на то, что появлялись сообщения о врождённых пороках развития у младенцев, рождённых на загрязнённых территориях, эпидемиологический анализ убедительно показывает, что различий по этому показателю между загрязнёнными и не загрязнёнными территориями нет. Стоит отметить, что наиболее вероятный порог для возникновения врождённых пороков развития составляет 100 мЗв (50 естественных фонов). Чтобы было понятно — это не значит, что при облучении родителей в дозе 100 мЗв у потомства будут дефекты развития. Это значит, что ниже 100 мЗв этот эффект не будет регистрироваться вообще, а с постепенным повышением дозы от 100 мЗв будет регистрироваться чаще.
Более того, по данным ВОЗ, несмотря на сообщения о значительно ухудшившемся состоянии здоровья детей, связь этого эффекта с радиационным воздействием не была показана [5], [9]. Предполагается, что данные эффекты связаны с повышенным беспокойством населения и улучшением уровня медицинского документирования (грубо говоря — дети с загрязнённых территорий обследуются тщательнее и чаще, потому у них чаще и находят всякие пакости).
Следует отметить, что по прошествии 20 лет после Чернобыльской аварии, Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) снизила генетические риски для населения в 10 раз [10]. Это связано с тем, что за весь период наблюдений не было получено значимых свидетельств о том, что генетические последствия аварии вообще существуют. Поэтому, цитируя профессора Р.В. Арутюняна из ИБРАЭ, «разговоры о генетических последствиях Чернобыльской катастрофы можно с полной уверенностью назвать фантастикой, или ложью, что будет более точно» [11].
Природа и радиация
Антиядерные организации утверждают — авария на Чернобыльской АЭС стала настоящей катастрофой для природных сообществ на огромных территориях.
После аварии медики и эпидемиологи бросились исследовать человека. Но от них не отставали биологи, в частности генетики, зоологи, ботаники, экологи и многие другие. Нужно понимать, что эффект воздействия ионизирующей радиации на природную среду зависит от радиочувствительности отдельных видов растений и животных. Например, хвойные породы деревьев гораздо более радиочувствительны, чем цветковые, а беспозвоночные животные во много раз более радиоустойчивы, чем млекопитающие. После нескольких лет исследований 30-км зоны аварии в облучённых экосистемах стали выделять две группы ответных реакций — непосредственная реакция на облучение и реакция всей системы на выпадение из неё радиочувствительных видов. Облучение природных экосистем в первый период после аварии было гораздо более значительным, чем облучение людей, потому что население-то эвакуировали, а природу предоставили самой себе.
Многие слышали про легендарный «Рыжий лес» — недвусмысленное свидетельство крайне высокой радиочувствительности сосновых деревьев (рис. 3, слева). Дозы, необходимые для гибели хвойных, обычно находятся в пределах 40–60 Гр (грей — это единица измерения дозы, как и зиверт, но зиверт связан с введением взвешенных коэффициентов для разных частей тела, потому применяется только для людей; условно эти единицы можно считать идентичными). Гибель покрытосеменных отмечалась при более значительных дозах, 200–300 Гр. В первые годы после аварии фиксировали многочисленные морфологические нарушения у растений (рис. 3, справа), изменение иммунного статуса мышевидных грызунов, повышенную частоту мутаций [12]. Но ситуация имела и обратную сторону. Поскольку люди из 30-км зоны были эвакуированы, и хозяйственная деятельность прекратилась, наблюдался резкий рост численности населявших её диких зверей и птиц. К весне 1988 года численность кабанов в 8 раз превысила доаварийный уровень, многократно возросло число лосей, оленей, аистов, волков, лис и мышевидных грызунов. Тем не менее, до сих пор появляются работы, в которых утверждают, что на Чернобыльских территориях плохо живётся паукам, а у птиц и вовсе усыхает мозг [13], [14]. Но значимость этих исследований неплохо демонстрирует рисунок 4 — подобные работы попросту выпадают из общего спектра радиоэкологических работ, исследующих судьбу облучённой биоты. Вопрос о том, связано ли это с методологическими ошибками или с чем-то иным, остаётся на совести исследователей.
Рисунок 3. Радиационное поражение растений. Слева: «Рыжий лес» в 30-км зоне аварии на Чернобыльской АЭС. Справа: Примеры аномалий развития высших растений в ранний период после аварии (слева направо: сосна, рябина, земляника).
Генетические последствия аварии для биоты на настоящий момент до конца не очевидны. Ясно, что природа быстро вернула своё после бегства человека, но до сих пор на Чернобыльских территориях можно наблюдать повышенный уровень мутагенеза. Сложно сказать, как именно он скажется на судьбе живых существ, населяющих эти территории. Будут ли эти мутации генетическим грузом, отягощающим генофонд популяций, либо их роль позитивна и дает адаптивное преимущество своим носителям, — покажет только время.
Рисунок 4. Статистические распределения радиочувствительности к хроническому воздействию у наземных видов. По оси абсцисс отложены значения мощности дозы хронического облучения, по оси ординат — доля видов, использованных в каждом эксперименте, которые при данной мощности дозы выраженно реагировали на радиационное воздействие. Лог-нормальное распределение основано на наборе самых низких значений EDR10 (при оценке радиационных рисков так называют дозу, которая вызывает изменение изучаемого показателя на 10%). Вверху — наборы данных из экспериментов с контролируемым внешним облучением организмов. Внизу — наборы данных из Чернобыльской зоны. Данные Мёллера очевидно выпадают из общей картины, полученной независимыми друг от друга исследователями.
В заключение хотелось бы отметить, что это от силы одна сотая данных, реально существующих в мировой научной литературе по Чернобыльской аварии. А ведь помимо неё была авария на Три-Май-Айленд в США, тяжёлая радиационная авария на Южном Урале, в результате которой образовался Восточно-Уральский радиоактивный след, авария на АЭС в Фукусиме в Японии. Эти примеры говорят нам о том, что атомная энергетика и атомная промышленность вообще — это ответственная и сложная область, требующая максимальной самоотдачи от конструкторов, работников, контролирующих органов. Но не позволяйте запугать себя сверх меры и всегда критически анализируйте информацию о последствиях атомных аварий. Практически всегда крупицы правды падают в жернова паники, и радиофобия продолжает свой торжествующий путь по планете.