Экология на рубеже веков

Понятие «суммарная бета-активность атмосферных выпадений» (аэрозолей, почв, растительности) включает в себя сумму гамма– и бета-излучающих нуклидов в одной среде. Иногда это же понятие употребляется как «плотность радиоактивных выпадений», а иногда упрощается даже до «бетаактивности выпадений».

Переход от старых единиц (Ки) к новым (Бк) приводит к цифрам со многими нулями, поэтому для упрощения используется приставка-множитель:

– с (санти) – 10–², м (милли) – 10–³, мк (микро) – 10–⁶, н (нано) – 10–⁹, п (пико) – 10–¹²;

– Э (экса) – 10¹⁸, П (пета) – 10¹⁵, Т (тера) – 10¹², Г (гига) – 10⁹, М (мега) – 10⁶, к(кило) – 10³.

Для удобства восприятия ниже приводим соотношения между старыми и новыми единицами радиоактивности. Кюри (Ки) постепенно заменяется беккерелем (Бк), рад – греем (Гр), бэр – Зивертом (Зв).

1 Ки – 3,7 х К)¹⁰ Бк (расп/сек), 1 рад – 0,01 Гр = 1 сГр, 1 мрад = 10 мкГр = 10 3 сГр; 1 бэр = 0,01 Зв = 1 сЗв; 1 мбэр = 10 мкЗв = 10³ сЗв, 1 Р = 0,8 бэр = 0,8 сЗв = 0,87 рад = 0,87 сГр (для воздуха). Коэффициент перехода от дозы в воздухе к дозе в биологической ткани Д/Д = 1,09.

При пересчёте экспозиционной дозы в эквивалентную можно использовать энергетические эквиваленты: для воздуха 1 Р = 87,3 эрг/г, для любого вещества 1 рад = 100 эрг/г.

Для пересчёта некоторых единиц, встречающихся по тексту и рисункам книги:

– 10¹⁵ Ки/м³ = 10¹⁸ Ки/л = 3,7 х Ю5 Бк/м³;

– 1 Ки/км^2–1 мкКи/м² = 37 кБк/м²; 1 мКи/км² = 37 Бк/м²;

– 10¹² Ки/л = 37 Бк/м³ = 37 мБк/л.

2.4. Влияние радиоактивного загрязнения на живые организмы

Известно, что при радиационном облучении многих материалов их физические свойства изменяются.

Ионизирующая радиация в биосфере несёт потенциальную опасность патологических (в том числе летальных) и зародышевых последствий.

Сильные дозы радиации способны изменять различные свойства живой клетки или приводить её к гибели. Слабые дозы могут переноситься без каких-либо видимых нарушений, но вызвать необратимые процессы в структуре ДНК (мутации).

Воздействие радиоактивных изотопов на живой организм можно проиллюстрировать на примере наиболее опасных из них – стронция-90 и цезия-137, которые сходны по своим химическим свойствам с кальцием и калием. Стронций-90 проникает в костную ткань, а цезий-137 накапливается в мышечных тканях, замещая, соответственно, кальций и калий. Кроме того, стронций-90 и цезий-137 быстро усваиваются растениями и по пищевым цепям переходят в организм человека. Иод-131 накапливается в щитовидной железе, что приводит к учащённым случаям её рака. Воздействие ионизирующей радиации на человека представлено в табл. 2.3 [53].

Таблица 2.3

Чувствительность живых существ к облучению тем больше, чем выше уровень их развития и чем сложнее их организм.

Франсуа Рамад [49] определяет летальную дозу как дозу, которая вызывает гибель 50 % особей рассматриваемой популяции через определённый промежуток времени (ЛД50). При единичном (разовом) облучении для бактерий ЛД50 имеет значение порядка миллиона рад, для зелёных растений – несколько сотен тысяч, для членистоногих – около 5000 рад, для млекопитающих – несколько сотен рад. Рекордом для животного мира по исключительно высокой сопротивляемости к ионизирующей радиации с ЛД50, равной 150 000 рад, является скорпион и некоторые чешуекрылые.

Облучение приводит к уменьшению или полной потере животными и человеком способности вырабатывать антитела, ослабляется естественный иммунитет (явление, используемое хирургией для того, чтобы избежать отторжения пересаженного органа). Малые дозы облучения приводят к снижению сопротивляемости к инсектицидам у насекомых. Действие радиации усиливается многими факторами, прямо не связанными с радиацией, но увеличивающими вероятность заболевания другими болезнями.

Воздействие ионизирующего излучения на ткани организма приводит к биологическим эффектам (гибель клетки через несколько секунд или даже десятилетий), химическим изменениям (может вызывать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул), физико-химические изменения (образование новых молекул). Проникновение заряженных частиц в ткани приводит к сложным электрическим взаимодействиям на уровне атомов с непредсказуемыми последствиями.

В работе [8] приводятся результаты заболеваемости лейкозами и другими видами раковых заболеваний людей, испытавших на себе атомную бомбардировку в 1945 году (рис. 2.3.

Рис. 2.3. Частота (вероятность) раковых заболеваний в зависимости от времени после облучения (на примере исследования заболеваемости населения г. Хиросимы и Нагасаки [23]

После облучения в течение 2 лет идёт скрытый период развития лейкозов, через 6–7 лет наступает максимум заболеваемости, а через 25 лет заболеваемость лейкозами практически исчезает. Смертность от лейкозов среди тех, кто перенёс атомную бомбардировку в Хиросиме и Нагасаки, стала резко снижаться после 1970 года – дань лейкозам в этом случае уплачена полностью [51].