В наше суетное время, когда мирные дипломатические отношения уступают место применению огнестрельного оружия, знания радиоактивного воздействия на биосферу особенно важны и нужны людям вне зависимости от того, где они живут, чтобы всем миром предотвратить ядерную катастрофу в военном конфликте и вернуться к спокойной, мирной жизни, когда каждый человек занимается своим любимым делом…
Общие сведения. Во второй половине XX в. в результате испытаний ядерного оружия и бурного развитием атомной энергетики появился новый вид воздействия на биосферу – радиоактивный. Раньше же, относительно недавно такое воздействие было незначительном и находилось в пределах природного естественного фона, а все представляющие опасность радиоактивные источники были надежно спрятаны самой природой в отдаленных местах, недоступных для всего живого, включая человека. Со средины прошлого века и особенно в последние десятилетия в связи с массовой добычей урановой руды и промышленным производством ядерного топлива для атомных электростанций и материалов для атомных бомб радиоактивное воздействие на биосферу стало представлять серьезную экологическую опасность. К источникам такого воздействия относятся не только искусственно синтезируемые изотопы, но и радиоактивные вещества, оказавшиеся по разным причинам рассеянными в земле, водной среде и воздухе.
Хорошо известные в наше время слова: «радиоактивное излучение», «радиоактивность» и «облучение» – впервые вошли в лексикон послевоенных поколений прошлого века и связаны с безумными атомными бомбардировками японских городов Хиросимы и Нагасаки, произведенными американцами на завершающем этапе Второй мировой войны в 1945 г., хотя и не было каких-либо поводов и объективных причин такого варварского вторжения на чужую землю, повлекшего за собой великое множество человеческих жертв.
При взрывах атомных бомб более 100 тыс. японцев, пораженных электромагнитным излучением и ударной волной, погибли сразу же, почти мгновенно. Десятки тысяч людей, выживших во время взрыва и подвергшихся чрезмерному радиоактивному облучению, умирали в муках и страданиях в течение нескольких дней и недель от острой лучевой болезни. Проходило время, выявлялись всё новые и новые жертвы атомных взрывов в Японии. Точные сведения о числе жертв атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки до сих пор не опубликованы. В статьях американских военных журналистов оно явно и преднамеренно занижено. Наиболее полной и правдоподобной информацией владеют прогрессивные японские организации, проводившие специальные расследования. По их данным, к концу 1946 г. в результате взрывов атомных бомб погибло около 160 тыс. жителей Хиросимы и 70 тыс. жителей Нагасаки. За 30 лет после бомбардировки от лучевой болезни умерли еще около 90 тыс. человек. По прогнозам специалистов, в дальнейшем жертвами отдаленных последствий радиоактивного облучения окажутся еще 360 тыс. человек.
Вблизи хиросимского Музея мира на бывшем огромном пустыре, а ныне на краю большого парка, прямо на месте взрыва американской атомной бомбы, установлен черный каменный саркофаг с книгой записей жертв атомной бомбардировки. Прошло более полувека, но в ней появляются все новые и новые имена скончавшихся людей из-за последствий облучения. Сначала умирали многие жители Хиросимы и Нагасаки, потом их дети, а теперь умирают внуки первых жертв атомных взрывов. По данным специалистов в области радиационной биологии, в Хиросиме за пять лет после взрыва бомбы умерло втрое больше людей, чем при взрыве. Они погибли от ожогов, травм и чрезмерного облучения...
Спустя четыре десятилетия, в ночь на 26 апреля 1986 г. в Советском Союзе произошел взрыв одного из четырех блоков Чернобыльской АЭС. Эта техногенная авария на объекте «мирного атома» не разрушила ни одного жилого дома и даже полностью не остановила работу самой станции. Однако проходят десятилетия, а вокруг Чернобыля огромная территория Украины и Белоруссии по-прежнему остается незаселенной и безжизненней. На зараженной территории площадью более 1000 км², сильно загрязненной радионуклидами, опасно проживать ни в то время, ни сейчас, ни в отдаленном будущем.
Радионуклиды распространяются в водной среде и почве, а облака, насыщенные ими, разносятся ветром на значительные расстояния от источника их выброса и выпадают в виде радиоактивных осадков на обширной территории (рис. 7.8).
В настоящее время на территории, граничащей с местом чернобыльской техногенной катастрофы, с соблюдением правил безопасности работают экологи, биологи, генетики и другие специалисты, изучающие влияние радиации разных уровней на растения и животных. По подсчетам экспертов, «цена» чернобыльской аварии за первые 10 лет составила более 200 млрд долл. Но это лишь расходы и потери первого десятилетия. Трагические последствия проявились сразу же после аварии. Десятки людей, включая ликвидаторов, погибли от острой лучевой болезни. Многие жители подверглись чрезмерному радиоактивному облучению, и их здоровью нанесен невосполнимый ущерб…
В России, на Украине, в Восточной и Западной Европе, в США и других странах после аварии Чернобыльской АЭС не было начато строительство ни одной новой атомной станции. Продолжали только достраивать реакторы, которые находились на стадии завершения, но их проекты корректировались и дорабатывались для повышения безопасности работы…
Чернобыльская катастрофа была второй в Советском Союзе. Первая крупная ядерная катастрофа случилась гораздо раньше, в 1957 г. на химкомбинате «Маяк» в Челябинской области. Трагические последствия этой катастрофы долгие десятилетия не разглашались и скрывались от народа под лукавым грифом «строжайшей секретности». О ней знали и помнили лишь ее очевидцы.
В зоне радиоактивного заражения оказалась огромная территория самого химкомбината и трех российских областей – Челябинской, Свердловской и Тюменской. Радиоактивному воздействию подверглось в той или иной мере более 200 населенных пунктов с общей численностью населения около 300 тысяч человек. На борьбу с последствиями радиоактивного заражения в приказном порядке, по отмашке сверху были направлены армейские подразделения и местное население.
Многие жители некоторых селений зараженной зоны были срочно выселены в безопасные места. Покидая навсегда свои родные места, они убивали домашний скот, сжигали одежду. Продукты и остатки разрушенных строений закапывали в землю. Множество пострадавших людей оказались не по своей воле жертвами «мирного атома».
Весной 2011 г. случилась техногенная катастрофа на японской атомной электростанции Фукусима. Это была вторая крупномасштабная катастрофа в Японии после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. По своим чудовищным разрушениям с первых же дней ее стали сравнивать с чернобыльской аварией, произошедшей двадцатью пятью годами раньше. Цена «мирного атома» Чернобыля и Фукусимы оказалась немыслимо высокой…
В современном лексиконе все чаще встречаются термины: «острая лучевая болезнь», «отдаленные последствия облучения», «радиация», – которые были ведомы преимущественно в узком кругу специалистов, занимающихся разработкой способов использования атомной энергии в первую очередь для мирных целей.
И все-таки у многих, если не у большинства людей, при слове «радиация» возникает тревожное чувство, называемое атомным синдромом, означающим болезненное состояние психики. Авария Чернобыльской АЭС привлекла всеобщее внимание к проблеме действия радиоактивного излучения на живые организмы, и в первую очередь на организм человека, а также к процессу, называемому радиоактивным облучением.
В наше время известны некоторые виды излучений, которые могут взаимодействовать с облучаемой средой, не вызывая ионизирующее действие. Одно из них всем хорошо знакомо – вспомним последствия длительного пребывания летом на ярком солнце. Ожог (иногда второй степени!) – следствие переоблучения кожи в результате воздействия инфракрасного излучения на клетки эпидермиса (верхнего слоя кожи), тогда как небольшой загар укрепляет здоровье – он появляется при более глубоком проникновении ультрафиолетового излучения в пигмент подкожной клетчатки.
Опасны не только радиоактивное, солнечное, но и другие виды переоблучения. Так, отмеченное в последние годы ослабление слуха у подростков – следствие звукового переоблучения различного рода аудиотехникой на дискотеках и в концертных залах. Причина выявленной в годы Второй мировой войны анемии операторов мощных радиолокаторов – воздействие чрезвычайно больших доз сверхвысокочастотного электромагнитного излучения. Согласно биофизической гипотезе, акселерация развития послевоенных поколений связана с облучением их вездесущими электромагнитными волнами.
Важно и полезно знать опасные, безопасные и допустимые уровни воздействия радиации на живые организмы и степень опасности облучения человека.
Воздействие радиации на организм. Во всех случаях воздействия радиоактивного излучения на живую ткань в основе первичных изменений, возникающих в клетках организма, лежит передача им энергии в результате процесса ионизации и возбуждении атомов.
Дозиметрические исследования показывают, что мощность эквивалентной дозы естественного радиационного фона на поверхности Земли составляет в среднем 1 миллизиверт в год (1 мЗв/г, или около 0,12 мкЗв/ч). Для измерения радиационного фона обычно пользуются бытовыми дозиметрами, показания которых соответствуют микрорентгенам в час (1 мкР/ч = 10–2 Зв/ч). Облучение в 5 мЗв за год (0,5–0,6 мкЗв/ч) считается допустимым для населения (для персонала АЭС – в 10 раз больше), так же, как и разовая доза 0,1–0,2 Зв при аварийном облучении.
При получении однократной дозы, начиная с 0,5 Зв, наблюдается кратковременное изменение состава крови и нарушение работы желудочно-кишечного тракта. При дозе 1 Зв и более развиваются симптомы лучевой болезни различной тяжести.
Доза 4,5 Зв является половинной летальной дозой, при которой погибает 50 % облученных, а доза 6 Зв безусловно смертельна.
При дозах облучения, вызывающих глубокие поражения или даже гибель организма, число образующихся ионов относительно мало. Такой дозе соответствует примерно 1015 ионов/см³ ткани, что в пересчете на ионизацию молекул воды составляет всего лишь одну ионизированную молекулу на 10 млн. Таким образом, непосредственной прямой ионизацией (без учета вторичных эффектов) нельзя объяснить поражающего действия излучения.
Тепловой эффект при воздействии радиации чрезвычайно мал: облучение дозой 6 Зв человека массой 70 кг эквивалентно выделению 60 калорий тепла, что примерно соответствует незначительному нагреванию организма при поступлении внутрь его одной столовой ложки теплой воды. Следовательно, биологическое действие радиоактивного излучения на организм нельзя свести только к повышению его температуры, как это происходит, например, при взаимодействии живой ткани с УКВ- и сверхвысокочастотными волнами.
Переоблучение организма приводит к мутациям и нарушениям работы клеток, вследствие чего развиваются раковые заболевания. Если при вдыхании, заглатывании и через поврежденный кожный покров источник излучения попадает внутрь организма, то возникает внутреннее облучение во много раз более опасное, чем внешнее, вызванное теми же радионуклидами.
Патологическое действие облучения на организм в значительной мере зависит от места локализации радиоактивного вещества. Например, большая опасность радия заключается в том, что он накапливается в костной ткани: его альфа-излучение вызывает очень сильную ионизацию, воздействуя как на костную ткань, так и на особо чувствительные клетки кроветворных тканей, приводя к тяжелому заболеванию крови и образованию злокачественных опухолей. Наиболее опасно вдыхание загрязненного радионуклидами воздуха: через легкие человека за рабочий день проходит большой объем воздуха (около 20 м³), и при этом все органы дыхания подвергаются радиоактивному облучению. Насыщенная радионуклидами пыль способствует развитию рака легких, средний срок развития которого может составлять более десяти лет.
Чрезмерное облучение организма приводит к необратимым опасным последствиям для здоровья человека. Поэтому важно и полезно знать основные способы защиты от радиоактивного облучения.
Жизненно необходимая радиация. Разделение всех воздействий на организм на вредные и полезные – всего лишь некая условность. Ведь всем известно, как вредна передозировка лекарств или даже витаминов и как нужны и полезны организму микродозы яда, например, змеиного. Столкнувшись с радиоактивным излучением в больших дозах, человек убедился в его губительном действии на все живое. Хотя не до конца изучены все его последствия, но уже распространилось мнение: радиоактивное излучение вредно всегда.
В середине XX в. был обнаружен природный радиационный фон. При его наличии в течение длительного времени развивалась жизнь на нашей планете. Специалисты предложили принять его уровень за нижний предел опасной радиации. Эксперименты показали, что большие и малые дозы радиоактивного излучения действуют на организм принципиально по-разному. Большие дозы поражают множество клеток и сильно ослабляют организм, тогда как малые губят только отдельные ослабленные клетки, а остальным дают стимул для их дальнейшего развития.
В молекулах клеток (ДНК, РНК, белках) при воздействии радиоактивного излучения происходят одновременно два процесса – ионизация и возбуждение. Именно ионизация вызывает сильное поражение живых организмов. Процессом возбуждения до недавних пор пренебрегали, считая его побочным, вторичным, тогда как на самом деле он важен. Вызванное малыми дозами радиоактивного излучения (на уровне природного фона) возбуждение атомов способствует развитию клеток и всего организма в целом. Оно усиливает иммунитет организма и увеличивает продолжительность его жизни, повышает всхожесть семян, стимулирует рост растений.
Положительный эффект малых доз радиации подтвержден экспериментами на многих видах растений и животных – от насекомых до млекопитающих. И ничего в этом удивительного нет, поскольку жизнь на Земле возникла, развивалась и существует ныне в условиях естественного радиационного фона. Чрезмерное его повышение наносит немалый вред всему живому, и поэтому стремление уменьшить такой фон до нуля кажется вполне естественным. Однако проведенные в последнее время опыты с растениями и животными показали, что изоляция организма от радиационного фона вызывает в нем замедление фундаментальных жизненных процессов.
Земная колыбель человечества всегда была радиоактивной, и многочисленные биологические объекты, развиваясь в поле ионизирующих излучений, не могли к этому не приспособиться. Весьма показательны опыты радиобиологов по выращиванию растений внутри камер, изготовленных из материалов, не содержащих естественных радионуклидов. В таких камерах побеги появляются позже, развитие растений замедляется, а урожай существенно ниже, чем в условиях естественного радиационного фона. Всё это означает, что естественный радиационный фон без чрезмерного превышения является жизненно важным и необходимым для развития живых организмов.
Защита от облучения. При одном и том же потоке радиоактивного излучения, активности или концентрации радионуклидов защита населения на местности должна быть на порядок более эффективной, чем защита персонала, связанного с производством радиоактивных материалов и работой на атомных электростанциях.
От радиоактивного облучения, как и от электромагнитного излучения, возможны три способа защиты – временем, расстоянием и экранированием.
Первый способ – защита временем – это ограничение продолжительности пребывания в поле радиоактивного излучения. Чем меньше время пребывания в поле излучения, тем меньше полученная доза облучения. В результате предварительной радиационной разведки дозиметристы уточняют картограмму радиоактивного поля на зараженной местности и определяют допустимое время пребывания в конкретном месте.
Второй способ защиты от радиоактивного, и прежде всего от гамма-излучения столь же прост и нагляден – защита расстоянием. Излучение точечного или локализованного источника распространяется во все стороны равномерно, оно изотропно. Интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния от источника по закону обратных квадратов. Например, при увеличении расстояния до источника в 2 раза интенсивность уменьшается в 4 раза.
Третий способ – защита экранированием – основан на поглощении излучения веществом. Защитные свойства вещества определяются коэффициентом ослабления излучения для узкого пучка гамма-лучей. Основной параметр защищающего вещества – толщина его слоя половинного или десятикратного ослабления. Для примерной оценки полезно помнить: толщина слоя половинного ослабления фотонов с энергией 1 МэВ составляет 1,3 см свинца или 13 см бетона. Защитная способность других веществ в значительной степени определяется их плотностью – чем они плотнее, тем эффективнее их защитные свойства.
Знание всех мер защиты от радиоактивного излучения, проверенных на практике, снижает вероятность чрезмерного облучения при работе с радиоактивными объектами.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2018.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн., 2-е изд., М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум, 2-е изд. М.: Директ-Медиа, 2022.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 4-е изд. М.: Директ-Медиа, 2021.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Русский богатырь на троне. М.: ООО «Традиция», 2019.
Карпенков С.Х. Стратегия спасения. Из бездны большевизма к великой
России. М.: ООО «Традиция», 2018.
Карпенков С.Х. К истории одного преступления // Уничтоженные как класс. М.: ООО «Традиция», 2020. С. 3 – 65.
Степан Харланович Карпенков
Русская Стратегия | 
