Оценка экологических последствий аварий атомных электростанций на примере Чернобыльской АЭС и Фукусима-1

Ученые еще недостаточно знают о воздействии низкой радиации на живые организмы. Отмечается уменьшение популяции птиц в районе АЭС Фукусима-1 и высокая концентрации радиоизотопов в местной рыбе.

Во время научной экспедиции по префектуре Фукусима в начале нынешнего года группа экологов и биологов выявила существенное воздействие радиационного облучения на птиц. Биологи из университета Северной Каролины (США) обследовали 300 участков в префектуре и сделали вывод, что количество пернатых снизилось на треть. По словам одного из биологов, - «отсутствие птиц очень заметно. Вокруг АЭС царит жуткая тишина».

Однако, по словам ученых, домашние животные, оставленные внутри зоны отчуждения вокруг АЭС Фукусима-1, могут послужить науке. В живых остались примерно 2 тысячи коров и других домашних животных и птицы. На них ученые хотят изучать влияние радиации.

21 октября 2012 года в городе Корияма собрались фермеры, представители местной администрации и ветеринары, чтобы обсудить дальнейшую судьбу оставленных животных.

Животновод Масами Ёсидзава, оставивший при эвакуации 330 высокопродуктивных коров мясной породы, сказал, что он не может допустить их гибели от голода, поэтому с разрешения властей регулярно наведывается в запретную зону, чтобы доставить им корм. "Я понимаю, что они получили большую дозу радиации и их мясо непригодно в пищу. Но я уверен, что надо оставить их в живых", считает он. Его поддержали многие другие крестьяне, а также ученые, которые занимаются изучением влияния радиации на крупных млекопитающих. Для того, чтобы оставленный скот находился в одном месте и не портил оставшиеся без хозяев подворья, было решено собрать животных на ферму Ёсидзавы, где и будут проводиться научные изыскания.

1.6 Радиоактивные изотопы

Самыми распространенными радионуклидами, в результате взрыва на Чернобыльской АЭС и аварии на АЭС «Фукусима-1», которые дают наибольший вклад в существующую радиоактивность оказались изотопы цезия-134,-137; рутения-103, -106; церия-141, -144; йода-129, -131 и изотопы плутония-238, -239, -240.

В таблице 1.8 приведены данные о некоторых радиоактивных изотопах и периодах их полураспада.

Таблица 1.8 Некоторые радиоактивные изотопы и их периоды полураспада

Изотоп	Период полураспада
89Sr	50.52 дня
90Sr	29 лет
103Ru	39,24 дня
106Ru	372 дня
9I	1,6х107 лет
131I	8,04 дня
137Cs	30,17 года
141Ce	32,5 дня
144Ce	284,4 дня
239Pu	2,41х104 лет
240Pu	6537 лет
241Pu	14,4 года
241Am	432,2 года
244Pu	8,1х107 лет

Большинство изотопов - это продукты деления. Миграция радиоактивных веществ, их поглощение живыми организмами определяется физическими и химическими формами существования радиоактивных изотопов:

- Цезий.

Источниками радиоактивных изотопов цезия служат захоронения отходов, ядерные испытания и аварии. После поступления в почву, цезий становится доступным для поглощения растениями. Его доступность связана с минеральным составом почв. Последующее же перемещение и распределение элемента связано с характером произрастающих на этих почвах растений.

Так как цезий - это щелочной металл, то большинство его солей легко растворимы в воде. Этим частично объясняется попадание его в пищевые цепочки.

- Стронций.

Из-за своей способности концентрироваться в минеральной составляющей костей животных радиоактивный изотоп стронция имеет большое значение для окружающей среды. Источниками радиоактивного стронция являются как отходы ядерной промышленности, так и взрывы ядерных устройств. В водной среде стронций ведет себя как растворимый элемент.

- Рутений.

Хотя рутений и является продуктом ядерного деления, он обычно остается в топливе в составе тугоплавких компонентов. Из-за быстрого окисления рутения, образуются летучие оксиды , которые затем конденсируются в виде почти чистого рутения. В воде более 60 % этого металла может присутствовать в составе взвешенных частиц. Основная доля рутения, поглощенного водными растениями и животными, связана с адсорбцией его на поверхности. В почвах распределение и удержание рутения сильно зависит от формы, в которой он поступает. При воздушном пути загрязнения растений может наблюдаться захват ими до 10 % поступившего его количества[5*].

- Церий.

Мало распространен в природе, но два его радиоактивных изотопа являются продуктами ядерного деления. Поэтому источниками церия-144 и церия-141 , кроме переработки ядерного топлива, являются ядерные испытания и аварийные выбросы. Было обнаружено, что частицы, несущие церий-144, не чувствительны к осаждению атмосферными осадками, что важно при рассмотрении вопроса о распространении данного элемента. В природных условиях отмечена связь изотопов церия с осадочными породами. При осаждении частиц, содержащих церий на поверхность почвы, он может поглощаться наземными частями растений.

- Йод

Галоген, который в природе встречается повсеместно в низких концентрациях. Радиоактивные изотопы этого элемента образуются при ядерных испытаниях и работе реакторов. При авариях на АЭС в окружающую среду выбрасываются различные формы йода: твердые частицы, элементарный йод, но основная доля его доля находится в газообразной форме.

Поглощение йода организмом происходит через кожу, легкие, пищеварительный тракт. Концентрируется же йод в организме в щитовидной железе.

- Плутоний

Летучесть данного элемента очень низка, и выбросы в окружающую среду данного элемента могут происходить при аварийных ситуациях. В почвах поведение плутония мало изучено. Известно, что в большинстве типов почв растворенный плутоний быстро поглощается, а его концентрация в растениях зависит от типов последних, их возраста и состояния, а также от pH [5*] состояния почв. Большинство химических форм плутония малорастворимы, что в свою очередь способствует поглощению плутония осадками.

- Америций

Самый важный изотоп америция - аммерций-241 образуется при распаде плутония - 241. Его попадание в окружающую среду, так же как и других изотопов происходит при глобальных выбросах. Для человека и высших животных, америций опасен своей способностью накапливаться в костной ткани.

1.7 Загрязнение человеческого организма и городской среды

Человек, как и другие живые организмы, существует в той же среде и использует ресурсы загрязненной отходами все той же окружающей среды.

Среди многообразия факторов, формирующих здоровье людей, приоритетная роль принадлежит как социально-экономическим факторам, так и экологии окружающей среды. Факторы, влияющие на здоровье человека, представлены в таблице 1.10.

Таблица 1.9 Влияние факторов окружающей среды на здоровье человека

Заболевания	Загрязнение воздуха	Неудовлетворительный уровень санитарии и организации удаления отходов	Загрязнение воды или неудовлетворительное управление водными ресурсами	Загрязнение пищи	Нездоровые жилищные условия	Глобальные изменения в окружающей среде
Острые респираторные инфекции	*				*
Желудочно-кишечные заболевания		*	*	*		*
Прочие инфекции		*	*	*	*
Малярия и другие трансмиссивные заболевания		*	*		*	*
Травмы и отравления	*		*	*	*	*
Психические расстройства					*
Сердечно-сосудистые заболевания	*					*
Раковые заболевания				*		*
Хронические респираторные заболевания	*

По оценке Всемирной организации здравоохранения причиной 25 % всех предотвратимых заболеваний в мире является неблагоприятная окружающая среда.

Плохие санитарно-гигиенические условия жизни населения большинства стран мира, загрязненная питьевая вода и атмосферный воздух, неудовлетворительное качество почвы - все это факторы, вызывающие заболеваемость населения [11, 17].

50 % хронических респираторных заболеваний в мире связано с загрязнением воздуха.

Почти 2/3 населения России проживает в условиях загрязнения атмосферного воздуха, что является причиной заболеваний сердечно-сосудистой системы, бронхолегочной системы, вызывает аллергические заболевания, влияет на эмбриональной развитие и детородную функцию.

В ряде регионов страны остается актуальной и проблема питьевой воды.

Радиационному воздействию человечество подвергалось на всех этапах своего развития и эволюции. Это обусловлено наличием в биосфере как природных, так и техногенных источников облучения. В таблице 1.10 [14] представлены основные источники облучения человека в настоящий период и обусловленные ими эффективные эквивалентные дозы.

Таблица 1.10 Основные источники облучения человека в настоящий период и обусловленные ими эффективные эквивалентные дозы, мкЗв/г (мбэр/г) [4*]

Источники облучения	Россия	Во всем мире
Природно-космическое облучение на поверхности Земли	320(32)	300(30)
При полетах на самолетах	0,5(0,05)	0,5(0,05)
Гамма-излучение естественных радионуклидов:
на открытой местности	270(27)	-
почва	690(69)	-
дополнительное	100(10)	350(35)
стройматериалы	350(35)	970(97)
Внутреннее облучение:	200(20)	200(20)
курение	50(5)	50(5)
альфа излучатели	170(17)	170(17)
бета излучатели	200(20)	200(20)
дополнительные удобрения	0,3(0,03)	-
сжигание угля	1,9(0,19)	-
Медицинские процедуры:
Рентгенодиагностика	1650(165)	1000(100)
Радионуклидная диагностика	40(4)
Испытания ядерного оружия	20(2)	15(1,5)
Профессиональное облучение:
Контролируемое	4(0,4)	4(0,4)
Неконтролируемое( не урановые шахты, экипажи самолетов)

Сегодня около 70% населения современных развитых стран проживают в больших и малых городах. Этим объясняется необходимость изучения распространения и поведения загрязняющих веществ, в том числе и радионуклидов искусственного происхождения в городах.

Изучение процессов поведения радионуклидов в городских условиях тем более важно с точки зрения последующей выработки стратегии дезактивации городской среды для создания благоприятных условий жизни населения.

Все техногенные катастрофы приводят к пагубным последствиям, к неисчислимым экологическим и гуманитарным потерям, восполнить которые в полном объеме никогда не удастся. Неблагоприятная экологическая, медицинская, социальная обстановка сложилась в результате аварий на Чернобыльской АЭС и АЭС «Фукусима-1».

По данным ученых Роуда и Николсона, которые исследовали выпадение чернобыльских радионуклидов на различные строительные материалы и городские поверхности, скорости осаждения для отдельных радионуклидов и поверхностей были практически одинаковыми независимо от того, где они измерялись - на открытых участках или в плотно застроенных районах. Данные их исследований представлены на рисунке 1.8.

Рисунок 1.3 Скорости (см/с) сухого оседания чернобыльского радиоактивного цезия на различные городские поверхности

Как исправить или уменьшить отрицательные последствия катастрофы, произошедшей в непосредственной близости проживания людей?- ответы на эти и подобные вопросы начали возникать вместе с возникновение аварий. Выработка концепций безопасной жизнедеятельности населения - тому подтверждение. Конечно, выбор конкретной концепции осуществляется путем соотношения пользы и вреда от тех факторов, которые сопровождают осуществление всех намеченных мер вмешательства. Уровни вмешательства обычно характеризуют значением предотвращенной благодаря им дополнительной дозы облучения(таблица 1.11).

Таблица 1.11 Основные виды вмешательств и значения предотвращенной дозы облучения в результате их осуществления

Вмешательство	Ориентировочное значение предотвращенной дозы
Укрытие	За 24 часа от единиц до десятков мЗв
Профилактика препаратами йода	От нескольких десятков до нескольких сотен мЗв на щитовидную железу
Эвакуация	Доза внешнего и внутреннего облучения за 50 лет от радионуклидов, поступивших в организм в первые 24 часа, до 10 мЗв
Переселение	Доза внешнего облучения и доза от радионуклидов, поступивших в организм в течение одного года, за 50 лет от единиц до сотни мЗв
Контроль за потреблением пищевых продуктов	Доза за 50 лет от поступления радионуклидов в организм через год от одного до нескольких десятков мЗв

Очевидно, что факторы радиологической защиты приносят несомненную пользу, так как снижают индивидуальный риск благодаря уменьшению дозовых нагрузок и уменьшают коллективный риск вследствие того, что снижают коллективную дозу облучения.

В результате аварий наиболее сильно были загрязнены радионуклидами открытые поверхности в городах, такие, как газоны, парки, улицы, дороги, городские площади, крыши и стены зданий. В сухих условиях первоначальные выпадения были больше на деревья, кусты, газоны и крыши, в то время как при мокрых выпадениях наибольшие уровни выпали на горизонтальные поверхности, такие, как участки почвы и газоны. Повышенные концентрации цезия-137 были обнаружены вокруг домов, где радиоактивный материал переносился дождем с крыш на землю.

В результате воздействия ветра, дождей и деятельности человека, в том числе дорожного движения, мойки и очистки улиц, поверхностное загрязнение районов Чернобыльской АЭС и АЭС «Фукусима-1» значительно снижено.

ГЛАВА 2. эндоэкологические и медико-биологические последствия АВАРИЙ НА АЭС

2.1 Анализ изменений у растений, произрастающих в зоне повышенных уровней радиационного облучения

2.1.1 Чернобыльская АЭС

Разные виды растений очень сильно различаются по способности накапливать радионуклиды. Если рассматривать их по своей способности накапливать радиоактивность, то в пределах одного участка с равномерной плотностью загрязнения радионуклидами наиболее радиоактивными являются лишайники, грибы и мхи.

Грибы составляют звено пищевой цепи, напрямую связанное с организмом человека. В белорусских лесах встречается около 200 видов съедобных грибов. По данным исследований ученых Института леса РБ (Гомель) в Гомельской области более 30% радионуклидов поступает в организм человека с дарами леса [4*]. Грибы обладают уникальной способностью накапливать в десятки раз больше макро- и микроэлементов, чем растения. Решающее значение в абсолютном накоплении цезия-137 грибами имеет величина плотности загрязнения участка их произрастания. Содержание стабильных изотопов цезия в почве предотвращает накопление в грибах радиоактивного цезия.

Из съедобных грибов менее радиоактивными являются лисичка настоящая и подосиновик красный. А наиболее высокую радиоактивность наблюдают у гриба польского[12].

Учеными предложена классификация грибов по накопительной способности цезия-137. В соответствии с этой классификацией съедобные грибы разделяются на четыре группы:

1) слабо накапливающие: дождевик жемчужный, гриб-зонтик пестрый, опенок осенний;

2) средне накапливающие: подберезовик, рядовка серая, лисичка настоящая, белый гриб;

3) сильно накапливающие: сыроежки всех видов, груздь черный, волнушка розовая, зеленка;

4) аккумуляторы радиоцезия: масленок поздний, свинушка тонкая, польский гриб.

Различия в накоплении цезия-137 обусловлены принадлежностью грибов к различным экологическим группам:

-почвенным сапрофитам (организмы, существующие за счет разрушения отмерших органических остатков),

-подстилочным сапрофитам, микоризообразователям (грибы, образующие симбиоз мицелия гриба с корнем высшего растения),

-ксилофитам (живет на пнях и разлагающихся остатках деревьев),

-биотрофом (паразитирует на живых растениях)

Следует учитывать и то обстоятельство, что основная масса мелких сосущих корней располагается в подстилке и верхнем 5-см слое почвы, где сосредоточена большая часть радионуклидов - более 90-95%.

По накопительной способности радиоактивных веществ лидируют польский гриб, масленок, таблица 2.1.

Таблица 2.1 Содержание радиоактивного цезия в грибах, (Бк/кг)

Вид гриба	Содержание 137Cs, min	Содержание 137Cs, max
Белый гриб	470	1040
Подосиновик	390	17200
Сыроежки	1900	19960
Лисичка настоящая	3396	23200
Польский гриб	8270	46200
Свинушка тонкая	7340	43800
Масленок поздний	5970	57600

Коэффициенты перехода цезия-137 в плодовые тела грибов представлены в таблице 2.2. [12].

Таблица 2.2 Коэффициенты перехода цезия-137 в плодовые тела грибов, (Бк/кг)/(кБк/м²)

Вид гриба	Коэффициент перехода, (м2/кг)х10-3
Белый гриб (Boletus edulis)	16
Подосиновик (Leccinum aurantiacum)	18
Сыроежки (Russula sp.)	25
Лисичка настоящая (Cantharellus cibarius)	16
Масленок поздний (Suillus luteus)	43
Польский гриб (Xerоcomus badius)	120
Свинушка тонкая (Paxillus involutus)	86

Лесным ягодам характерен несколько меньший уровень накопления по сравнению с грибами. Наибольшее содержание радионуклидов характерно для клюквы. Сразу после клюквы по уровню содержания цезия-137 идет брусника, затем черника, голубика, малина, земляника, рябина и наименьшая концентрация характерна для калины. Как и в грибах, больший уровень содержания радионуклидов (в 10-20 раз) отмечается при повышенном увлажнении почвы.

Таблица 2.3 Коэффициенты перехода цезия-137 в некоторые виды лесных ягод, (Бк/кг)/(кБк/м²)

Вид ягод	Средние значения коэффициентов перехода, (м2/кг)х10-3
Черника (Vaccinium myrtillus)	4
Земляника (Fragaria vesca)	2
Малины (Rubus idaeus)	1,7
Костяники (Rubus saxatilis)	1,5

Если сравнивать уровни накопления цезия-137 в ягодах различных видов, то оказывается что в чернике при одной и той же плотности загрязнения почвы этот показатель выше в 2 раза, чем в землянике и в 5 раз, чем в малине.

Исследователи делают вывод, что в целом по районам, подвергшемся радиоактивному загрязнению сохраняется неблагоприятная картина по радиологическому загрязнению дикорастущих грибов и ягод (таблица 2.4).

Таблица 2.4 Содержание радиоактивного цезия в грибах и ягодах, в среднем по Гомельской области.

	Содержание цезия-137, Бк/кг
Грибы	6700,0
Дикорастущие ягоды	1336,9

Что касается древесных растений, то они, в первое время после аварии, были преимущественно механически загрязнены аэрозольными частицами. При этом наибольшая доля радиоактивности была сосредоточена в наружной коре.

Спустя 5-6 лет после аварии вследствие естественного самоочищения наружной коры стволов, радиоактивность этой части растения снизилась. Вместе с тем, стала возрастать радиоактивность древесины, что было обусловлено преимущественно корневым поступлением радионуклидов, которые достигли зоны корнеобитания.

При этом основным радионуклидом корневого поступления в древесных растениях является цезий-137.

2.1.2 АЭС «Фукусима-1»

Специалисты брали пробы из почвы и растений в деревне Иитате и выяснили, что в грибах сильно превышен уровень радиоактивных веществ, сообщил журналистам генеральный секретарь японского правительства.В частности, в одном килограмме грибов шиитаке зафиксировано 13 тысяч беккерелей радиоактивного цезия при норме 500 беккерелей, радиоактивного йода - 12 тысяч беккерелей, тогда как норма составляет всего 2 тысячи [20].

Что касается ягод, произрастающих вблизи территории АЭС «Фукусима-1», то глава японского правительства Юкио Эдано на личном примере показал, что они безопасны для здоровья. Он проинспектировал один из местных рынков, на котором сначала попробовал клубнику. Правда, лишь после того, как её проверили счетчиком Гейгера.

2.2 Мутагенное действие радиации

2.2.1 Чернобыльская АЭС

Под влиянием внешнего и внутреннего облучения радионуклидами, выброшенными при аварии в растениях регистрировали мутации в клетках.

Формирование генетических изменений и их фиксация в последующих поколениях во многом зависят от функционирования систем восстановления ДНК, которые заметно ослабевают под действием излучения [3], [1].

Многими исследователями отмечено увеличение аберраций хромосом в образовательных тканях растений, произрастающих в зоне аварии ЧАЭС.

При проведении исследований [16] на различных по уровню загрязнения радиоактивными выпадениями участках наблюдали линейную или близкую к ней зависимость между поглощенной в течение времени с 26 апреля по 5 июня (сбор семян) 1986 года суммарной дозы излучения растениями и выходом клеток с аберрациями хромосом в корневых системах проростков.

На второй год после аварии частота аберраций хромосом у некоторых видов возросла в 1,5 - 3 раза, несмотря на 2 - 3-кратное снижение радиационного фона. Этот факт имеет исключительно важное значение с точки зрения генетической опасности не только внешнего, но и внутреннего облучения за счет радионуклидов, поступающих в растения из почвы.

Имеются данные [20], свидетельствующие о повышении количества стерильной пыльцы у растений, растущих на территориях, загрязненных радионуклидами. Конечно, стерильность не приводит к генетическому повреждению, лишь снижает количество потомков. Но при действии ионизирующей радиации стерильность является следствием генных или хромосомных мутаций.

В первые месяцы после аварии при выращивании растений ржи и ячменя в условиях закрытого грунта на почвах, привезенных из 30-километровой зоны, было обнаружено увеличение частоты встречаемости различных типов мутаций. Преобладали нежизнеспособные мутации. В последующие годы семена, собранные в зоне, высевали вновь. У ржи и ячменя, выращиваемых в 30-километровой зоне на почве с суммарной активностью 1х10⁵ Бк/кг регистрировали многократное превышение уровня мутаций (таблица 2.5) [9].

Таблица 2.5 Количество мутаций у ржи и ячменя, %

Культура	контроль	1986	1987	1988	1989
Рожь Киевская	0,01	0,14	0,40	0,91	0,71
Рожь Харьковская	0,02	0,80	0,99	1,20	1,14
Ячмень	0,40	0,90	0,74	0,80	0,91

Как отмечают исследователи, отклонения от нормы, как правило, имеют место лишь в поколениях облучаемых организмов и обычно не закрепляются в потомстве. Тем не менее их стойкое проявление во все последующие годы позволяет предполагать, что многие из этих изменений носят генетический характер и свидетельствуют о том, что под влиянием ионизирующих излучений радионуклидов, выброшенных при аварии на ЧАЭС, в популяциях растений идет мутационный процесс.

По данным В.С. Коновалова (1986-1997 гг.) в Житомирской области у людей и животных отмечается нарастающая ломкость хромосом, болезни обмена веществ, поражения нервных центров, рост раковых заболеваний, рождение детей с нарушениями психики, с мозговыми отклонениями.

Если говорить о животных, то до аварии на 8 тысяч житомирских коров приходилось 83 мутации, а через 11 лет после аварии - 180.

За 11-летний послечернобыльский период частота мутаций у детей увеличилась в 2.5 раза. Аномалии встретились у каждого пятого ребенка, появившегося на свет в пораженной зоне и у каждого пятого ребенка появившегося на свет в более благополучных областях Украины [9].

2.2.2 АЭС «Фукусима-1»

После аварии на АЭС «Фукусима-1» зафиксирован первый случай генной мутации у животных. Безухий кролик альбинос родился (рисунок 2.3) в 30-ти км от города Окума в уезде Футаба префектуры Фукусима спустя два месяца после трагедии. Отсутствие ушей и альбинизм означают, что у кролика произошли мутации сразу в нескольких генах.

Рождение животного без ушей произвело сильное впечатление на жителей близлежащих городов и селений. Страх распространяется среди людей, ведь никто не даст сто процентную гарантию, что последующее поколение детей в префектуре Фукусима не родится со злокачественными образованиями или генетическими отклонениями [9].



Рисунок 2.3 Безухий кролик альбинос (генная мутация)

Радиация, попавшая вследствие аварии на японской АЭС Фукусима в морскую воду, может серьезно навредить экосистеме океана, а также вызвать различные мутации у последующих поколений животных.

Главная опасность радиации в том, что она может изменить генетический код животных и повлиять на их размножение.

Скорее всего выброс радиоактивных материалов в океан вблизи АЭС «Фукусима-1» приведет к сокращению репродуктивного потенциала местных рыб. Икра и личинки морских организмов очень чувствительны к радиации. Радиоактивные частицы могут заменять другие атомы в организме, что может изменить их ДНК. Большинство таких деформированных организмов не выживают, но некоторые могут передать нарушенную ДНК следующим поколениям. В любом случае, радиационное облучение понижает шансы потомства на выживание.

2.3 Действие на растения инкорпорированных радионуклидов

Радиочувствительность растений к облучению создаваемому в результате накопления в тканях радионуклидов изучена меньше, чем радиочувствительность к облучению от внешних источников. Главным образом это обусловлено тем, что большинство видов растений обладает более высокой по сравнению с млекопитающими радиоустойчивостью. И даже при накоплении радионуклидов в значительных количествах действие излучений у них проявляется в меньшей мере. Растениям отводится роль переносчиков радионуклидов по пищевой цепочке "почва - растение - животное - человек" или "почва - растение - человек".

Тем не менее, при поступлении и накоплении радионуклидов в растения в зависимости от физико-химических характеристик радиоактивных веществ, их количества могут наблюдаться те же радиобиологические эффекты, что и при эквивалентных поглощенных дозах внешнего облучения: морфологические изменения, лучевая болезнь, ускорение старения и сокращение продолжительности жизни, гибель, генетическое действие.

Поступившие внутрь растений радиоактивные вещества могут обладать повышенной по сравнению с внешним облучением опасностью. Основная причина - способность некоторых радиоактивных веществ избирательно накапливаться в отдельных тканях и органах, что приводит к относительно высоким локальным уровням облучения. Так же причиной являются длительные сроки облучения. В отличие от животных, в виду специфики клеточного обмена у растений радионуклиды, накапливаясь в тканях, практически не выводятся из них. При огромных периодах полураспада стронция-90, цезия-137, плутония-239 у многолетних растений эти радионуклиды будут обусловливать облучение. И если в первый год аварий облучение растений обусловлено в значительной степени за счет внешнего облучения, то в последующие годы оно почти исключительно обусловливается внутренним облучением. Если у одно-двухлетних растений за сравнительно короткий период вегетации не всегда успевают сформироваться достаточно высокие дозы облучения, то у многолетних растений в течение десятков лет могут сложиться сравнительно высокие уровни облучения. После выпадения радиоактивных осадков на лесную растительность начинается их вертикальная миграция под влиянием сил гравитации, атмосферных осадков, движения воздуха, с листовым опалом. В результате этого радионуклиды перемещаются в нижние слои крон, под полог леса. Спустя некоторый период, который в хвойных лесах может измеряться несколькими годами, основная масса радиоактивных веществ переходит в лесную подстилку и в верхний слой почвы. Именно из него через 4 - 5 лет в лиственном лесу и через 8 - 10 лет в хвойном начинается активное поступление радионуклидов в древесные растения через корни.

Главная опасность накопления растениями радионуклидов состоит не в угрозе этих самых радионуклидов для растений, а в том, что они являются главным звеном миграционной цепочки на пути передачи радионуклидов более радиочувствительным видам живых организмов - млекопитающим и, в первую очередь, человеку.

2.4 Изменения биофизических и биохимических показателей жизненно важных систем человеческого организма под влиянием радиации

2.4.1 Чернобыльская АЭС

Воздействие на людей комплекса радиационных факторов, обусловленных Чернобыльской катастрофой можно условно разделить на три вида в зависимости от мощности дозы облучения и его продолжительности:

А - Острое лучевое поражение явилось следствием кратковременного (часы, сутки) эффекта комплекса радиационных воздействий большой мощности, создававшего дозу тотального, более или менее равномерного, облучения 1-1,2 Гр и выше (острая лучевая болезнь I, II и III степени), либо 0,5-1,0 Гр (острая лучевая реакция).

Б - Подострое лучевое поражение как следствие работы в 30-километровой зоне ЧАЭС или пребывание в ней до момента эвакуации - в течение нескольких суток, недель; дозы, полученные этим контингентом за этот срок, могут быть весьма приблизительно оценены в пределах 0,25 - 1 Гр и более.

В - Хроническое (постоянное) облучение на протяжении месяцев и лет. обусловленное пребыванием (проживанием) на радиоактивно загрязненных территориях в 30-километровой зоне ЧАЭС и за ее пределами.

Объем популяции А - порядка 150 человек, популяции Б - десятки тысяч, популяции В - сотни тысяч человек. Первую популяцию образовали главным образом работники АЭС и пожарные, пострадавшие во время аварии и в первые часы и сутки после нее. В лучевом поражении у них доминировало внешнее облучение, как правило, в сочетании с ожогами. Вторую популяцию составили эвакуированные из 30-километровой зоны и непосредственные участники ликвидации аварии ("ликвидаторы") 1986 года. Третью - главным образом жители районов, для которых установлен режим «жесткого контроля» и «ликвидаторы» 1987 - 1988 годов. По мере увеличения продолжительности и уменьшения мощности дозы радиации в этих группах пострадавших возрастал удельный вес внутреннего облучения за счет поступления комплекса радионуклидов с пищей, водой, а в первые месяцы и при выполнении сельскохозяйственных работ - респираторным путем.

После Чернобыльской аварии лучевые поражения сочетались с ожогами, высокой интенсивностью физического труда, стрессом, который обуславливался страхом перед невидимой опасностью, угрозой отселения, изменений условий жизни, работы. Оказалось, что предшествующий острому лучевому воздействию слабый стресс оказывает небольшое, но противолучевое действие, очевидно в результате предварительной мобилизации защитных систем. А одновременное воздействие более или менее длительного облучения и хронического стресса существенно отяжеляет состояние животных.

На рисунке 2.4 описано воздействие различных доз радиации на организм человека [11].



Рисунок 2.4 Воздействие радиации на организм человека.

2.4.2 АЭС «Фукусима-1»

Япония признала "связанными с катастрофой" 573 смертных случая среди жителей 13 муниципалитетов префектуры Фукусима [9]. Сертификат, признающий смерть связанной с катастрофой, выдаётся в Японии в тех случаях, когда смерть не была непосредственно вызвана катастрофой, однако произошла в результате усталости или обострения хронической болезни по причинам, обусловленным катастрофой.

Ниже представлена шкала радиоактивного заражения (рисунок 2.5)



Рисунок 2.5 Шкала радиоактивного заражения

Жители населенных пунктов, прилегающих к аварийной японской АЭС "Фукусима-1", за первые 4 месяца после катастрофы 11 марта 2011 года получили суммарную дозу радиации до 19 миллизивертов, что равняется 19 годовым дозам для взрослого человека, допустимым по местному законодательству.

По данным экспертов, эта цифра является максимальной для уровня радиации, который могли получить жители 12 населенных пунктов, вывезенные из 20-километровой зоны обязательной эвакуации вокруг станции до конца июня.

Международная организация Европейский комитет по радиационному риску (ECRR) огласила прогнозы относительно последствий аварии на японской АЭС. По данным ученых, радиоактивные выбросы из аварийных реакторов «Фукусимы-1» спровоцируют небывалый всплеск онкологических заболеваний.

Согласно расчетам экспертов, из трех миллионов человек, проживающих в радиусе 100 км от атомной станции, смертельное заболевание поразит около 200 тысяч. А среди семи миллионов человек, живущих на территории в радиусе от 100 до 200 км от «Фукусимы-1», будет диагностировано еще 220 тысяч случаев заболевания.

2.5 Изменения функционирования систем человеческого организма

2.5.1 Чернобыльская АЭС

Непосредственно в период радиоактивных выпадений существует три пути облучения: внутреннее - ингаляционное (с вдыхаемым воздухом), внутреннее за счет поступления радионуклидов с загрязненными продуктами питания и внешнее облучение от облака и загрязненной местности.

Сразу после аварий происходило преимущественное облучение щитовидной железы за счет накопления в ней радионуклидов йода, поступивших с продуктами питания и путем ингаляции.

Содержание йода-131 в молоке близ города Чернобыль, Киевской области, достигало сотен тысяч Бк/л, а в прилегающих городах префектуры Фукусима содержание йода-131 в молоке достигает 1500 Бк/л. В силу физиологических особенностей наибольшие дозы облучения щитовидной железы получили дети младших возрастов [9].

Радиоактивное излучение, вызванное аварией на ЧАЭС, в 10-20 раз увеличило число детей заболевших раком щитовидной железы (Барчук С.А. - главный онколог Санкт-Петербурга) (таблица 2.6) [9].

Таблица 2.6 Количество детей, заболевших раком щитовидной железы до и после аварии на ЧАЭС в Беларуси

До аварии на ЧАЭС	После аварии на ЧАЭС
Год	Детей	год	Детей
1977	2	1986	2
1978	2	1987	4
1979	0	1988	5
1980	0	1989	7
1981	1	1990	29
1982	1	1991	59
1983	0	1992	66
1984	0	1993	79
1985	1	1994	82
		1995	462
		1996	508
Всего	7	Всего	1303

Средняя заболеваемость взрослого населения в Беларуси уже к 1998 году по сравнению с доаварийным периодом в районах наблюдения Гомельской области возросла в 2,4-2,8 раза, детского - в 4,1-4,9 раза [9].

Из всего количества обследованных детей Гомельской области за первые три года исследований в рамках международного проекта «Чернобыль-Сасакава» при непосредственном участии автора у 13.5 % детей был диагностирован «зоб» [9].

Работниками Гомельского медицинского института были проведены исследования влияния уровней накопления цезия-137 в организме детей на состояние их здоровья.

В результате было обнаружено следующее.

Поступающий в составе продуктов питания цезий-137 накапливается с различной степенью выраженности в тканях и органах. При этом зарегистрированы патологические эффекты со стороны таких органов и систем как сердце, печень, почки, центральная и вегетативная нервная, эндокринная, иммунная, репродуктивная система [9].

Накопление радионуклидов во внутренних органах и прежде всего в печени, почках, эндокринных железах приводит к нарушению метаболических процессов в организме, проявляющихся изменением биохимических параметров крови [9].

Патология иммунной системы проявляется снижением функциональной активности иммунокомпетентных клеток, что в свою очередь является причиной увеличения числа ряда инфекционных и паразитарных заболеваний, и прежде всего, туберкулеза.

Повреждение эндокринной системы и прежде всего щитовидной железы связано с воздействием радиоактивных изотопов йода-131 в первые дни после аварий на ЧАЭС. Однако в повреждении щитовидной железы значительную роль играет изменение состояния иммунной системы под влиянием радионуклидов цезия-137, интенсивно накапливающиеся в организме за счет постоянно потребляемых продуктов питания, содержащих радионуклиды цезия-137 [15] выше РДУ-99 (республиканские допустимые уровни) (таблица 2.7).

Таблица 2.7 Сравнение данных о загрязненности продуктов питания в 2000 г. и нормативов РДУ-99

Наименование продукта	Содержание цезий-137 (среднее значение по Гомельской обл.) Бк/кг, Бк/л	Норматив РДУ-99 Бк/кг, Бк/л
Молоко	443,4	100
Творог	88,2	50
Мясо (Говядина, баранинина)	691	500
Грибы (свежие и (консервированные)	9554,1	370
Ягоды дикорастущие	1111,0	185

Органы чувств также подвержены воздействию инкорпорированных радионуклидов. В районах с уровнем загрязнения радионуклидами свыше 555 кБк/м² (Гомельская область, Ветковский район, д. Светиловичи) обнаруживается высокая частота патологии органов зрения у детей, особенно изменение хрусталика в виде катаракты -более 21% детей при внутреннем накоплении более 50 Бк/кг [15].

Патология женской репродуктивной системы напрямую связана с нарушением эндокринных функций.

В период беременности на фоне накопления цезия-137 в плаценте более 200 Бк/кг гормональные нарушения регистрируются не только у матери, но и у плода. При этом определяется рост содержания тестостерона с увеличением количества радионуклидов. У матери при этом увеличивается содержание гормонов щитовидной железы и кортизола в крови. Изменение гормонального статуса в системе мать-плод приводит к увеличению продолжительности беременности, осложнением родового акта и постнатального развития ребенка.

Таким образом, инкорпорация радионуклидов приводит к нарушению процессов жизненно важных органов.

К сожалению, значение последствий Чернобыльской катастрофы для Беларуси не уменьшилось в настоящее время.

Наблюдается рост заболеваемости и социально-психологической напряженности населения, проживающего в зонах загрязненными радионуклидами:

- не снизился прирост патологии у всех категорий пострадавшего населения (а в Беларуси пострадал от аварии каждый пятый житель). Только за первые десять лет прошедшие после аварии в Беларуси прооперированны по поводу рака щитовидной железы более 3000 человек, в том числе более 700 детей (больше, чем во всем остальном мире) [15];

- сохраняется на высоком уровне частота нарушений внутриутробного развития плода;

- продолжается получение населением существенных доз облучения, реализующихся в хромосомных мутациях и генетических повреждениях, характерных для радиационного фактора;

- в основе роста патологий в Чернобыльских регионах во многом лежит

радиационный фактор, который обуславливает нарушение обменных процессов и функций важнейших систем организма, что в последующем является основой развития патологии.

2.5.2 АЭС «Фукусима-1»

Обследование щитовидной железы у детей начато в префектуре Фукусима из-за риска отклонений после аварии на АЭС "Фукусима-1" в марте 2011 года.

УЗИ и другие анализы пройдут 360 тысяч детей префектуры, которым на момент аварии было меньше 18 лет. В целом обследование всех детей займет два с половиной года.

Прежде всего, решено проверить детей из районов с наиболее высоким уровнем радиации.

Результаты аналогичного исследования, проведенного университетом Синсю в Нагано и неправительственной организацией "Японский Чернобыльский фонд" среди 130 детей префектуры Фукусима, показали, что у десяти детей есть отклонения в уровне гормонов щитовидной железы.

По меньшей мере 65 жителей районов вокруг АЭС "Фукусима-1" после аварии в минувшем году получили внутреннее облучение щитовидной железы. Таковые данные радиологического обследования фукусимцев, проведенного специалистами японского университета Хиросаки.

Обследованию подверглись жители населенных пунктов вблизи АЭС, которые в первые дни после аварии были эвакуированы из-за выбросов радиации. У более чем половины обследованных уровень облучения составил 20 миллизивертов при норме для обычного человека в 1 мЗв в год. У пяти человек этот показатель превысил 50 мЗв. Самый высокий результат - 87 мЗв - зафиксирован у жителя деревни Намиэ, который оставался дольше других внутри эвакуационной зоны.

Медики признали, что у обследованных повысился риск возникновения онкологических заболеваний. Тем не менее, специалисты указали на то, что облучение было вызвано в основном радиоактивным йодом, который обладает небольшим периодом полураспада (в частности, для йода-131 он составляет только 8 дней) и не накапливается в организме.

Ранее власти Фукусимы сообщали, что более 4 тыс. жителей префектуры (или 80%) получили после аварии на АЭС внешнее облучение сверх нормы. В регионе была развернута масштабная программа проверки здоровья населения, в рамках которой местные власти намерены в течение, по меньшей мере, 30 лет отслеживать изменения здоровья жителей префектуры [20].

ГЛАВА 3. экологическАЯ реабилитациЯ населения и окружающей СРЕДЫ

3.1 Радиоэкологический мониторинг

С целью комплексной оценки последствий аварий на АЭС, их влияния на экологическую ситуацию в странах, необходимо наличие единого интегрированного банка радиоэкологических данных, для чего необходимо организовать постоянное измерение (радиоэкологический мониторинг) и поступление данных об уровнях радиоактивного загрязнения в единый информационно-аналитический центр.

В основе мониторинга (постоянное слежение) лежат представления о направлениях, задачах, методах и объектах исследований. Радиоэкологический мониторинг (РЭМ) как и радиационный контроль, базируется на анализе огромного массива измерений радиационных характеристик различных параметров окружающей среды.

В основу создания системы РЭМ положен критерий максимального использования современных технологий, разработки новых методик анализа по радиоэкологическому мониторингу. Для организации системы РЭМ необходимо решить задачи накопления, сбора, передачи, математической обработки информации с помощью современных средств измерения, работающих в автоматическом режиме, вычислительной техники, информационных технологий, создание единого информационно-аналитического центра. Анализ проб на содержание радиохимических элементов должен производятся по разработанным методикам, которые прошли экспертизу и утверждены в органах Госстандарта. При создании системы РЭМ рассматриваются требования к лабораториям и оснащение этих лабораторий аналитическим электронно-физическим оборудованием, методическим обеспечением для решения задач радиоэкологического мониторинга. РЭМ призван не только определить природное содержание активностей (уран-238,-234; радий-226; радон-222 и др.), но и влияние на окружающую среду техногенных радионуклидов, таких как плутоний-238, -239; цезий-134, -137; йод-131; стронций-90 и многих других на фоне природных активностей [5].

В зависимости от решаемых задач и характера объектов антропогенной деятельности, в масштабах республики, государства, видится несколько уровней мониторинга:

1. национальный или республиканский уровень, когда оценивается радиационная картина в целом, по стране;

2. региональный уровень, охватывающий крупные природные территориальные комплексы (регионы) или их части в административных границах - территории областей и районов;

3. локальный уровень: изучается радиационное состояние городских агломераций, загрязненных районов;

4. детальный уровень, когда исследуется радиационная обстановка в отдельных районах городских агломераций, либо природно-техногенных комплексов, если таковые имеются.

Радиологический мониторинг рассматривается как часть комплексной государственной системы экологического мониторинга.

Главными задачами РЭМ являются:

- контроль и наблюдение за состоянием объектов природной среды по одним и тем же параметрам, характеризующим радиоэкологическую ситуацию как в зоне сильного загрязнения, так и вне ее;

- выявление тенденций изменения состояния природной среды в связи с функционированием экологически опасных объектов и при реализации мероприятий, проводимых на загрязненных территориях;

- выявление тенденций изменения состояния здоровья населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях;

- информационное обеспечение прогноза радиоэкологической ситуации в загрязненной зоне и по Республике в целом.

Радиоэкологический мониторинг осуществляется по следующим основным направлениям:

- мониторинг ландшафтно-геологической среды с целью получения базовой информации для оценки и прогноза общей радиоэкологической обстановки на загрязненной радионуклидами территории и влияния ее на экологическую обстановку прилегающих территорий;

- мониторинг поверхностных и подземных водных систем для оценки загрязнения их радионуклидами;

- медицинский и санитарно-гигиенический мониторинг.

Радиоэкологический мониторинг основывается на информации, получаемой базовыми видами радиационного мониторинга, который для изучения соответствующих объектов природно-техногенной среды использует специальные методы исследований. Основными составляющими радиоэкологического мониторинга являются:

- ядерно-радиационный мониторинг (осуществляется на всех опасных в радиационном отношении объектах),

- радиогеохимический мониторинг (предоставляет информацию о пространственном распределении радиоактивных, в том числе техногенных, элементов или их изотопов, о закономерностях их мобилизации, транзита, локализации),

- мониторинг поверхностных водных систем,

- радиогидрогеологический мониторинг.

Несомненно, само создание системы радиационного мониторинга требует предусмотреть такие мероприятия как принципы организации сети наблюдений, периодичность контроля, перечень контролируемых параметров и объектов, аппаратурное оснащение, других методических вопросов, также привлечение многих специалистов. Осуществление и внедрение системы радиационного мониторинга требует вложения огромных средств.

3.2 Защита от внутреннего облучения

В результате аварий на АЭС радионуклиды через корневую систему поступают в растения, в корм животных и пищу человека. Наиболее значимые из них цезий-137 и стронций-90 - накапливаются в организме и создают дозу внутреннего облучения [9]. Внутреннее облучение -- это облучение от радиоактивных изотопов (радионуклидов), попавших внутрь организма. Для снижения этой дозы применяется комплекс мероприятий, снижающий поступление радионуклидов в организм человека: эвакуация населения из наиболее загрязненных территорий, контроль за уровнем радиоактивного загрязнения и отбраковывание пищевых продуктов, их переработка и утилизация, запрещение или ограничение производства и потребления местных сельхозпродуктов, замена их на привозные, агрохимические и агромелиоративные мероприятия.

Предлагается решение трех задач по защите жителей загрязненных районов от радиации.

Задача №1: снижение уровня содержания радионуклидов в организме.

Задача №2: снижение содержания радионуклидов в местной растениеводческой и животноводческой продукции как государственного, так и частного производства.

Задача №3: осуществление мер по радиационному контролю сельскохозяйственной, рыбной, лесной продукции, продуктов питания, питьевой воды, товаров народного потребления.

3.3 Просвещение и медицинское обеспечение

Прежде всего, перед государствами стоит проблема низкого радиоэкологического образования населения. Организация радиоэкологического образования и просвещения должна стать одним из приоритетов государственной политики относительно загрязненных территорий. Приоритет должен быть отдан разработке и реализации профилактических программ, направленных на формирование у населения активного отношения к своему здоровью.

Просвещение, пропаганда защитных мер могут помочь перейти к производству более здоровых продуктов. Воздействуя через школу, детей нужно внедрить эти знания и в семью. Раз уж нереально вывезти людей из зоны загрязнения, нужно научить их жить в условиях радиации.

С этой целью необходимо провести обучение учителей основам радиационной защиты и внедрить в школьную программу урок «радиационной грамотности».

С целью экологического просвещения и образования очень полезно использовать средства массовой информации, в частности организовав передачи, пропагандирующие здоровый образ жизни, прием сорбирующих радионуклиды препаратов. Зачастую, подавляющее население не знает о существовании последних.

Что касается медицинской помощи населения, то, прежде всего, нужно сказать о том, что целью медицинского обеспечения населения является снижение воздействия факторов аварии, выявление заболеваний на ранней стадии своего развития.

Медицинское обеспечение населения реабилитируемых территорий должно базироваться на следующих принципах:

1. на загрязненных территориях, где проводится реабилитация, должны прежде всего реализовываться программы, направленные на формирование потребности в соблюдении принципов здорового образа жизни;

2. осуществление оздоровления населения на приоритетной основе, т.е.: дети, беременные женщины и кормящие матери, а также те лица, которые на период аварии были детьми;

3. специальная диспансеризация отдельных категорий пострадавших от аварии, которая регламентируется соответствующими приказами министерства здравоохранения;

4. в соответствие с характерной для данной местности тенденцией заболеваемости, развитие специализированных видов медицинской помощи;

5. при разработке и реализации программ реабилитации территорий должна учитываться необходимость первоочередного оснащения медицинских учреждений аппаратурой, обеспечивающей снижение дозовых нагрузок за счет облучения в медицинских целях.

Говоря о медицинской помощи населению реабилитируемых территорий, нельзя не сказать о социально-психологической поддержке. Целью социально-психологической защиты и реабилитации населения является - снижение уровня психологической дезадаптации, синдрома хронического психологического стресса, наступившего у некоторой части населения в результате развития поставарийной ситуации.

Необходимо также помнить и о том, что медицинская помощь должна быть действительно помощью, а не мероприятием для галочки, не носить агрессивный или навязчивый характер.

3.4 Оздоровление

Для создания надежной системы оздоровления необходима соответствующая материально-техническая база. Отсутствие таковой ведет к тому, что при диспансеризации лиц, пострадавших в результате катастроф на АЭС, ограничиваются констатацией фактов выявления заболеваний. Не всех выявленных больных ставят на диспансерное наблюдение и не во всем проводится профилактическое лечение. Не говоря уже об оздоровлении. Многие медицинские учреждения работают в недоукомплектованном режиме. Задачи по преодолению последствий аварий должны предполагать и улучшение оздоровительных услуг.

Реабилитация пострадавших при радиационных поражениях достигается сочетанием медицинских, психологических, трудовых, социальных, реабилитационных мероприятий.

Медицинские мероприятия реабилитации включают применение медикаментозных и немедикаментозных средств, санаторно-курортное лечение с использованием природных факторов, пропаганда здорового образа жизни.

Мероприятия по снижению всасывания, накопления и ускорению выведения радионуклидов из организма, осуществляемые на конечном звене биологической цепочки - на звене «организм человека», являются сложной, иногда малоэффективной, но последней мерой, уменьшающей дозу внутреннего облучения. Следует обеспечить сбалансированный состав пищевого рациона, т.е. оптимальное количество пищевых веществ, в первую очередь белков, углеводов, минеральных солей и витаминов.

Важная составная часть рациона - овощи, огородная зелень и фрукты, являющиеся источниками витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон. При недостатке калия в рационе происходит повышенное накопление в организме его аналога - радиоактивного цезия. Поэтому в рационе человека овощи и фрукты должны использоваться в виде закусок, гарниров вторых блюд, овощных супов и борщей. Особенно полезна морская капуста, богатая витаминами, солями кальция, калия, йода, железа и другими микроэлементами.

Лекарственные средства в системе реабилитационных мероприятий применяют с целью поддержания эффекта воздействия на заболевание.

3.5 Очищение организма

Поскольку главной концепцией охраны здоровья населения является профилактика заболеваний, то в основу радиационной защиты здоровья, с целью минимизации ущерба здоровью, должно быть положено регулярное проведение очищения организма от радионуклидов.

Нарушения внутренней среды вызываются хронической интоксикацией. Она зависит не только от внешнего загрязнения. Схематично причинно-следственная цепочка выглядит следующим образом: нарушающие состав внутренней среды факторы (среди которых - радиация) - нарушение обмена веществ - образование аутоксинов - развитие аутоинтоксикации - аллергические проявления эндоэкологической болезни. Задача освобождения организма от токсинов усложняется потреблением продуктов питания, содержащих радионуклиды.