Реферат: Радиоактивное загрязнение

Источники радиоактивности, как и другие загрязнители, являются компонентами пищевых цепей: атмосфера—ветер-дождь—почва —расте­ния—животные—человек. Анализируя данные о взаимодействии радио­нуклидов с компонентами природной среды и организмом человека, не-

обходимо отметить следующее. Радионуклиды естественного происхож­дения постоянно присутствуют во всех объектах неживой и живой при­роды, начиная с момента образования нашей планеты. При этом радиа­ционный фон в различных регионах Земли может отличаться в 10 и бо­лее раз. К радионуклидам естественного происхождения относят, во-пер­вых: космогенные радионуклиды, главным образом 3Н, 7Ве, 14С, 22Na, 24Na; во-вторых: радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей сре­ды (среди них основными источниками загрязнения пищевых продук­тов и облучения человека являются 40К, 238U, 232Th).

Радон — один из первых открытых человеком радионуклидов. Этот благородный газ образуется при распаде изотопа 226Ra и поступает в орга­низм ингаляционным путем. Человек контактирует с радоном везде, но главным образом в каменных и кирпичных жилых зданиях (особенно в подвальных помещениях и на первых этажах), поскольку главным ис­точником является почва под зданием и строительные материалы. Ра­диоактивность (мкЗв/год) строительных материалов такова: дерево 0; из­вестняк, песчаник 0—100; кирпич, бетон 100—200; естественный камень, производственный гипс 200-400; шлаковый камень, гранит 400-2000. Высокое содержание радона может быть в подземных водах. Доступным и эффективным способом удаления радона из воды является ее аэрация.

В результате производственной деятельности человека, связанной с добычей полезных ископаемых, сжиганием органического топлива, со­зданием минеральных удобрений и т. п., произошло обогащение атмо­сферы естественными радионуклидами, причем естественный радиаци­онный фон постоянно меняется.

С момента овладения человеком ядерной энергией в биосферу нача­ли поступать радионуклиды, образующиеся на АЭС, при производстве ядерного топлива и испытаниях ядерного оружия. Таким образом, встал вопрос об искусственных радионуклидах и особенностях их влияния на организм человека. Среди радионуклидов искусственного происхожде­ния выделяют 21 наиболее распространенный, 8 из которых составляют основную дозу внутреннего облучения населения: 14С, l37Cs, 90Sr, 89Sr, 106Ru, 144Ce, 131I, 95Zr.

Существуют три пути попадания радиоактивных веществ в организм человека: а) при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными ве­ществами; б) через желудочно-кишечный тракт — с пищей и водой; в) через кожу.

Для наиболее опасных искусственных радионуклидов, к которым сле­дует отнести долгоживущие 90Sr, 137Cs и короткоживущий 131I, в настоя­щее время выявлены закономерности всасывания, распределения, на­копления и выделения, а также механизмы их связи с различными био­логическими структурами. Одной из главных задач по профилактике и

снижению степени внутреннего облучения следует считать уменьшение всасывания радиоактивных элементов при их длительном поступлении в организм человека с пищевыми продуктами.

Эффект действия ионизирующих излучений на клетку и организм в целом можно понять, проследив изменения, происходящие на всех эта­пах следующей цепи: биомолекулы—клеточный компартмент—клетка-ткани— организм, и установив взаимосвязь между ними.

Клетка — это слаженная динамическая система биологически важ­ных макромолекул, которые скомпонованы в компартменты (субкле­точные образования), выполняющие определенные физиологические функции.

Наиболее чувствительными к облучению органеллами клеток орга­низма млекопитающих являются ядро и митохондрии. Здесь поврежде­ния проявляются в малые сроки и при малых дозах. Наиболее всего угне­таются процессы окислительного фосфорилирования, изменяются фи­зико-химические свойства нуклеопротеидов, в результате чего происхо­дят количественные и качественные изменения в ДНК, нарушаются про­цессы транскрипции и трансляции. Кроме этого, угнетаются энергети­ческие процессы, выброс в цитоплазму ионов К+ и Na+, нарушаются фун­кции мембран. Одновременно возможны все виды мутаций: геномные мутации (кратные изменения гаплоидного числа хромосом), хромосом­ные мутации или хромосомные аберрации (структурные или численные изменения хромосом), генные или точковые мутации (изменения моле­кулярной структуры генов, в результате чего синтезируются белки, утра­тившие свою биологическую активность).

Принято рассматривать три этапа радиационного поражения клетки.

I этап можно назвать физическим. На этом этапе происходит иониза­-
ция и возбуждение макромолекул; при этом поглощенная энергия реа­-
лизуется в слабых местах (в белках — SH-группы, в ДНК — хромофор­-
ные группы тимина, в липидах — ненасыщенные связи).

II этап — химические преобразования. На этом этапе происходит вза­-
имодействие радикалов белков, нуклеиновых кислот, липидов с водой,
кислородом, с радикалами воды и т. п. Это в свою очередь приводит к
образованию гидроперекисей, ускоряет процессы окисления, вызывает
множественные изменения молекул. В результате этого начальный эф­-
фект многократно усиливается. Разрушается структура биологических
мембран, усиливаются другие процессы деструкции, высвобождаются
ферменты, наблюдается изменение их активности.

III этап — биохимический. На этом этапе происходят нарушения, ко­-
торые связаны с высвобождением ферментов и изменением их активно­
сти. Различные ферментные системы реагируют на облучение неодноз­-
начно. Активность одних ферментов после облучения возрастает, других

— снижается, третьих — остается неизменной. К числу наиболее радио­чувствительных процессов в клетке относится окислительное фосфори-лирование. Нарушение этого процесса отмечается через 20—30 минут при дозе облучения 100 рад. Оно проявляется в повреждении системы гене­рирования АТФ, без которой не обходится ни один процесс жизнедея­тельности.

Высокой чувствительностью обладают ДНК-комплексы (ДНК кле­точного ядра в комплексе со щелочными белками, РНК, ферментами). Предполагается, что в этом случае в первую очередь поражаются связи белок—белок и белок—ДНК.

Облучение целостного организма приводит к снижению гликогена в скелетных мышцах, печени и ряде других тканей в результате нейрогу-моральной реакции на облучение. Кроме этого обнаруживается наруше­ние процессов распада глюкозы (гликолиз) и высокополимерных поли­сахаридов.

При действии ионизирующих излучений на липиды происходит об­разование перекисей. Схема реакций в этом случае может быть представ­лена следующим образом:

Этим процессам придают особое значение в развитии лучевого пора­жения, т. к. это приводит к разрушению клеточных мембран и гибели клетки.

В организме при его облучении наблюдается снижение общего со­держания липидов, их перераспределение между различными тканями с увеличением уровня в крови и печени (что, вероятно, связано с измене­ниями углеводного обмена). Кроме того, наблюдается угнетение ряда антиоксидантов, что, в свою очередь, также способствует образованию токсичных гидроперекисей.

По характеру распределения в организме человека радиоактивные вещества можно условно разделить на следующие три группы.

1. Отлагающиеся преимущественно в скелете (так называемые остео-
тропные изотопы — стронций, барий, радий и другие).

2. Концентрирующиеся в печени (церий, лантан, плутоний и другие).

3. Равномерно распределяющиеся по системам (водород, углерод,
инертные газы, железо и другие). Причем одни имеют тенденцию к на­-
коплению в мышцах (калий, рубидий, цезий), а другие — в селезенке,
лимфатических узлах, надпочечниках (ниобий, рутений).

Особое место занимает радиоактивный иод — он селективно аккуму­лируется щитовидной железой.

Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирую­щему излучению морфологические изменения, то клетки и ткани орга­низма человека по степени возрастания чувствительности можно распо­ложить в следующем порядке: нервная ткань, хрящевая и костная ткани, мышечная ткань, соединительная ткань, щитовидная железа, пищева­рительные органы, легкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань, костный мозг.

Из вышесказанного вытекают следующие направления по профилак­тике радиоактивного загрязнения окружающей среды: охрана атмос­феры Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц; соблюдение гло­бальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жиз­недеятельности.

Важнейшим фактором предотвращения накопления радионуклидов в организме людей является питание. Это и употребление в пищу опре­деленных продуктов и их отдельных компонентов. Особенно это касает­ся защиты организма от долгоживущих радионуклидов, которые способ­ны мигрировать по пищевым цепям, накапливаться в органах и тканях, подвергать хроническому облучению костный мозг, костную ткань и т. п. Установлено, что обогащение рациона рыбой, кальцием, фтором, вита­минами А, Е, С, которые являются антиоксидантами, а также неусвояе­мыми углеводами (пектин) способствует снижению риска онкологиче­ских заболеваний, играет большую роль в профилактике радиоактивно-

го воздействия наряду с радиопротекторами, к которым относятся веще­ства различной химической природы, в том числе и серосодержащие со­единения, такие как цистеин и глутатион.

В настоящее время разработана современная концепция радиоза­щитного питания (рис. 11.5), которая базируется на трех основных по­ложениях:

а) максимально возможное уменьшение поступления радионуклидов с
пищей;

б) торможение процессов сорбции и накопления радионуклидов в орга-­
низме;

в) соблюдение принципов рационального питания.