Спросите любого встречного, чего стоит бояться в Чернобыле, и первое слово, которое ему придет в голову, — «радиация». То есть «излучение» в переводе на русский. Свет от лампы в этом смысле тоже является радиацией. А то, что мы привычно называем радиацией, на самом деле называется ионизирующим излучением (ИИ), которое подразделяется на три разновидности: альфа-, бета- и гамма-излучение.
Влияние ИИ на конкретного человека зависит в основном от того, какое именно это ИИ (альфа, бета, гамма, рентгеновское, нейтронное и т.д.), какова мощность источника и расстояние до него. Значение может иметь и состояние человека до облучения.
Альфа-излучение лишь в редких случаях может вызывать ожоги кожи, ведь «пробег» альфа-частицы в тканях организма измеряется десятками или сотнями микрометров. Однако при попадании источника альфа-излучения в легкие или желудочно-кишечный тракт последствия будут катастрофическими: даже минимальной дозы хватит для летального исхода.
У бета-излучения на порядок больше проникающая способность, чем у альфа- излучения. И как раз в этом случае ожоги — очень характерное клиническое проявление.
«Вредительский» потенциал гамма-радиации объясняется отличной проникающей способностью: если от альфа защитит даже прослойка воздуха, а от бета — плотная одежда, то от гамма придется прятаться за свинцом и бетоном. Этот вид ИИ устраивает масштабный «погром» во внутренней среде организма как при внешнем, так и при внутреннем (при вдыхании или проглатывании источника) облучении.
Внутренняя борьба
Первый механизм взаимодействия ионизирующего излучения с организмом описывается двумя словами: радиолиз воды (или, проще говоря, распад молекул). Организм более чем на три четверти состоит из этой жидкости, так что ее разрушение приводит к катастрофе. При радиолизе образуются как свободные радикалы, так и различные нейтральные соединения в слабопредсказуемых пропорциях. Это каскад патологических реакций: они развиваются подобно лавине, создавая все больше и больше «осколков», ранящих организм.
Второй механизм — непосредственное влияние излучения на химические связи в главных молекулах организма. В основном под удар попадают нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Перестают функционировать важнейшие ферменты, имеющие в своем составе сульфгидрильную группу –SH, такие как аденозинтрифосфатаза, сукциноксидаза, гексокиназа, карбоксилаза, холинэстераза. Впрочем, такие же нарушения возникают и под воздействием лавины свободных радикалов, появившихся при работе первого механизма.
Жизнь клетки повергается в хаос. Начинают сбоить или вовсе останавливаются процессы биосинтеза и энергетического обмена, масштабные дефекты в ДНК, которые не могут быть устранены внутриклеточными системами «самопочинки», приводят в итоге к активации механизмов самоуничтожения.
Чем быстрее клетки делятся и чем интенсивнее в них идут обменные процессы, тем менее они устойчивы к радиации. Это правило было описано еще в 1906 году (названо по именам первооткрывателей — Жана Бергонье и Луи Трибондо). Однако за 100 лет его уточнили и дополнили.
По современным представлениям чувствительность к ИИ особенно свойственна всем видам стволовых клеток, в группе максимального риска — сперматогонии (мужские половые стволовые клетки), эритробласты (из них получаются эритроциты), стволовые клетки эпителия желудочно-кишечного тракта, стволовые клетки кожи. По непонятным пока причинам к этой же группе относятся лимфоциты и яйцеклетки, хотя, по идее, «покоящиеся» клетки не должны сильно страдать от ИИ. Наиболее устойчивы к ионизирующему излучению нейроны и мышечные клетки.
«Радиация» несет две главные угрозы для здоровья — лучевую болезнь и увеличение риска развития онкологических заболеваний. Но нельзя заранее спрогнозировать, как организм конкретного человека среагирует на ту или иную поглощенную дозу (в международной системе единиц измеряется в греях, Гр).
Считается, что острая лучевая болезнь развивается при поглощении более 1 Гр. От 50 до 95 процентам пациентов с легкой стадией стараниями врачей можно сохранить жизнь. Но при больших дозах (свыше 6 Гр) она практически не лечится, летальность даже при нахождении в специализированных стационарах — 50-100 процентов, а смерть наступает в интервале от нескольких минут до нескольких дней. При длительном воздействии даже относительно скромных доз (0,1–0,5 Гр/сут) может развиваться хроническая лучевая болезнь, при которой в первую очередь страдают сердечно-сосудистая и эндокринная системы. Тут как повезет — прогноз сильно зависит от своевременности выявления и фонового состояния здоровья.
Источники ИИ включены в группу I доказанных канцерогенов для человека по классификации Международного агентства по изучению рака (МАИР). Но при этом причинно-следственная связь убедительно показана только для поглощенных доз от 0,1 Гр, всё что ниже — лишь на уровне корреляции, то есть без должного подтверждения.
Огромное значение имеет и то, какая часть тела облучена. Прохождение ИИ через голову или грудную клетку вызовет намного более тяжелые последствия, чем при поражении предплечья или голени.
Хроническое облучение по последствиям всегда легче, чем острое, одномоментное, даже если в первом случае суммарная поглощенная доза окажется выше.
Рубежи обороны
Защита от ИИ возможна по трем основным направлениям: защита расстоянием, защита экраном (для разных типов излучений разным — от свинцовых плит до листа бумаги) и использование радиопротекторов. Препараты, способные защитить от ИИ, стали активно разрабатываться в середине XX века, были испытаны сотни потенциальных кандидатов. Более-менее эффективными и пригодными для массового использования оказались лишь некоторые «вещества-доноры» SH-групп (такие как цистамин, цистеамин, аминоэтилизотиуроний) — их можно подставить под удар радиации вместо «родных» SH-групп.
В практику пошел только цистамин, именно он в виде таблеток находится в войсковой индивидуальной аптечке в качестве радиозащитного средства. Цистеамин вводится внутривенно, поэтому он применяется в основном в стационарах. А у аминоэтилизотиурония профилактическая доза оказалась слишком близка к токсической.
Впрочем, в октябре 2011 года в журнале Nature Communications доктор Валериан Каган из Питтсбургского университета и его коллеги опубликовали результаты многообещающего исследования. В качестве радиопротектора они использовали модифицированный «хвост» олеиновой кислоты. Инъекция препарата, введенная за 10 минут до облучения, спасла 95% мышей, получивших абсолютно смертельную дозу — 9,25 Гр за 11 минут.
Однако пока неизвестно, сохранится ли аналогичный эффект у человека и возможно ли будет создать на основе открытия дешевый в производстве и нетоксичный радиопротектор. Большинство подобных исследований проходят по военному ведомству, поэтому их содержание и результаты держатся в тайне.
ОБЩИЙ ФОН
Грязная бомба
Авария в Чернобыле не была ядерным взрывом в полном смысле этого слова. Скорее, реактор оказался мощнейшей медленно действующей «грязной бомбой», которая произвела радиоактивное заражение местности.
Ядерное топливо, выброшенное из аварийного реактора, содержало несколько сотен различных радионуклидов. В этом «компоте» было бы трудно разобраться, но к сегодняшнему дню почти все они уже распались, исчезли. Остались только самые «упорные», долгоживущие изотопы, которые и интересуют радиоэкологов. К их числу относятся цезий-137, стронций-90, изотопы плутония и америций-241. Все они встречаются в чернобыльской зоне. При этом труднолетучие плутоний и америций практически не покинули пределы тридцатикилометровой зоны, а стронций — зоны радиусом в 60 километров.
С цезием произошло иное. Будучи легколетучим, он вместе с радиоактивной струей из горящего реактора распространялся на огромные расстояния. Оседая вместе с каплями дождевой воды, цезий-137 загрязнил районы Полесья, Брянщины и Орловщины. Заражение территорий получилось пятнистым, поскольку дожди шли не везде.
Так или иначе, все радиоактивные вещества — какие-то быстрее, какие-то медленнее — опустились из атмосферы на землю и начали впитываться в грунт (или осели на дно водоемов). В почве радионуклиды постепенно мигрируют вглубь, все больше выходя из зоны, доступной для корней растений. Таким образом, природа сама себя очищает.
Но всю картину портит лес. В его подстилке (то есть над почвой) загрязнение как бы законсервировано: радиоактивные вещества поднимаются в листву и снова опадают с ней. Кроме того, радионуклиды активно впитываются природными «губками», такими как грибы и ягоды, например. Лесная дичь также оказывается зараженной, и сохранится это положение еще несколько десятилетий.
Основным чернобыльским изотопом в зоне и за ее пределами остается цезий-137 (период полураспада — 30 лет, испускает бета-частицы и гамма-кванты). Он достаточно подвижен в почве, усваивается растениями и животными. На стол цезий может попасть с лесными дарами, а также с молоком и мясом. Однако скорость его «зарывания» довольно высока, и почвы зоны за прошедшее время большей частью очистились от цезия-137 (половинное очищение происходит за 10–14 лет).
Наряду с цезием важную роль играет стронций-90 (период полураспада — 29 лет, испускает бета-частицы). Похожий по свойствам на кальций, он накапливается в костях, облучая красный костный мозг. К счастью, стронций еще более подвижен и пятидесятипроцентная очистка почв зоны от него произошла уже за 7–12 лет.
В течение десятилетий цезий и стронций будут определять радиационную опасность в зоне, особенно на западном и северном следах. Самоселы, даже очень аккуратные, будут время от времени потреблять их с выловленной рыбой, собранными грибами и медом, пойманной дичью. Или с овощами, которые на своем огороде станут удобрять золой: в стволах деревьев радионуклиды тоже есть, и при сжигании древесины они будут концентрироваться в золе.
Через несколько столетий цезий и стронций почти полностью распадутся, превратятся в стабильные изотопы. Вреда от них не будет. Но в верхних слоях почвы останутся плутоний-239 (период полураспада 24 тысячи лет, испускает альфа-частицы) и америций-241 (433 года, альфа-частицы). Плутоний слабо подвижен в почве и почти не всасывается растениями, а америций в этом плане в несколько раз «шустрее». Он, кроме прочего, единственный радионуклид в зоне, количество которого постепенно растет. Это происходит из-за распада еще одного изотопа — плутония-241. В результате к 2060 году содержание америция-241 возрастет в несколько раз и окажется максимальным. Он будет подниматься в листву и ветви растений, но в целом не даст опасного вклада в дозу.
Тем не менее участки зоны, сильно загрязненные плутонием и америцием, еще долго будут непригодны для хозяйствования и проживания человека. Их площадь превышает тысячу квадратных километров. Они практически полностью находятся в пределах тридцатикилометровой зоны ЧАЭС.
Андрей Акатов, старший преподаватель кафедры инженерной радиоэкологии и радиохимической технологии СПбГТИ(ТУ)
Народные средства
Народ спасается от радиации собственными методами. Одни в какой-то степени эффективны, другие настолько бессмысленны, что даже неясно, кто и зачем их придумал.
Йод
Чрезвычайно живучая народная рекомендация — пить йод, чтобы не «заразиться радиацией». Оправдана она только в случае уже свершившейся ядерной катастрофы и только для тех, кого накрыло облаком. В этом случае таблетированный йодид калия используется, чтобы не пустить в щитовидную железу радиоактивный йод-131 (период полураспада — восемь суток).
Применяется тактика меньшего зла: пусть лучше щитовидная железа будет «забита» обычным, а не радиоактивным йодом. И перспектива получить расстройство функций щитовидки меркнет перед раком или даже летальным исходом. Команду на прием таблеток и их раздачу дает штаб гражданской обороны. Но вне зоны заражения глотать таблетки, пить спиртовой раствор йода или мазать им шею спереди не надо. Никакого профилактического значения это не имеет. Зато заработать йодное отравление и превратить себя в пожизненного пациента эндокринолога можно с легкостью.
Спиртные напитки
Согласно еще одному устоявшемуся мнению, от последствий облучения защищает водка. Здесь непонятен возможный физиологический механизм. В любом случае, даже если некоторые спиртные напитки и содержат природные антиоксиданты, которые, предположительно, могли бы выступать в роли радиопротекторов, их теоретическая польза перевешивается практическим вредом от этанола, активирующего перекисное окисление липидов, повреждающего клетки и являющегося нейротоксическим ядом.
Кипячение
Согласно опросу ВЦИОМ, 11% россиян уверены, что кипячение дезактивирует радиоактивное молоко или воду. Это не так. Изотопы — источники ИИ не разрушаются при таком нагревании, единственное, что способно их разрушить, — время.
Фото: Денис Синяков, Pavlo Gonchar / SOPA Images/Sipa USA / Legion Media (в анонсе)
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, май 2016, частично обновлен в апреле 2023
