книги из ГПНТБ / Марей, А. Н. Глобальные выпадения цезия-137 и человек

Г Л А В А 7

ОЦЕНКА ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ИНКОРПОРИРОВАННЫМ ЦЕЗИЕМ-137Г

ИВОПРОСЫ ПРОФИЛАКТИКИ

КВОПРОСУ О СТЕПЕНИ РИСКА, СВЯЗАННОГО

СХРОНИЧЕСКИМ ОБЛУЧЕНИЕМ МАЛЫМИ ДОЗАМИ

БОЛЬШИХ КОНТИНГЕНТОВ

Биологический эффект воздействия ионизирующего излуче­ ния на организм и его значимость зависят от получаемой дозы,, вида излучения, а также от характера органа или ткани, подвер­ гающихся наиболее интенсивному облучению. Радиоактивные изотопы цезия, и в частности Cs137, в результате диффузного распределения их в организме относятся к группе так называе­

своему характеру приближаются к действию внешнего облу­ чения.

Следствием хронического воздействия достаточно больших, доз, обусловленных инкорпорированным Cs137, могут быть забо­ левания хронической лучевой болезнью, а со временем возникно­ вения отдаленных последствий. Эти последствия вызываются воздействием суммарной дозы независимо от периода, за кото­ рый она сформировалась, и могут носить характер соматиче­ ских или генетических.

К соматическим последствиям относятся все случаи заболева­ ний, возникающих спустя более или менее длительный период времени после непосредственного воздействия ионизирующегоизлучения: бластомогенные эффекты, катаракты, нарушение пло­ довитости, раннее старение и т. д. Из этой группы целесообразновыделить тератогенные поражения, обусловленные преимущест­ венно непосредственным действием радиации на плод в эмбрио­ нальной стадии его развития. К числу последствий, обусловлен­ ных таким воздействием, относятся врожденные уродства, уча­ щение случаев лейкемий, мертворождаемости, увеличение смерт­ ности новорожденных, младенцев и т. д.

Бластомогенные заболевания и преждевременное старение- (у взрослых) представляют собой два крайних вида возможных долговременных соматических последствий, которое следуетиметь в виду при определении доз облучения. Лейкемии отно­ сятся к числу серьезных поражений, возникающих у некоторых облученных лиц. Преждевременное старение можно рассматри­ вать как легкое поражение, возникающее у всех лиц, подверг­ шихся облучению [248].

I2S

Характер генетических последствий также весьма разнообра­ зен, начиная от появления в последующих поколениях разнооб­ разных физических уродств, слабоумия и кончая изменением со­ отношения полов рождающихся детей.

Прежде чем осветить эти вопросы несколько шире, необхо­ димо напомнить, что все виды отдаленных последствий, вызывае­ мых ионизирующим излучением, иеспецифичны и носят тот же характер, что и другие, имеющие иную этиологию L249—252].

Возникновение биологических эффектов воздействия ионизи­ рующей радиации зависит не только от дозы, вида излучения, ритма воздействия, но и в значительной мере от чувствительно­ сти организма или определенных его тканей к облучению. Ра­ диочувствительность в свою очередь зависит от вида организма, существенно меняется с возрастом [253, 204], сезоном [255, '256] и т. д. Как показали экспериментальные исследования раз­ личных видов организмов (дрозофила, мыши, крысы, собаки), наиболее высокая радиочувствительность присуща любым орга­ низмам в период эмбрионального развития L257—259]. В рав­ ной мере это относится и к человеку. Среди детей наибольшей радиочувствительностью обладает возрастная группа до одного года [260]. С годами чувствительность к действию облучения уменьшается. В результате понижающейся с возрастом способ­ ности к восстановлению поражений, обусловленных, в частно­ сти, ионизирующим излучением, создается впечатление, что у взрослых и особенно у пожилых людей радиочувствительность возрастает. Именно за счет этого обстоятельства некоторые ав­ торы склонны относить значительное учащение случаев рака в -старших возрастных группах населения, подвергшихся облучедию в Хиросиме и Нагасаки [261].

Степень чувствительности однотипных групп населения к воз­ действию ионизирующего излучения не одинакова. Из числа взрослого населения около 8% обладают несколько повышенной радиочувствительностью, которая в 2—4 раза выше средних зна­ чений, и 14% имеют пониженную чувствительность. У детей и особенно у эмбрионов средние показатели чувствительности зна­ чительно выше, чем у взрослых. Вместе с тем у них также выде­ ляются группы с повышенными и пониженными показателями. Относительно ограниченная статистика пока не позволяет при­ вести количественные показатели для всех возрастно-половых групп. Однако это лишь подчеркивает необходимость дальней­ ших исследований в данной области [262].

Тератогенные заболевания возникают у детей в результате воздействия ионизирующего излучения на организм в процессе ■его внутриутробного развития, особенно на стадии органогенеза. Доказано, что у животных (крысы) доза около 5 р при воздей­ ствии на организм матери во время стадии органогенеза плода может вызывать серьезные поражения в развитии эмбриона, при­ водящие к формированию врожденных уродств или прерыванию

322

беременности. Некоторыми авторами совершенно правильно ука­ зывается на единство взаимосвязи и взаимообусловленности влияний материнского организма и плода. Наряду с нарушением развития плода значительные изменения возникают и в органах, обеспечивающих его связь с материнским организмом [263].

В эксперименте на животных получены данные, свидетельст­ вующие о том, что при действии рентгеновского излучения в больших дозах (10—200 р) на 18-й день эмбриогенеза поздний радиоэмбрионологический эффект проявляется в виде изменения продолжительности жизни (укорочение на 25—40%) и измене­ ния веса животных в постнатальном периоде. Наряду с этим отмечается онкогенный эффект, наиболее выраженный при воз­ действии относительно малых доз облучения [264].

Применительно к человеку воздействие даже небольших доз в период с 7-го по 36-й день и особенно на 16—18-й день послезачатия, т. е. в фазе активного органогенеза, может вызывать отклонения в развитии костей, глаз, нервной системы плода [263, 265, 266]. Последние литературные данные говорят о том, что даже после второго месяца развития плод сохраняет боль­ шую радиочувствительность [248]. При облучении женщин в до­ зах 1—3 рад в период беременности возрастало число случаев лейкемии у детей от 30 до 40% по сравнению с необлученными в утробе детьми [267].

Наблюдения за детьми в Хиросиме и Нагасаки, подвергши­ мися воздействию ионизирующего излучения на разных стадиях преднатального развития, показали, что наиболее часто встре­ чающимися аномалиями развития являются микроэнцефалии и психические дефекты. Смертность в группе умственно отсталых детей в целом превышала смертность в группе нормальных де­ тей [268, 269].

Таким образом, из числа показателей, характеризующих ко­ личественную зависимость между дозой облучения плода и ча­ стотой возникновения отдаленных последствий, по своей мас­ штабности пока наиболее очевидными являются данные об уча­ щении случаев лейкемии. Эта зависимость может быть исполь­ зована для ориентировочной оценки риска, обусловленного ин­ корпорированным Cs137. Для более точной оценки тератогенного воздействия ионизирующего излучения необходимы дальнейшие наблюдения. Согласно рекомендациям МКРЗ [248], облучение женщин во время беременности должно быть минимальным. До­ за на плод, аккумулированная за период беременности, не долж­ на превышать 1 бэр.

Бластомогенные эффекты, возникающие при хроническом воздействии инкорпорированного Cs137, могут быть различны в зависимости от дозы облучения, т. е. от уровней поступления и накопления изотопа в организме. Для хронического облучения характерно также медленное нарастание изменений и длитель­ ный латентный период. Кроме того, при хроническом облучении

123

частота и интенсивность возникающих биологических эффектов примерно в 5 раз ниже, чем при одномоментном облучении та­ кими же дозами [251].

В эксперименте на животных установлено, что при хрониче­

тельность жизни животных (крыс), отличаются большим поли­ морфизмом. Вначале они вызывают длительно сохраняющуюся: лейкопению, а в отдаленные сроки — появление доброкачествен­ ных и злокачественных опухолей желудочно-кишечного тракта, почек, костей. Частота появления последних при указанных до­ зах увеличивается по сравнению с контролем от 8 до 36% [252]. При хроническом воздействии меньших доз (на 2—3 по­ рядка) симптомы лучевой болезни отсутствуют. В этих случаях основное значение могут приобретать отдаленные соматические и генетические последствия. Из числа соматических, кроме тера­ тогенных воздействий, доминирующая роль принадлежит бластомогенным заболеваниям [249, 250]. При этом характерно, что если количество заболеваний раком увеличивается с возрастом, достигая максимума в группе пожилых людей, то возникновение лейкемии не зависит от возраста. Мало того, некоторые авторы утверждают, что при изучении эпидемиологии лейкемии большее значение имеет период между облучением и началом болезни, нежели сама доза [270]. Из доминирующей в настоящее вре­ мя концепции беспорогового действия ионизирующего излуче­ ния следует, что в принципе любая доза может способствовать возникновению бластомогенных заболеваний. Предпринятые в свое время в западных странах попытки использовать в ка­ честве критерия оценки допустимых соматических по­ следствий действия ионизирующего излучения показатели, ха­ рактеризующие число жертв на автомобильном транспорте, в различных областях промышленности [271], широкого одобре­ ния не получили. Из-за сложности данного вопроса и недоста­ точной его изученности установить в настоящее время «сомати­ чески значимую» дозу для населения по комплексу тестов пока не представляется возможным. С некоторым приближением это можно сделать путем использования отдельных тестов, в част­ ности такого, как частота возникновения лейкемий. Из числа злокачественных заболеваний, возникающих в связи с воздейст­ вием ионизирующего излучения, лейкемия является единствен­ ным, в отношении которого имеются данные, позволяющие оце­ нить значение доза — эффект.

В случае, когда рассматривается все население, за дозу, ин­ дуцирующую лейкемию, принимается средняя доза на красный костный мозг. При равновесных условиях, согласно данным МКРЗ, у населения, получившего, например, среднюю годовую дозу на красный костный мозг 0,5 бэр (что соответствует годо­ вому пределу дозы для отдельных лиц), может возникнуть по­

124

вышенный выход лейкемии, достигающий 10 случаев в год на миллион облученных лид [248]. Иначе говоря, 20 случаев лей­ кемии при дозе 1 рад в год на 10® лиц, т. е. величина риска до­ стигает 0,002%. Продолжительность латентного периода — вре­ мени, протекающего после облучения всего тела до возникнове­ ния заболевания, — для лейкемии составляет 5—20 лет, причем индуцированные ионизирующим излучением острые формы лей­ кемии наблюдаются преимущественно у молодых людей 1272]. Кроме того, как отмечалось выше, дети и эмбрионы по сравне­ нию со взрослыми обладают повышенной радиочувствительно­ стью к лейкомогенному действию излучения. Все это не могло не отразиться на показателях вероятного риска возникновения

.лейкозов у населения, приведенных выше по данным МКРЗ. Целесообразно также напомнить, что число спонтанных слу­

чаев лейкемии у популяции в 1 млн. человек составляет за год

.30—70 случаев, причем заболевания встречаются преимущест­ венно в старшей возрастной группе [272]. Высказываются пред­ положения о том, что причиной спонтанных заболеваний лейке­ мией являются естественные источники ионизирующего излуче­ ния [273].

Среди регистрируемых беременностей около 15% оканчива­ ются спонтанными абортами, 2—3% — мертворождениями [274]. Некоторые авторы склонны объяснять повышенное число спон­ танных абортов, а также увеличение частоты рождения детей с ■физическими пороками облучением родителей до зачатия ребен­ ка [275, 276]. С влиянием этого же фактора связывают умень­ шение плодовитости у жителей одного из островов на Тихом

•океане, почва которого содержит повышенные концентрации радия [277]. Эффекты такого рода, по-впдпмому, являются ре­ зультатом воздействия на человека комплекса факторов окру­ жающей среды как радиационной, так и нерадиационной приро­ ды (химических, биологических, физических). Вместе с тем, если исходить из концепции линейного соотношения доза — эффект, следует признать вполне оправданной рекомендацию МКРЗ о необходимости во всех случаях, где это возможно, стремиться к созданию таких условий, при которых облучение отдельных лиц и групп населения будет минимальным.

Трудно переоценить значимость генетических повреждений для человеческой популяции. Однако степень изученности этой проблемы к настоящему времени недостаточна. Установлено, что

•около 6% всех живорожденных младенцев имеют наследствен­ ные заболевания; в том числе примерно 1% имеют заболева­ ния, обусловленные хромосомными аберрациями, 1% поражены дефектами, вызванными доминантными или сцепленными с по­ лом генами (генными мутациями). Около 1,5% обречены стра­ дать впоследствии от серьезных психических или конституцио­ нальных наследственных заболеваний. Остальные 2,5% имеют врожденные уродства, обусловленные воздействием факторов

125

внешней среды, однако эти повреждения могут также содержать генетический компонент. Некоторая, но пока неизвестная доля абортов и мертворождепий, а также полная или частичная сте­ рильность у обоих полов, вероятно, вызываются доминантными мутациями или хромосомными аберрациями [139].

Генетические повреждения, обусловленные ионизирующим из­ лучением, в большинстве случаев не являются специфическими и могут быть вызваны другими факторами нерадиационной при­ роды (например, химическими).

Индуцирование мутаций происходит пропорционально дозе и характеризуется отсутствием порога.

Поражение, вызывающее слабое физическое или функцио­ нальное отклонение от нормы, имеет тенденцию к сохранению в течение многих поколений, тогда как серьезные поражения быстро исчезают, в связи с гибелью лица, несущего пораженный ген [247].

Исходя из результатов длительных экспериментальных иссле­ дований на большом числе различных организмов, дозу, удваи­ вающую частоту мутаций у человека, ориентировочно принимают равной 10—12 р [278]. Для хронического облучения более ве­ роятной, по-видимому, будет доза 100 рад [139]. Следовательно,, систематическое облучение больших контингентов может способ­ ствовать распространению дефектов, обусловленных вредными генами, в результате чего в настоящее время подвержен болез­ ням 1% живорожденных. Мутаций, оказывающих благоприятное влияние на потомство, у человека практически нет. В лучшем случае они несут признаки безвредные (разные окраска глаз, форма ушей и т. д.). Но подавляющее число их является небла­ гоприятными. Из числа заболеваний, связанных с хромосомными аберрациями, можно упомянуть синдром Дауна (монголизм, мы­ шечная гипотония и др.), уродства костей скелета (черепа, ко­ нечностей), недоразвитие половой железы с соответствующими последствиями и др. Однако далеко не все из этих при­ знаков передаются по наследству последующим поколениям

[279, 280].

Доминантные летальные признаки у индивидуумов, обуслов­ ленные новыми мутациями в половых клетках их родителей, не могут передаваться более чем одному поколению. Этот вывод относится к таким заболеваниям, как синдром Дауна, Клейнфельтера и другим, так как индивидуумы, страдающие этими болезнями, почти всегда бесплодны. Некоторую значимость представляют генетические поражения, которые возникают у пбтомства только в тех случаях, если они заложены в обеих ро­ дительских клетках — гаметах (рецессивные признаки). В ре­ зультате этого вероятность генетических повреждений определя­ ется так называемой генетической дозой, т. е. средней дозой, приходящейся на одного члена популяции (населения, вступаю­

126

щего между собой в браки и дающего потомство). Чем меньше часть популяции, подвергающаяся облучению, тем больше веро­ ятность того, что гамета, в которой возникла та или иная мута­ ция, не встретится с гаметой, несущей аналогичные поражения. В этой связи некоторые авторы, работающие в области радиаци­ онной генетики, заостряют внимание на недопустимости недо­ оценки потенциальной опасности для будущих поколений хрони­ ческого облучения больших популяций населения малыми доза­ ми. Ограниченность данных в области медицинской генетики по­ ка не позволяетпредсказать все возможные последствия, обус­ ловленные воздействием радиации. Однако результаты косвен­ ных наблюдений свидетельствуют о том, что ожидаемые гене­ тические последствия у населения могут быть достаточно значи­ мыми [265, 281, 282].

Рассматривая проблему риска, которому подвергается насе­ ление от искусственных источников излучения, в частности от инкорпорированного Cs137, необходимо коснуться вопроса о пре­ делах доз, установленных для населения. В данном случае речь идет о дозах, получаемых большими контингентами, составляю­ щими около 30% населения республики и проживающими натерритории, которая по своим масштабам не может быть отне­ сена к наблюдаемой зоне. Поэтому здесь применим подход, ис­ пользуемый для всего населения. Предел дозы, обусловленной инкорпорированным Cs137 для всего населения, установлен ис­ ходя из генетически значимой дозы. Последняя, получаемая от всех источников излучения (за исключением медицинских про­ цедур и естественного радиационного фона), не должна превы­ шать 5 бэр за 30 лет. Поэтому доля ее за счет внутреннего об­ лучения в соответствии с отечественным законодательством со­ ставляет 1,5 бэр за 30 лет. Отсюда вытекает, что среднегодовая доза на члена популяции равна 50 мбэр.

Несмотря на немалые успехи в изучении данной проблемы,, до настоящего времени много вопросов еще не решено. Это ре­ шение в известной мере затрудняется неспецифичностью биоло­ гических эффектов, обусловленных хроническим действием ма­ лых доз ионизирующего излучения, В частности, подобные эф­ фекты могут возникать от воздействия химических, биологиче­ ских и других агентов. Особое значение приобретают генетиче­ ские и соматические эффекты, возникающие вследствие сочетан­ ного воздействия ионизирующего излучения и факторов нера­ диационной природы, вероятность которого в настоящее время уже не вызывает сомнений [283—285].

Сказанное свидетельствует о необходимости дальнейших на­ учных исследований и обоснования комплексных мероприятий, уменьшающих в разумных пределах вероятность риска от соче­ танного действия агентов, вызывающих тератогенные, бластомогенные или мутагенные эффекты. Решение этих сложных задач послужит улучшению здоровья человека.

127

ОБЛУЧЕНИЕ НАСЕЛЕНИЯ Б ЕЛ О РУСС КО -УК РА И Н СК О ГО ПОЛЕСЬЯ

Загрязнение окружающей среды Cs137 создает два потенци­ альных источника облучения людей: внешний — за счет накоп­ ления изотопа в почве и внутренний— за счет инкорпорации в организме.

Поскольку содержание Cs137 в почве на территории Белорус­ ско-Украинского полесья находится на уровне средних для этих широт значений, то соответственно и внешнее облучение орга­ низма человека не выходит за пределы доз, характерных для средних широт, т. е. порядка нескольких миллибэр в год [215, 586].

Иначе обстоит дело с дозами внутреннего облучения. В этом случае поглощенная доза, пропорциональная концентрации изо­ топа в организме, у жителей районов Полесья оказывается за­ метно выше, чем у жителей даже близлежащих районов, в связи с уже рассмотренными особенностями поведения Cs.137.

Поступившие в желудочно-кишечный тракт человека и жи­ вотных соединения Cs137 благодаря высокой растворимости вса­ сываются практически полностью. Подобно калию, натрию, ру­ бидию и другим щелочным элементам Cs137 быстро и сравни­ тельно равномерно распределяется в организме, а затем выво­ дится с мочой [252, 287]. Около 80% его откладывается в мыш­ цах и примерно 8% — в костях L298], Содержание Cs137 в плот­ ном веществе кости и в костном мозге почти в 20 раз ниже, чем в скелетных мышцах [289]. Предполагается, что Cs137 включа­ ется преимущественно в эпифизарные участки кости и быстрее обменивается в них по сравнению с другими участками [139]. Все это позволяет думать, что дозы, получаемые остеоцнтамп и клетками, выстилающими костный мозг, в 2—3 раза меньше доз, получаемых мышечной тканью [10].

ная энергия, Мэв/расп.

При этом предполагалось, что концентрация изотопа в орга­ низме в течение года остается без изменений. В принципе это соответствует равновесному содержанию изотопа в организме, поскольку в любых других случаях происходит или возрастание, или уменьшение количества изотопа.

В условиях глобального загрязнения равновесное содержание не наблюдается ни для одного из изотопов, так как количество их, поступающее с рационом, постоянно снижается, причем это изменение происходит и в течение года. Следовательно, считая концентрацию изотопа в организме в течение года неизменной, -мы тем самым вносим определенную погрешность в конечный результат, которая зависит от того, как сильно варьирует содер-

.128

жание изотопа в организме в течение года. Очевидно, что для изотопов, обладающих большим периодом полувыведения из ор­ ганизма, (например, для Sr90) 'сезонные колебания в загрязнен­ ности рациона не успевают заметно сказаться на содержании изотопа в организме в результате большой «инертности» орга­ низма по отношению к рациону. Поскольку в настоящей работё речь идет о 1969—1970 гг., для таких изотопов более сущест­ венным может оказаться то обстоятельство, что основное содер-

жание их в организме обусловлено поступлением предыдущих лет. Что касается изотопов с короткими периодами полувыведе­ ния из организма, как, например, Cs137, то ежегодное содержа^ ние его в организме практически определяется поступлением данного года [140, 146, 291—293]. Поэтому предположение о не­ изменности годовой концентрации таких изотопов в организме' может-дать наиболее заметную погрешность. В связи с этим представляется целесообразным оценить степень возможной по­ грешности при расчете поглощенных доз, осуществленном по данным однократного измерения изотопа в организме, например в летние месяцы, как это имело место в Полесье.

На рис. 7.1 представлены кривые ежемесячных изменений концентрации Cs137 в молоке, характеризующие поступление изо­ топа в организм человека и содержание его в нем. Содержание Cs137 в организме рассчитано по экспоненциальной модели с па-: раметрами, соответствующими взрослому мужчине. На рисунке'' Qо — накопление за счет поступления изотопа с'‘ рацйоном в*.