Это страшное слово - радиация

Слово "радиация" слышали многие из нас. Чернобыльская катастрофа значительно изменила наши представления о "мирном атоме" и способах его доставки в наши дома. В толщу украинской земли зарываются тонны радиоактивных отходов. Стены панельных домов "фонят". А тут еще разнокалиберные террористы угрожают создать "грязную" радиоактивную бомбу, сообщения о якобы крупных катастрофах на АЭС с массовым уничтожением запасов йода в аптеках, кругом сплошная радиация.

А что это, чем грозит, где прячется и как можно спрятаться от нее - об этом знают не все. Незнание порождает страх. А страх - не самый лучший попутчик в нашей жизни. Что же это за загадочная роковая незнакомка - радиация?

Прежде всего, определимся с терминологией. Строго говоря, радиация - это физическое явление, способ передачи энергии. Именно таким образом отдают энергию в окружающую среду радиоактивные вещества. Явление радиоактивности было открыто знаменитыми учеными Марией и Пьером Кюри в самом конце XIX века, а уже в 1903 году за свои работы они были удостоены Нобелевской премии.

Суть явления радиоактивности состоит в испускании определенными химическими элементами в ходе распада атомных ядер различных заряженных частиц, отличающихся размером, электрическим зарядом, энергией и проникающей способностью. При взаимодействии с окружающей средой, радиоактивное излучение вызывает ионизацию атомов и молекул различных веществ, изменяет их свойства и структуру. Поэтому подобное излучение называют ионизирующим (ИИ).

Три источника и три составных части

Видов ионизирующих излучений достаточно много, но основных три: альфа-, бета- и гамма-излучение. Альфа-излучение - это поток положительно заряженных ядер гелия, бета - поток электронов, а гамма - поток высокочастотных электромагнитных квантов. Первые два вида обладают минимальной проникающей способностью, поэтому реальной угрозы для человеческого организма не представляют, несмотря на то, что их ионизирующие свойства огромны. А вот гамма-излучение, обладающее минимальной способностью к ионизации, но максимальной - к проникновению, как раз и есть основная опасность, это и есть та самая "радиация" в бытовом смысле этого слова.

Особняком стоит рентгеновское излучение, которое получается при столкновении быстро движущихся электронов с веществом. Возникающие при этом фотоны и составляют излучение рентгеновского спектра (так называемые X-лучи, открытые немецким ученым В.Рентгеном в 1895 году и получившие в дальнейшем его имя). По проникающей способности оно не уступает гамма-лучам, поэтому эти два вида излучения иногда называют проникающей радиацией.

До середины ХХ века основным источником ИИ была природа - горные породы, космическая радиация. Их роль в формировании естественного радиоактивного фона сохраняется и поныне, причем в различных районах земного шара он различен. Максимальные его значения обнаруживаются в местах залегания урановых руд, сланцев, фосфоритов, радоновых минеральных источников, там естественный фон в десятки и сотни раз выше, чем в других регионах планеты.

С развитием атомной энергетики, с появлением ядерного оружия, внедрением лучевых промышленных, научных и медицинских установок, источников ИИ стало на порядок больше. Основную лепту в формирование радиоактивного загрязнения биосферы вносят захоронения радиоактивных отходов, аварии реакторов атомных электростанций, испытания ядерного оружия.

Биологическое действие ионизирующего излучения

Все разнообразие радиоактивных излучений оказывает на клетки и ткани живого организма примерно одинаковое влияние, основной итог взаимодействия излучения с клетками и тканями - ионизация и возбуждение атомов и молекул, появление свободных радикалов, запускающих каскад реакций в биологических средах организма.

В настоящее время признаны два возможных пути взаимодействия ИИ с органическими молекулами, из которых состоят клетки и ткани. Первый - это прямое повреждающее воздействие, второй - опосредованное воздействие, через свободные радикалы. Свободные радикалы появляются при расщеплении облученной воды - так называемом радиолизе. Вода составляет примерно 70 процентов от массы нашего тела, поэтому свободнорадикальное повреждение клеток имеет наибольшее значение. Взаимодействие ИИ и живого организма имеет целый ряд особенностей. Прежде всего, в момент непосредственного воздействия ИИ на организм человек не испытывает каких-либо ощущений. "Радиацию" невозможно почувствовать, увидеть, услышать или унюхать. Эффективность поглощенной энергии ИИ чрезвычайно высока. Даже минимальные количества поглощенной энергии излучения могут вызывать глубокие биологические изменения в организме.

Биологический эффект ИИ зависит не только от его вида, но и от вида облучаемой ткани. Чем более специализированы и дифференцированы клетки, из которых состоит ткань, тем менее она чувствительна к облучению. Наиболее уязвима лимфоидная ткань, за ней следуют костный мозг, половые железы, кишечник, кожа, печень, почки, мышцы, соединительная ткань, хрящи, кости и наименее радиочувствительная нервная ткань. Однако, такое распределение весьма условно и, например, нервная система в целом наиболее чувствительна к воздействию радиации. Клиническая картина облучения проявляется не сразу, характерно наличие скрытого периода, который в радиологии называется периодом мнимого благополучия. Продолжительность его тем меньше, чем выше доза облучения. Эффект от малых доз радиации может накапливаться, это так называемая кумуляция. Излучение - в любых дозах - действует не только на конкретный биологический субъект, но и на его генетический аппарат.

Болезни от радиации

Характер радиационных поражений зависит от суммарной дозы и времени воздействия излучения, размеров облучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма. При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающими смертельную человек может погибнуть непосредственно во время облучения. В других случаях, при облучении значительной части тела, развивается лучевая болезнь. Она бывает острой и хронической, от внешнего, внутреннего (например, при поедании радиоактивной черники) и сочетанного облучения. При меньшей площади поражения могут развиваться местные проявления, например, лучевой ожог. Лучевая болезнь характеризуется поражением всех органов и систем организма, тяжелым течением и, в большинстве случаев, неблагоприятным прогнозом. Для ее возникновения, организм должен за очень короткий срок поглотить радиацию в дозе 1 Грэй (Гр). Чтобы примерно представить себе порядок этой величины, достаточно сказать, что от естественного радиоактивного фона человек получает в год 0,1 - 0,2 Гр, а при рентгенографии зубов - 0,03 Гр. Таким образом, для того, чтобы заработать самую легкую, успешно поддающуюся лечению степень лучевой болезни, нужно, например, за неделю сделать рентгеновские снимки всех 32 зубов или 11 тысяч лет, не отрываясь, просидеть у телевизора.

Мирный атом - каждому пациенту

В медицине ионизирующие излучения используются как в диагностических, так и в лечебных целях. На использовании этого физического явления построен целый раздел медицины - лучевая диагностика. Наиболее старые, традиционные уже методы - это рентгенография и рентгеноскопия, когда рентгеновские лучи проходят через ткани и на специальной пленке или экране возникает изображение исследуемых органов. Иногда используются рентгенконтрастные вещества, которые или даются пациенту через рот, или вводятся внутривенно, это необходимо для четкой визуализации, например, сосудов.

Чуть позже появилась флюорография. Этот метод диагностики заключается в фотографировании теневого изображения с просвечивающего экрана. Из-за доступности этого метода, а также возможности создавать передвижные флюорографические установки, флюорография широко используется для скрининга населения по таким социально значимым заболеваниям, как, например, туберкулез легких.

Еще позже возникла компьютерная томография - возможность получения рентгеновских "срезов" организма. При исследовании одного органа или области тела полученная доза сравнима с обычным рентгеновским исследованием, а вот по поводу исследования всего организма (например, с целью обнаружения рака на ранних стадиях) мнения ученых, как это водится, разделились. Одни утверждют, что подобная диагностическая процедура значительно увеличивает риск развития рака, даже если до этого его не было, а другие исследователи заявляют, что компьютерная томография безвредна даже для детей. Правда, в последнем случае, речь шла об исследовании мозга у детей до двух лет.

И уже совсем недавно зародилась и развивается радионуклидная диагностика. Это метод лучевой диагностики, основанный на регистрации излучения от введенных в организм искусственных радиоактивных веществ. Радиоактивные вещества, в исключительно малых количествах, вводятся в организм внутривенно в составе специально подобранных веществ. Радиоактивные препараты для исследования подбираются таким образом, чтобы период их полураспада (время падения радиоактивности наполовину) был от 2 часов до 3-5 суток. Эти препараты готовятся в сертифицированных лабораториях в стерильных условиях.

Кроме лучевой диагностики, существует и лучевая терапия. Это лечебное воздействие на раковые клетки ионизирующим излучением. В клиниках используются обыкновенные рентгеновские лучи очень большой энергии или электронные пучки. К сожалению, лучевая терапия обычно не проходит бесследно для пациента – несмотря на положительный результат лечения, от его последствий нужно еще долго оправляться.

Дозы облучения при медицинских процедурах минимальны и не опасны даже в плане генетических мутаций или дефектов, не говоря уже о более серьезном воздействии на организм.