Ветеринарная радиология

Мария и Пьер Кюри, их дочь Ирен с мужем Фредериком Жолио (открывшими искусственную радиоактивность в 1934 году) внесли столь большой вклад в науку, что   им было присуждено 5 Нобелевских премий.

В своей речи 6 июня 1905 года в Стокгольме Пьер Кюри сказал: «Легко понять, что в преступных руках радий может представить серьезную опасность, и встанет вопрос: выиграет ли человечество от познания тайн природы, достаточно ли оно созрело, чтобы ими пользоваться, или это познание обратиться ему во вред?…Я отношусь к числу тех, кто думает, что человечество извлечет больше пользы, чем вреда из новых открытий».

Английский физик Э. Резерфорд в 1899 году открыл - и - излучения, испускаемые при распаде радионуклидов. Он также создал теорию распада радиоактивных веществ и разработал теорию планетарной модели строения атома.

Открытие радиоактивности стало началом новой эпохи в физике. Дало возможность понять строение атома и атомных ядер, открыть законы ядерных превращений. Оно позволило человечеству получить доступ к энергии ядра через ядерные реакции, создавать искусственные радиоактивные изотопы и пр.

Но ученые столкнулись и с отрицательными эффектами действия  ионизирующего и радиоактивного излучений.

В 1895 году физик В.Груббе, работая с «рентгеновскими» Х-лучами, получил сильные ожоги руки. К 1914 году в литературных источниках описаны 114 случаев рентгеновского рака.  А.Беккерель в течение 6 часов носил в кармане жилета ампулу с барием  хлористым и радием, получил лучевой ожог. Однажды А.Беккерель сказал: «Я очень люблю радий, но я на него в обиде». И это потому, что на руках у него имелись незаживающие язвы. Пьер Кюри получил от радия ожог предплечья. Ожоги были и на руках Марии Кюри.  В этот период,  А.Беккерель и  Пьер Кюри опубликовали статью «Физиологи-ческое действие лучей радия», в которой описывалось действие лучей радия на кожу. По данным зарубежной литературы 336 человек, работавших с радиоактивными материалами в то время, умерли в результате облучения. К 1959 году было известно уже о 359 специалистах-радиологах (из них 13 русских и советских), погибших от лучевого рака кожи или лейкемии. Мария, ее дочь Ирен с мужем Фредериком Жолио  умерли от лучевых поражений.

Во время первой мировой войны Мария Кюри оборудовала 220 рентгеновских установок, работала на них и обучала персонал. Умерла от болезни – острая злокачественная анемия.

Пьер Кюри погиб раньше (1906 г.) в катастрофе под колесами фургона, но учеными доказано, что и он бы умер от лучевой патологии.

В отличие от ионизирующего рентгеновского излучения, сразу получившего применение в медицине, изучение и использование радиоактивных веществ шло медленнее.

К 1903 году Пьер Кюри с учеными медиками определили, что радий оказывает лечебное действие на «волчанку» и некоторые формы рака. Эти данные были подтверждены в 1903 году работами Семена  Викторовича Гольдберга и Ефима Семеновича Лондона.  А первым вкладом российских ученых в радиационную биологию была работа 1898 года Ивана Рамазовича Тарханова, который установил наличие различных реакций на облучение у лягушек и насекомых.  В 1903 году Хейнеке  (исследовал действие рентгеновских лучей на мышей) впервые описал анемию и лейкопению, а также обратил внимание на поражение органов кроветворения (атрофия селезенки).

В 1905 году Корнике установил торможение клеточного деления под влиянием ионизирующего излучения, а ученые Бергонье и Трибондо обнаружили различие чувствительности разных клеток к облучению.

Первую в мире монографию по радиологии опубликовал  на немецком языке в 1911 году Е.С.Лондон. Книга называлась «Радий в биологии и медицине».

Первоначально исследования были направлены на решение проблем медицинской радиологии. По мере роста и развития материальной базы для радиобиологических исследований расширялся фронт работ по использованию радиации в биологии и сельском хозяйстве. В 1925-1935 годах широко получила развитие радиационная генетика. В 1925 году Г.А. Надсон  и Г.Ф.Филиппов в опытах на дрожжах и плесневых грибах обнаружили действие ионизирующих излучений на генетический аппарат клетки, сопровождающегося наследственной передачей вновь приобретенных признаков. Л.Н. Делоне (1932 г.), А.А. Сапегина (1934 г.) использовали рентгеномутации для селекции растений. Под руководством П.Ф. Рокицкого в 1934-1935 годах были проведены работы по радиогенетике животных.

Интенсивное развитие исследований в радиобиологии началось после применения атомного оружия  США в Японии в 1945 году, что поставило неотложные задачи по разработке способов противолучевой защиты и лечения радиационных поражений, а также изучения радиобиологического эффекта и патогенеза лучевой болезни.

Испытание первой советской атомной бомбы было произведено 29 августа 1949 года. 12 сентября 1954 года впервые в мире было испытано термоядерное оружие, а 22 ноября 1955 года – водородная бомба.

Поэтому с середины 40-х годов ХХ века в мире начали создаваться крупные научно-исследовательские центры.  В Советском Союзе крупные исследовательские центры были созданы в Москве, Ленинграде, Киеве, Минске, Алма-Ате, Новосибирске, Свердловске.

Биофизическая лаборатория, созданная в 1948 году в Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева, первая в стране начала работу по изучению закономерностей поведения радиоактивных продуктов деления в звене миграции: почва - растения и изучению метаболизма осколков деления в организме животных. Значительное место в общей и сельскохозяйственной радиоэкологии заняли исследования по изучению миграции радиоактивных продуктов ядерного деления в цепи: корм – сельскохозяйственные животные – продукция животноводства. В первые годы испытания ядерного оружия были получены данные, что молоко, мясо и продукты их переработки являются важнейшими источниками поступления радионуклидов в организм человека.

Особую актуальность эти данные приобрели в связи с мирным применением атома. 27 июня 1954 года была пущена в действие первая в мире атомная электростанция в г. Обнинске.

По данным иностранных источников, первой в мире АЭС была атомная электростанция в Колдер Холле (Великобритания)1956 г.

В настоящее время в мире  на АЭС насчитывается  437 действующих и 38 строящихся энергоблоков, соответственно в России – 30 и 3,  США – 109 и 1,  Японии – 51 и 3 , Франции – 56 и 4 и пр. Средний срок службы атомного реактора 30-50 лет. К 2010 году из эксплуатации надо вывести более 200 реакторов. Это огромная проблема и задача, стоящая перед мировой общественностью.

В Республике Беларусь Президентом А.М. Лукашенко с 1999 года на десять лет наложен мораторий на строительство АЭС в Дубровенском районе Витебской области.

В настоящее время ионизирующее излучение и радиоактивные источники излучения широко применяются  в ветеринарии. Радионуклиды применяют как индикаторы в исследовательских работах в области физиологии и биохимии животных, в  диагностики и лечении больных животных и пр.

Большой вклад в развитие ветеринарной радиологии внесли ученые

Г.Г.Воккен, В.А.Киршин, А.Д.Белов, А.М.Кузин, В.А.Бударков, Р.Г.Ильязов и др.

Вопрос № 3. Авария на Чернобыльской АЭС и ее экологические последствия

За последние 50 лет в мире произошли три крупные аварии на атомных электростанциях: Уиндскейл (Великобритания, 1957 г.), Три Майл Айленд (США, 1979 г.), Чернобыль (СССР, 1986 г.), вызвавшие серьезные экологи-ческие последствия. С момента аварии на Чернобыльской АЭС прошло более 16 лет, но целый ряд проблем и вопросов не только не решены, но в ряде случаев обострились. Чернобыльская катастрофа является самой крупной и трагичной в истории Земли. В общей сложности пострадали десятки государств, вся планета как экосистема в целом. Наибольшие испытания выпали на долю белорусского народа. Считается общепризнанным факт, что до 70% радиоактивных осадков выпало на территории Республики Беларусь. Экономический ущерб, нанесенный народному хозяйству Беларуси, составил свыше 32 годовых бюджетов республики 1985 года.

Авария на ЧАЭС беспрецедентна. Она произошла 26 апреля 1986 года в 1 час 24 минуты во время испытания на одном из турбогенераторов при плановой остановке  реактора 4-го блока типа РБМК (реактор большой мощности, канальный). В результате резкого высвобождения ядерной энергии, разогрева активной зоны и теплоносителя произошли два последовательных взрыва. Были разрушены паропроводы, смещена тысячетонная стальная крышка реактора, разрушена часть активной зоны. Доступ воздуха к раскаленному графиту вызвал пожары. Из реактора было выброшено  большое количество уранового топлива, трансурановых элементов, продуктов их деления, бетона, графита. Радиоактивные вещества достигли высоты 1,8 км и начали перемещаться с воздушными потоками в северо-западном и северном направлениях. К 1 мая общее количество выбросов резко снизилось. Но продолжавшееся горение графита постепенно разогрело активную зону реактора до температуры 2000 градусов, что привело к испарению тугоплавких элементов и резкому увеличению выбросов. В результате сбрасывания с вертолетов песка и глины –1760 т, свинца – 1400 т, доломита – 800 т, соединения бора – 40 т дополнительно шло выбрасывание в атмосферу радиоактивных пыли и аэрозолей. 5 мая реактор удалось заглушить, но до момента окончания строительства саркофага в атмосферу ежедневно поступало 2 - 6. 1015  Бк (около 100 тысяч Ки) активности. Считается, что из реактора в общей сложности было выброшено от 3,5% до 9%, по некоторым оценкам до 30%, активного вещества.

(Непосредственно 77 кг радиоактивных веществ, представленных 450 радиоактивными изотопами).

К вечеру 27 апреля радиоактивное облако достигло Швеции и Финляндии. Повышение уровня радиации было отмечено в большинстве стран Европы, в Китае, Индии, США, Японии. Радиоактивные осадки распространились по всему земному шару и выпадали на поверхность Земли, включая Арктику и Гренландию,  наиболее интенсивно в течение 3 месяцев. В Советском Союзе радиоактивному загрязнению подверглись 11 областей (территории России, Украины и Белоруссии) с населением в 17 млн. человек. В общей сложности дозовую нагрузку получили около 7 миллионов человек. Площадь загрязнения территории в Росссии составила 47170   км2 , на  Украине - 37450 км2,  и в Белоруссии - 46450 км2.

В первоначальный период значительное повышение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (уровень гамма-фона) регистри-ровалось на всей территории Республики Беларусь. До аварии на ЧАЭС она не превышала значений 10-12 мкр/ч., в частности, в районе Мозыря - 2 мкр/ч, на севере республики, где расположены глинистые породы, обогащенные ураном – 12 мкр/ч.

Средний уровень радиации накануне Первомая в районе  Чернобыля равнялся 2400 мкр/ч, в Киеве - 1400 мкр/ч, в Минске – 60 мкр/ч,  столько же в   Бресте и Кишиневе. В июне 1986 года в Минске уровень гамма-фона в 50-60 раз был выше, чем до аварии.

(Нормативным считается уровень гамма-фона до 20 мкр/ч).

В связи с ухудшением радиационной обстановки 2 мая началась эвакуация людей из зоны отселения. Вначале она была определена как 10 км зона, в дальнейшем как 30 км  площадью 2,8 тыс. км2 и имеющая неправильную форму. В последующем на этой территории организован Полесский радиационно-экологический  заповедник.  В Белоруссии эвакуация населения проходила в три этапа: первый этап - до 1990 г. эвакуировано 17 тысяч человек, второй 1991-1992 гг. - 4865 человек, третий 1993-1994 гг. - 96 508 человек. Общее число эвакуированных со временем составило 130 тысяч человек. Острая лучевая болезнь зарегистрирована была у 237 человек. Впоследствии диагноз подтвердился у 145 человек. Из них умерли 28 человек. Еще два человека умерли от травм и один от сердечно-сосудистой недостаточности. В дальнейшем из группы в 145 человек умерли 14. К настоящему времени считается, что непосредственно в результате аварии погиб 41 человек. Умерли и более 100 тысяч из 829 617 участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Для 200 тыс. человек, участвовавших в 1986-1987 годах в ликвидации последствий аварии, средние дозы облучения составили порядка 100 мЗв. Около10% из них получили дозы порядком 250 мЗв, несколько процентов – 500 мЗв, а несколько десятков человек получили  летальные дозы - несколько тысяч мЗв.

( Зиверт – Зв - системная единица эквивалентной дозы).

Радиоактивному облучению в тот период подверглись и 116 тысяч человек, эвакуированных из зоны отчуждения. Менее 10% из них получили дозы более 50 мЗв, а около 5% - дозы свыше 100 мЗв.

Пример. В течение обычной продолжительности жизни 70 лет, человек накапливает среднюю дозу порядка 170 мЗв (2,4м в · 70 лет), обусловленную природным фоновым излучением.

В зоне радиоактивного загрязнения местности  после аварии происходило  общее облучение всего тела людей (внешнее облучение), вследствие внешнего гамма-излучения от радионуклидов в воздухе в момент прохождения радиоактивного облака в основном за счет инертных газов и изотопов йода, а также от радиоактивных осадков, выпавших на землю, которое с течением времени снижалось. И внутреннего облучения в результате вдыхания радионуклидов и поступления их в организм с загрязненной водой и пищей. В настоящее время и в дальнейшем дозовые нагрузки на население обусловлены и будут проявляться радиоактивными долгоживущими изотопами стронция, цезия, плутония и продуктами их распада за счет их поступления по пищевым цепочкам.

Территория Республики Беларусь разделена на зоны в зависимости от радиоактивного загрязнения почв радионуклидами и величины эквивалентной дозы.

1.             Зона проживания с периодическим радиационным контролем (менее 1 мЗв в год, по цезию –137  37- 185 кБк/км2 ).

2.             Зона с правом на отселение (менее 5 более 1 мЗв в год, по цезию-137 185-555 кБк/км2 ).

3.             Зона последующего отселения (более 5 мЗв в год, по цезию-137 555-1840 кБк/км2 ).

4.             Зона первоочередного отселения.

5.             Зона эвакуации (отчуждения).

Две трети всех радионуклидных выбросов пришлось на территорию Беларуси. В результате аварии загрязнено более 22% территории республики, где размещалось 27 городов, 2697 населенных и проживало более 2,2 млн. человек, 1800 тысяч га сельскохозяйственных угодий, из которых 264 тысячи га полностью исключены из оборота. От Чернобыльской катастрофы пострадал каждый пятый белорус, воздействию облучения подверглись более 500 тысяч детей, 130 тысяч человек, как было уже сказано, были отселены с загрязненных территорий. 

Радиационно-экологическая обстановка  в Республике Беларусь характеризуется в настоящее время сложностью и неоднородностью загрязнения территории альфа-, бета- и гамма-излучающими радионуклидами с различными периодами полураспада, и прежде всего цезием, стронцием и плутонием, присутствием радиоизотопов практически во всех компонентах экосистем и вовлечением их  в геохимические и трофические циклы миграции. Это обуславливает множественность путей внешнего и внутреннего облучения населения и создает риск для здоровья. Динамика радиационной обстановки в ближайшее время и на перспективу будет определяться радиоактивным распадом, миграцией радионуклидов и трасформацией форм их существования.