ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2021
Просмотров: 2937
Скачиваний: 13
Поэтому в районах Крайнего Севера в нашей стране, а также в Скандинавских странах, США и Канаде отмечается повышенная концентрация 210РЬ и 210Ро в пищевых цепочках и организме человека. Повышенное поступление свинца-210 и полония-210 связано с пищевой цепочкой лишайник—олень—человек. Оленина является основным источником мяса для оленеводов и коренных жителей этих районов, а из-за длительного выпаса оленей на пастбищах с лишайниками, характеризующимися интенсивным накоплением свинца и полония, мясо оленей отличается высокой концентрацией этих радионуклидов. Главным путем перехода РЬ и Ро в лишайники, не имеющие корневой системы, является поступление из воздyxa. Вследствие большой сорбционной способности фитомассы лишайников, экспонированной к содержащимся в воздухе свинцу и полонию, и большой продолжительности жизни лишайников (свыше 300 лет), они характеризуются высокой концентрацией 210РЬ и 210Ро. Период полуочищения лишайников от этих изотопов, по расчетам, равен 7 годам, т. е. эти радионуклиды выводятся очень медленно (2,37).
Олень потребляет ежесуточно 3—4 кг лишайников, что приводит к поступлению в его организм около 10 нКи 210РЬ и 210Ро. Концентрация этих изотопов в скелете оленя колеблется соответственно в пределах 1,5—5,8 и 2,0—5,0 нКи/кг сырой массы. Количество полония в оленине в зависимости от сезона может изменяться в четыре раза, достигая минимума ранней осенью, когда помимо лишайников в рационе значительное место занимают другие корма.
Поступление свинца в рацион коренных жителей в районах Крайнего Севера превышает переход этого радионуклида для регионов с «нормальным» пищевым поступлением не очень значительно, а для полония оно больше в среднем в десять раз (среднее поступление 210Ро на Крайнем Севере с пищевыми продуктами принимается равным 100 пКи/сут). В крови, плаценте и гонадах коренных жителей Крайнего Севера концентрация свинца и полония в 2—12 раз выше, чем у жителей Западной Европы (1,38).
Очень большое количество 210РЬ и 210Ро содержится в съедобных частях водных организмов: в мышцах рыб и моллюсках. Если роль этих пищевых продуктов в рационе значительна (как, например, в Японии), то общее поступление этих радионуклидов в организм человека существенно выше.
Радон
выделяется из почвы практически по всей
поверхности земли. Хотя радон в 7,5 раз
тяжелее воздуха, он выталкивается на
поверхность избыточным давлением из
недр. Средние мировые значения объемной
активности радона в наружном воздухе
на высоте 1 м от поверхности земли
составляют от 7 до 12 Бк/м3 фоновое
значение). На территориях с насыщенными
радоном грунтами эта величина может
достигать 50 Бк/м3.
При возведении здания участок поверхности
земли изолируется цоколем или фундаментом
здания от окружающего пространства.
Поэтому радон, выделяющийся из залегающих
под зданием грунтов, не может свободно
рассредоточиваться в атмосфере, и
проникает в здание, где его концентрация
в воздухе помещений становится выше,
чем в наружном воздухе(рис.15).
Основную
часть дозы человек получает с вдыхаемым
воздухом, особенно в непроветриваемых
или плохо проветриваемых помещениях.
В зонах с умеренным климатом концентрация
радона в закрытых помещениях в среднем
примерно в 8 раз выше, чем в наружном
воздухе (78).
Рис
15. Пути проникновения радона в жилой
дом (125).
Максимальная
концентрация радона наблюдается в
подвалах и на первых этажах зданий. При
измерениях уровня радона в городах
Республики Беларусь установлено, что
в отдельных подвальных помещениях
концентрация радона превышает
санитарно-гигиеническую норму в 7 раз,
в полуподвальных - в 2,5 раза и на первых
этажах - в 1,5-2,5 раза.
Наиболее
распространенные строительные
материалы (дерево, кирпич и бетон)
выделяют относительно немного радона.
Гораздо большей удельной радиоактивностью
обладает гранит. Использование в
изготовлении строительных материалов
отходов производства аллюминия (кирпич
из красной глины), черной металлургии
и побочных продуктов переработки
фосфорных руд: кальцийсиликатный шлак
(при производстве бетона) и фосфогипс
(при изготовлении строительных блоков,
сухой штукатурки, перегородок и цемента)
приводит к увеличению концентрации
радона в строениях (рис.16).
Рисунок 16. Соотношение доз облучения, связанных с радоном (126).
Выделения радона из поверхностных водных источников, а также из сжигаемых в котлах дизельного топлива или природного газа, обычно пренебрежимо малы. Однако радон хорошо растворяется в воде, поэтому высокое содержание радона может быть в воде, подаваемой в здания непосредственно из скважин глубокого заложения. Эксперты Международного агентства по исследованию рака [ICRP,1994] считают, что из воды в здания поступает до 20% радона. Вода является одним из источников обогащения радоном жилых помещений. Концентрация его в воде из глубоких колодцев или артезианских скважин может достигать 100 млн Бк/м3. При кипячении воды радон в значительной степени улетучивается, поэтому основную опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие с вдыхаемым воздухом.
Радон может поступать в жилые помещения и с природным газом. При его переработке и хранении большая часть радона улетучивается, но концентрация радона в помещении может заметно возрасти, если кухонные плиты, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой. Поэтому необходимо часто проветривать помещения, особенно кухни и ванные комнаты (Рис.17).
Рисунок 17. Накопления радона в различных помещениях (127).
Следует отметить, что в некоторых курортных городах, известных своими радиоактивными источниками, таких, как Цхалтубо, Хмельник, Пятигорск, Белокуриха в СССР, Баден-Баден, Висбаден в ФРГ, Брамбах в Германии, Масутами-Спрингс в Японии и других, уровень радона значительно выше средних значений, но именно это привлекает миллионы туристов ежегодно (100,5).
Семейство Тория. Вторым после урана широко распространенным естественным радионуклидом является торий-232 (Т1/2=14 млрд лет). Сам торий является альфа-излучателем, однако в зонах его распространения естественный радиоактивный фон повышается за счет электронов, испускаемых дочерними продуктами распада.
Из дочерних продуктов распада наиболее долгоживущими является радий-228 (Т1/2=6,7 лет) и торий-228 (Т1/2=1,9 года). Остальные продукты распада (актиний-228, радий-224, радон-220, полоний-216, свинец-212, висмут-212, тулий-208) короткоживущие, их период полураспада составляет от нескольких часов до нескольких секунд. Торий встречается и в виде крупных месторождений, и в рассеянном состоянии во всех породах и водах. Его повышенное содержание обнаружено в Бразилии (штаты Эспириту-Санту и Рио-де-Жанейро), в Индии (штаты Керала и Тамилнад), в горных районах Франции, Нигерии, Ирана, Италии, Мадагаскара; в почвах 33 штатов США и зоны малого Кавказа и Азербайджана. В приземном слое атмосферы концентрация тория сильно колеблется в зависимости от ее запыленности (4).
Из горных пород и почв торий-232 и продукт его распада радий-228 путем выщелачивания поступают в воду. Из почвы торий в небольшом количестве поступает в растения. Исследования, проведенные в Белоруссии, показали, что наилучшими аккумуляторами тория-232, содержащегося в поверхностном слое, являются черника, вереск и лишайники. Среди животных максимальное содержание тория зафиксировано в наземных моллюсках. Среди пищевых растений наиболее активно накапливают торий помидоры, далее следуют огурцы, сахарная свекла, горох, капуста и столовая свекла. В организме человека торий накапливается в костной и мягких тканях (58).
В морской воде торий-232 присутствует в очень малой концентрации, однако, морские организмы накапливают его в значительном количестве. Например, коэффициенты накопления (отношения концентрации в организме к концентрации в воде) для разных типов планктона колеблются от 560 до 1400. Торий при распаде выделяет инертный радиоактивный газ торон-222, который в настоящее время называется радон-222 и его поведение в среде аналогично описанному выше.
Семейство актиния (урана-актиния) начинается с урана-235 (Т1/2=0,7 млрд лет) и заканчивается стабильным свинцом-207. Среди продуктов распада, большинство из которых являются короткоживущими, встречаются два долгоживущих изотопа: протактиний-231 (Т1/2=32760 лет) и актиний-227 (Т1/2=21.772 года). Первый является α-излучателем, второй - β-излучателем. Содержание в земной коре крайне невелико, поэтому представители данного семейства не оказывают заметного слияния на биосферу.
В
се
три радиоактивных семейства связаны
между собой (рис.18).
Рисунок 18. Сотношение различных естественных источников облучения (128).
-
ПРИРОДНЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН И ЭВОЛЮЦИЯ (по Кузьмину, 1991)(55)
Согласно гипотезе А.И.Опарина и др., возникновению жизни на Земле предшествовал длительный период абиогенного синтеза простых и высокополимерных веществ, на основе которых произошел переход от неживого к живому. Речь идет о веществах, в основе которых лежит углерод. Только углерод, благодаря своим уникальным свойствам, способен образовывать линейные и пространственные каркасы углеродных цепей, а также прочные ковалентные связи с водородом, азотом и кислородом. Углеводороды, ставшие источником углерода, могли образовываться в результате геологических процессов в большом количестве. Но для синтеза веществ, предшествующих образованию жизни, необходимы мощные источники энергии, т.к. сами по себе углеводороды достаточно инертны. Согласно традиционным представлениям, таким источником явился коротковолновый ультрафиолет. Но существует гипотеза о том, что ведущую роль в нарушении инертности углеводородов сыграла ионизирующая радиация. Предполагается, что эволюция шла не по всему земному шару одновременно, а была приурочена к разломам земной коры, где возникали источники ионизирующих излучений значительной мощности. Ионизирующее излучение обладает самой большой энергией, значительно превышающей энергию любой химической связи. Таким образом, образовывались свободные радикалы, обладающие свободными валентностями и имеющие высокую реактивность, давая богатый материал для последующего синтеза аминокислот, полипептидов, нуклеотидов. Не меньшую роль играла ионизирующая радиация естественного радиационного фона и в дальнейшей эволюции живых организмов. Как известно, мутации, изменения структуры ДНК и связанное с этим изменение свойств организма дают исходный материал для последующего естественного отбора – основного фактора эволюции жизни. Мутагенное действие ионизирующего излучения было открыто у нас в стране в 1925 году советскими учеными Г.А.Надсоном и Г.С.Филипповым.
Естественно, встал вопрос: какой вклад ионизирующая радиация окружающей нас среды вносит в естественно наблюдаемый темп спонтанного мутагенеза?
Исходя из данных различных лабораторных экспериментов, естественный фон радиации может вызывать до 25% общего числа спонтанных мутаций.
Если мы примем во внимание, что в первый миллиард лет развития простейших форм жизни радиоактивный фон был выше современного, а временами (на протяжении десятка тысячелетий) из-за вспышек сверхновых звезд повышался в сотни, а может быть, и в тысячи раз, то нам будет ясно, что вклад радиации как постоянно действующего мутагенного фактора, в начальный период эволюции трудно переоценить. Весьма вероятно, что первичные формы жизни, еще эволюционно не выработавшие современных систем защиты и восстановления генетических структур от мутагенного действия радиации, были значительно радиочувствительней, чем современные виды, что также повышало роль этого фактора в развитии жизненных форм.
Чтобы получить правильное представление о роли ионизирующей радиации в эволюции жизни на нашей планете, нельзя забывать, что радиационная обстановка претерпевала значительные изменения и во времени (2,5 млрд лет) и в пространстве нашей планеты. По-видимому, с этим были тесно связаны вспышки повышенной мутабильности, ведущие к усиленному новому видообразованию и вымиранию видов, не выдерживающих высоких уровней радиации.
На основании своих обширных ботанико-географических исследований Николай Иванович Вавилов пришел к выводам, что видообразование как диких, так и культурных растений приурочено к определенным регионам земли, что в прошлом оно происходило не равномерно в пространстве, а было локализовано в определенных мировых центрах. В своей работе «Ученые о происхождении культурных растений после Дарвина» Н. И. Вавилов пишет, что, рассматривая вопрос об эволюции видов с географической точки зрения, Дарвин без колебания пришел к признанию связи возникновения видов с определенной единой областью. Систематизируя огромный материал своих экспедиций, Н.И.Вавилов дает географическую картину первичных областей видообразования и подчеркивает, что эти области приурочены преимущественно к горным и предгорным районам. Если сравнить карту месторождений урана с картой, на которую нанесены центры происхождения культурных растений, то можно наблюдать ряд совпадений, которые, по-видимому, не случайны. Особенно оно впечатляет в Центральной и Южной Америке. Вавилов выявляет центр видообразования в Центральной Америке — горный южномексиканский, и мы видим, что как раз в этом районе расположены крупные урановые провинции Лайв-Ок, Карнс, Буэна-Виста, Британской Колумбии и Сьерра-Пена-Бланка.
В Южной Америке Н. И. Вавилов отмечает три центра видо-образования, приуроченные к Андийскому хребту, по которому расположены урановые провинции Сантадер в Колумбии, Сьерра-Пампа в Аргентине, в Чили, Альтиплано в Боливии. С урановыми провинциями совпадают и центры видообразования в Иране, Афганистане, Пенджабе, южных отрогах Гималаев, северо-западной Индии. Конечно, не следует думать, что повышенная радиоактивность была единственной причиной бурного видообразования в перечисленных районах, но все, что мы знаем о влиянии ионизирующей радиации на мутагенез, полиплоидию, иммунную несовместимость при гибридизации, делает весьма вероятной гипотезу о значительном вкладе ПРФ в видообразование и эволюцию на нашей планете.
К интересным выводам о роли ионизирующих излучений в эволюции приходит С. Г. Неручев после детального исследования накопления урана в осадочных породах в различные палеонтологические эпохи. На основании этих исследований и широкого анализа данных палеонтологии Неручев утверждает, что в течение миллиардов лет эволюции жизни в среде обитания в связи с изменениями тектономагматической активности, развитием рифтовых систем, изменениями климата возникали эпохи повышенного содержания урана на поверхности Земли и в водах Океана. Наиболее мощными радиоактивными эпохами были поздний девон—ранний карбон; поздняя юра—ранний мел; поздний карбон; поздний мел; поздняя пермь; средний—поздний эоцен.
Рис. 19. Сопоставление крупных урановых месторождений (1) (129) с выявленными Н.И.Вавиловым очагами видообразования (2) (127).
Как же отражалось повышение концентрации урана в водах Океана на живых организмах? Анализ литературы и собственные исследования позволили нам утверждать, что небольшие дозы радиации оказывают стимулирующее действие на размножение и развитие многих простейших организмов. Поэтому начало эпохи уранонакопления знаменовалось усиленным размножением фито- и зоопланктона, увеличением биомассы Океана.
Одновременно с размножением живые организмы поглощают, концентрируют в себе урановые соли из окружающей среды, что ведет к их еще большему облучению, сопровождающемуся усиленным мутагенезом.
Как проследил С. Г. Неручев, эпохи уранонакопления характеризуются усиленным видообразованием. В связи с этим он пишет: «Представления Ж. Кювье о наличии в истории Земли кратковременных революционных эпох значительного изменения органического мира в принципе оказываются правильными. Ж. Кювье был прав не только относительно революционных переворотов, приводивших к значительной смене фауны и флоры, но и совершенно правильно указал три из них — позднепермский, позднеюрский и позднеэоценовый, т. е. как раз периоды бурного уранонакопления.
Дальнейшая концентрация урана в живых организмах приводила к повышению их облучения, что неминуемо должно было привести к массовому вымиранию этих организмов, богатых ураном. Благодаря этому осадочные породы, образующиеся после вспышки уранонакопления в водах Океана, характеризутся одновременно увеличивающимся содержанием урана и органического вещества, что и было прослежено С. Г. Неручевым.
Таким образом, неравномерность развития органического мира, отмечавшаяся в работах наших крупных ученых — В. И. Вернадского, Л. С. Берга, В. В. Меннера и др., находит рациональное объяснение в свете неравномерных эпох повышения радиоактивности на нашей планете.
Следует отметить еще одно важное обстоятельство, связанное с меняющимся радиоактивным фоном Земли и образованием новых форм жизни. В настоящее время радиобиологи проследили тесную связь между радиоустойчивостью организма и его способностью выживать в неблагоприятных условиях среды. С другой стороны, показано, что длительное нахождение организмов в среде с повышенной радиоактивностью ведет к появлению радиоустойчивых форм. Отсюда неизбежен вывод, что в эпохи повышенной радиоактивности должно было идти не только массовое вымирание радиочувствительных форм, но и образование новых радиоустойчивых, причем последние могли завоевать новые ареалы жизнеобитания с менее благоприятными условиями, будучи более резистентными к этим условиям.