Ионизирующая радиация. Значение питания в профилактике и лечении радиационных поражений

Введение

Чем больше человечество проникало вглубь атома, чем больше овладевало энергией атомного ядра, тем грандиознее становились реальные плоды этого освоения для судеб цивилизации. Энергия расщепленного атома открыла человечеству реальную перспективу неограниченного прогресса и поставила под вопрос само существование жизни на Земле. 
Широкие масштабы мирного использования атомной энергии в ряде областей — энергетике, медицине, промышленности, исследовании космоса, а также сохраняющаяся угроза военного конфликта с применением ядерного оружия представляют потенциальную опасность для нынешнего и будущего поколений.

Взрывы  атомных бомб над Хиросимой и  Нагасаки ознаменовали появление призрака атомной гибели людей пашей планеты. 
За счет испытаний ядерного оружия пиковое значение индивидуальной дозы облучения населения достигло в 1963 г. В 1962-м масштабы ядерных испытаний в атмосфере были максимальными (70 взрывов суммарной мощностью около 200 мт). Уже через год во всем мире резко повысилось содержание радиопродуктов ядерного распада в продуктах питания. В результате в мышечной и костной тканях человека и животных оно возросло в А—8 раз, а в некоторых районах — более чем в 100 раз.

Очевидна  и необходимость защиты человека от воздействия ионизирующих излучений при ликвидации последствий аварий на АЭС. Авария на Чернобыльской АЭС с небывалой остротой обнаружила опасности, связанные с мирным использованием атомной энергии. Так, по состоянию на август 1986 г. в результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась большая часть сельскохозяйственных угодий внутри 30-километровой зоны и примерно 2 млн га за ее пределами. Накопление радионуклидов в почве и лесной подстилке будет оказывать длительное и интенсивное воздействие на уцелевших животных, а также активно подавлять прорастание семян и рост молодых растений. В связи с аварией на Чернобыльской АЭС произошло значительное увеличение радионуклидов в продуктах питания. В результате в 1986—1987 гг. в Москве и Московской области увеличилось содержание радионуклидов в продуктах питания. Источники загрязнения окружающей среды радионуклидами:

• испытания ядерного оружия;
• выбросы радиоактивных веществ предприятиями ядерной энергетики в атмосферу (АЭС, радиохимические заводы);
• предприятия ядерного топливного цикла (добыча, переработка уранового сырья, заводы по изготовлению твэлов);
• сбросы отходов атомных заводов в водоемы;
• хранение и захоронение радиоактивных отходов. Причины загрязнения: нарушения технологического процесса, ненадежность атомных установок, нарушения техники безопасности, пренебрежительное отношение к очистным сооружениям и правилам захоронения отходов и хранения радиоактивных веществ.

Ионизирующая  радиация

Ионизирующая  радиация представляет собой особый вид лучистой энергии, возбуждающей в облучаемой среде процесс ионизации. Источниками ионизирующего излучения  являются рентгеновские трубки, мощные высоковольтные и ускорительные  установки, но главным образом радиоактивные  вещества - естественные (уран, торий, радий) и искусственные (изотопы).

При распаде ядра радиоактивных веществ  испускают 4 вида излучения: α -, β -, γ -лучи и нейтроны.

- α-лучи - поток положительно заряженных частиц, обладающих большой массой (ядра томов гелия). Внешнее облучение а-частицами мало опасно, так как они проникают в тканы неглубоко, поглощаются роговым слоем эпителия кожи. Попадание а-излучателей внутрь организма представляет большую опасность, так как происходит непосредственное облучение клеток энергией большой мощности.

- β-лучи - поток частиц с отрицательным зарядом (электронов). B-лучи обладают большей проникающей способностью, чем а-лучи, их пробег в воздухе в зависимости от энергии составляет от долей сантиметра до 10-15 м, в воде, в тканях - от долей миллиметра до 1 см.

- γ-лучи представляют собой электромагнитные излучения высокой частоты. По своим свойствам они близки к рентгеновским лучам, но обладают меньшей длиной волны.

- Нейтроны - частицы, не имеющие заряда. Они обладают большой проникающей способностью. Под влиянием нейтронного облучения элементы, входящие в состав тканей (такие, как фосфор и др.), могут стать радиоактивными.

В сравнительно ранние сроки после  ядерного взрыва или аварии на атомных  реакторах наибольшую опасность для человека представляют 
йод-131, стронций-89, рутений-106 и другие радионуклиды, относительно быстро распадающиеся. В более отдаленные сроки активно воздействуют долгоживущие и хорошо растворимые в жидкостях организма стронций-90 и цезий-137. Именно комбинированное воздействие этих двух радионуклидов определяет характер поражения людей, находящихся на радиоактивно загрязненной территории. Радионуклиды реакторного происхождения характеризуются высокой биологической доступностью и токсичностью. В случае разрушения атомного реактора загрязнение внешней среды носит стойкий характер вследствие высокого содержания в ней долгоживущих радионуклидов. Радиоактивные продукты, образующиеся при ядерных взрывах, и реакторные продукты, поступившие во внешнюю среду, становятся источниками длительного (дистанционного, контактного) внешнего, а при поступлении в организм и внутреннего облучения.

В условиях пребывания на радиоактивно зараженной местности следует ожидать длительного облучения. В таких ситуациях наряду с внешним облучением радионуклиды могут поступать в организм ипгаляционно (в период выпадения и вторичного пылеобразований) и перорально (при потреблении загрязненной воды и пищи). Основное значение имеет пищевой путь поступления радионуклидов, особенно цезия и стронция.

Радионуклиды  загрязняют атмосферный воздух, водоемы, почву, продукты растительного и  животного происхождения. Эти продукты, а также дары природы, используемые в пищу (грибы, ягоды, лекарственные растения, дичь), являются переносчиками радионуклидов в организм человека. 
Большую опасность представляет загрязнение моря радионуклидами. Морская среда служит мусорным ящиком не только потому, что туда сбрасываются отходы атомных заводов, но и потому, что реки несут в них загрязненные воды, использованные для охлаждения реакторов и при производстве радиоактивных веществ. Жидкие отходы, обогащенные радионуклидами, могут поступать в открытую гидрографическую сеть, воды который применяются для технологического водоснабжения, рыборазведения, водопоя скота, орошения и т.п. Поведение радионуклидов в водоеме зависит от физико-химических свойств воды и ее состава. Так, слабая минерализация воды способствует более высокому накоплению радионуклидов гидробионтами, поэтому рыбы пресноводных водоемов накаливают их в десятки и сотни раз больше.

При радиоактивном загрязнении сельскохозяйственное производство не только является одной из наиболее уязвимых отраслей народного хозяйства, но и оказывает большое влияние на формирование радиационной обстановки. Поэтому потребление сельскохозяйственной продукции надо учитывать при оценке суммарной поглощенной дозы облучения населения, проживающего на территориях, прилегающих к АЭС и другим предприятиям ядерного топливного цикла.

Уровень загрязнения продуктов питания  зависит от интенсивности радиоактивных  выпадений, их биологической доступности  и почвенно- климатических условий, определяющих миграцию радионуклидов. 
В растения радионуклиды поступают вследствие непосредственного загрязнения (воздух, дожди, снег, ветер) и из почвы. 
Уровень задержки радиоактивных выпадений растительным покровом определяется их физическими свойствами и видом растений.

По  степени задерживания радионуклидов растения могут быть расположены в ряд: капуста — свекла — картофель — пшеница. Дальнейшая судьба задержанных частиц радионуклидов зависит от их растворимости и скорости удаления под действием дождя и других процессов. 
Растения поглощают из почвы только те радионуклиды, которые растворяются в воде. Интенсивность поступления радионуклидов в растения обусловлена типом почвы. Наименьший переход наблюдается в регионах, где преобладают черноземные почвы, а наибольший — в регионах с торфяноболотистыми почвами. Высокий коэффициент, перехода радионуклидов в растениях характерен также для песчаных почв. 
В организм животных радионуклиды в основном поступают с загрязненными кормами и водой. Накопление радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных и переход их в мясо, молоко и продукты их переработки зависят от физико-химических свойств радионуклидов, видовых и возрастных особенностей животных и их функционального состояния. 
Загрязнение радионуклидами пищевых продуктов происходит не только при их получении, но и в процессе переработки, транспортировки, хранения и реализации населению.

Основные  пищевые цепи миграции радионуклидов: атмосфера — растения — человек; атмосфера — почва — растения — человек; атмосфера — почва  — растения — животные — человек; атмосфера — водоемы — питьевая вода — человек; атмосфера — водоемы  — гидробионты — рыба — человек; сточные воды — почва — растения — человек; сточные воды — почва  — растения — животные — человек; сточные воды — гидробионты —  рыба — человек. Таким образом, радионуклиды двигаются из окружающей среды по пищевым цепям в организм человека.

Свойства  радионуклидов, поступающих из внешней  среды в пищевые продукты: несмотря на широкое различие в химической структуре, они обладают определенными общими физическими свойствами, которые увеличивают их потенциальную опасность для человека; загрязнения окружающей среды весьма устойчивы; способность радионуклидов накапливаться в пищевых продуктах; возможность радионуклидов распространяться в природной среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения (ветер, дождь, снег, реки); 
особенно опасны для здоровья человека сочетания различных радионуклидов и продуктов их обмена.

Воздействие радионуклидов на организм человека: 
а) Поступление радионуклидов в организм человека в незначительных количествах происходит с водой (примерно 5%) и с вдыхаемым воздухом в основном с пищевыми продуктами растительного и животного происхождения. Возможно поступление радионуклидов и через кожу.

б) Суммарный итог действия того или иного вида радиации на организм зависит от многих факторов: заряда, скорости и энергии частиц, линейной плотности ионизации. При оценке поражающего действия разных видов ядерных излучений на организм необходимо учитывать не только дозу, но и глубину проникновения радиации в ткани организма. Характер и интенсивность радиационных поражений обусловлены видом излучения, его дозой и продолжительностью облучения.

в) Прямое воздействие лучевого излучения характеризуется повреждением биологических молекул, нарушением внутриклеточного обмена веществ и гибелью клеток. Непрямое действие лучевого излучения на биологические молекулы осуществляется образующимися свободными радикалами и перскисными соединениями. Эти вещества, являясь сильными окислителями, повреждают клетки.

г) Наиболее чувствительными к ионизирующей радиации являются органы и ткани с интенсивно делящимися клетками. К ним в первую очередь относятся органы системы кроветворения, пищеварительной системы (слизистая оболочка тонкой кишки, желудка) и половые железы. В этих органах клеткам отпущено меньше всего времени на восстановление. Таким образом, ионизирующая радиация вызывает серьезные повреждения состава крови и целостности кровеносных сосудов, вследствие чего снижается число лейкоцитов, тромбоцитов, эритроцитов в крови. В результате возникают малокровие, кровоизлияния, кровотечения. Организм человека становится более восприимчивым к различным инфекционным заболеваниям.

д) Болезненные процессы, вызываемые ионизирующей радиацией, в зависимости от поражения могут проявляться в острой или хронической форме лучевой болезни. В аварийной ситуации возможно преимущественное воздействие ионизирующей радиации на отдельные области и органы организма. При таком неравномерном или частичном облучении клиника острой лучевой болезни возникает при продолжительном облучении относительно малыми дозами, превышающими предельно допустимые уровни. 
е)  Одна из характерных особенностей лучевых поражений состоит в том, что спустя весьма длительный срок после лучевого воздействия, в, казалось бы, полностью выздоровевшем организме возникают отдаленные последствия. К ним относятся: сокращение продолжительности жизни, высокая заболеваемость болезнями крови (лейкозы — рак крови), злокачественными опухолями щитовидной железы, легких, молочной железы и желудка, катарактами (помутнение хрусталика глаза), снижением плодовитости, расстройствами эмбрионального развития. Облучение организма беременной женщины оказывает сильное влияние на развитие плода: внутриутробная гибель его, выкидыши, разнообразные уродства развития.

Ввиду особой опасности для здоровья человека представляется целесообразным дать краткую биологическую характеристику долгоживущим радионуклидам, а именно стронция-90 и цезия-137. 
Радиоактивный стронций-90. Стронций накапливается в зеленых растениях, в частности в злаковых, в их зерне, и с хлебопродуктами поступает в организм человека. Через сено — корм коров — он попадает в их ткани. Поэтому молоко — второй после хлеба путь поступления стронция в организм человека. Радиоактивный стронций попадает в водоемы, оттуда поглощается водорослями, затем по пищевой цепи накапливаются рачками и другими мелкими водными животными, а затем рыбой. Таким образом, рыба, особенно ее скелет, — третий распространенный канал поступления радиоактивного стронция в организм человека. Наконец, важным источником стронция-90 являются овощи и плоды.

По  отложению радиоактивного стронция в мышцах и органах сельскохозяйственных животных можно расположить в ряд: крупный рогатый скот — овцы — куры. У взрослых животных стронций в мягких тканях накапливается в большем количестве, чем у молодых. Наибольшее накопление стронция-90 отмечается в костях, печени, почках, легких, минимальное — в мышцах и особенно в сале.

Радиоактивный цезий-137. Поступает в организм человека преимущественно с пищей растительного и животного происхождения. Источниками цезия-137 для человека могут быть хлеб, овощи, фрукты, мясо, рыба, молоко. По степени накопления цезия-137 растения можно расположить в ряд: ячмень — просо — пшеница — гречиха — фасоль — овес — картофель — бобы.

Радиоактивный цезий равномерно распределяется в  тканях и органах человека (что приводит к относительно равномерному их облучению), однако большая его часть концентрируется в мышечной ткани — 80% и лишь 10% в костях.

Профилактика  лучевых поражений

Проблема  радиозащиты в условиях неуклонно растущего радиоактивного фона и возможных аварий на многочисленных ядерных установках чрезвычайно актуальна. В современных условиях, когда в реакторах АЭС и хранилищах радиоактивных отходов сконцентрированы значительные количества радиоактивных веществ (как делящихся, так и их осколков), возможно развитие ситуаций, при которых большие территории могут оказаться загрязненными долгоживущими радионуклидами, а это значит, именно стронций-90 и цезий-137 в значительной мере определяют радиационную опасность не только в ближайшие, но и в отдаленные годы. Поэтому огромное значение приобретает проведение рационального комплекса организационно-технических и санитарно-гигиенических мероприятий.

К числу мер профилактики лучевых  поражений флоры и организма человека относятся:

а)  Надежность конструкции атомных реакторов на АЭС, исключающая возможность возникновения аварийных ситуаций, правильная эксплуатация их, строгое соблюдение всех правил техники безопасности на АЭС и заводах по переработке ядерного топлива, в том числе радиационной безопасности сточных вод.

б)  Систематический контроль за радиационной обстановкой в окружающей среде (атмосферном воздухе, водоемах, почве, растениях, продуктах питания),постоянная информация населения об уровнях радиации.

в)  Проведение профилактических агротехнических мероприятий: окультуривание пастбищ; внесение в почву калийных удобрений (уменьшение содержания в почве обменного калия повышает поглощение растениями радиоактивного цезия); внесение углекислых солей для нейтрализации почвы; увеличение содержания глинистых минералов в почве;

уменьшение  в почве количества органических веществ; перепашка естественных лугов с последующим залуживанием; известкование почв; перевод животных на стойловое содержание, увеличение в их рационе комбикормов и корнеплодов, исключение из их рациона трав первого укоса;

увеличение  в рационе животных доли грубых кормов.

г) Радиометрический контроль продуктов питания. Уровни загрязнения радионуклидами продуктов питания в каждом конкретном случае определяются радиационной обстановкой, т.е. интенсивностью радиоактивных выпадений, почвенно-климатическими условиями, агротехническими мероприятиями и биологической доступностью радионуклидов, от которой зависит их миграция по пищевым цепям. Поэтому важное значение приобретает дозиметрический контроль за уровнями загрязнения пищевых продуктов и бракеража продовольствия, загрязненного выше установленных нормативных уровней.

Во  всех случаях загрязнения радионуклидами выше допустимого уровня определением дальнейшей судьбы этих пищевых продуктов занимается санитарно-эпидемиологическая станция. Временное исключение из потребления продуктов питания, загрязненных молодыми продуктами ядерного деления, приводит к существенному снижению их загрязненности в результате распада короткоживущих радионуклидов. В случаях, когда партия пищевых продуктов признана негодной для пита- имя людей, она по решению ветеринарного надзора не может быть направлена на корм животных или в техническую утилизацию. Если пищевые продукты подлежат захоронению, то это оформляется санитарно-эпидемиологической станцией с указанием места и срока захоронения специализированной организацией.

д) Технологические способы обеззараживания пищевых продуктов, загрязненных радионуклидами. К числу этих способов относятся: промышленная переработка в другие продукты с применением очищающих технологий. Технологическая переработка пищевого сырья приводит к значительному снижению содержания радионуклеидов, удаляемых с малоценными в пищевом отношении отходами; промышленная переработка в продукты с малым среднесуточным потреблением; использование загрязненного пищевого сырья в качестве малых добавок при изготовлении составных пищевых продуктов; переработка в продукты длительного хранения.

е)  Кулинарные способы обеззараживания пищевых продуктов, загрязненных радиопуклеидами. Различают способы первичной (холодной) и вторичной (тепловой) обработки продуктов. Первый этап — механическая очистка, второй этап — вымачивание продуктов в чистой воде (в течение 2—3 часов). Несомненно, что правильная кулинарная обработка пищевых продуктов позволяет уменьшить содержание радионуклеидов в приготовленных блюдах.

Значение  питания в профилактике и лечении  радиационных поражений

Первый  способ защиты связан с назначением специальных радиозащитных веществ (радиопротекторы), к которым относятся препараты, содержащие цистеин, серотонин и др. Радиопротекторы назначаются лицам, работающим с источниками ионизирующих излучений при строгом контроле врачей и обычно в явно аварийной ситуации. Однако широкое применение подобных средств связано с известным риском ввиду высокой токсичности препаратов и невозможностью применения их в течение длительного времени, которое требуется большим группам людей, проживающих в условиях радиоактивного воздействия.

Наиболее  перспективен поиск алиментарных радиопротекторов, естественных и безопасных для здоровья людей. И здесь трудно переоценить значение питания в профилактике и лечении радиационных поражений. Защитную роль пища нашла свое обоснование в многочисленных экспериментальных и клинических исследованиях, в комплексном лечении больных острой или хронической лучевой болезнью. Несомненно, количественный и качественный состав рациона питания определяется радиационной обстановкой и в соответствии с ней изменяется. 
Напомним, что облучение организма вызывает серьезные расстройства пищеварения и различных обменных процессов. В органах пищеварения возникают следующие изменения: поражения слизистой оболочки тонкой кишки (нарушения процессов всасывания питательных веществ, усиление потерь воды и минеральных солей), расстраиваются секреторная и двигательная функция желудка (в частности, снижается выделение желудочного сока), нарушается функциональная деятельность печени и поджелудочной железы, изменяются свойства кишечной микрофлоры, представители которой из друзей превращаются во врагов. 
Таким образом, большое значение приобретают меры по охране чистоты внутренней среды организма человека. «Мы глубоко убеждены, что важным интегральным критерием мер защиты пищи, направленных на предупреждение болезней, должны быть показатели химической чистоты внутренней среды организма человека, ее свободы от чужеродных, особенно стойких, веществ. Следует признать, что накопление во внутренних средах организма всякого стойкого, постороннего вещества крайне нежелательно, а в ряде случаев опасно», — считает академик А. Покровский. Вместе с тем наш организм располагает некоторыми средствами защиты от лучевых воздействий. К ним можно отнести группу веществ природного происхождения (витамины), ферменты, нуклеиновые кислоты. Многие растительные фенольные соединения, аминокислоты, некоторые углеводы и липиды. С другой стороны, в живых клетках всегда есть биологически активные вещества, обладающие противолучевым действием, среди которых глютамип и другие тиоловыс соединения, биогенные амины. Внутренние противолучевые ресурсы организма обеспечивают также вещества — антиоксиданты, замедляющие или останавливающие реакции свободно-радикального окисления и, следовательно, уменьшающие образование радиотоксинов.

Несомненно, что профилактическая направленность лечебно-профилактического питания не может быть обеспечена без соблюдения основных принципов рационального сбалансированного питания.

В пищевых продуктах содержатся питательные и биологически активные вещества, которые обезвреживают токсическое действие ксенобиотиков, в том числе радионуклеидов.

Радиационные поражения сопровождаются серьезными нарушениями различных видов обмена веществ. В результате в организме человека возникает дефицит ряда важных питательных веществ (белков, витаминов, минеральных солей), что, в свою очередь, усугубляет тяжесть течения радиационных поражений. Поэтому устранение этого дефицита путем введения необходимых питательных веществ является основой лечебно-профилактического питания.

Особенности питания против лучевого поражения:

-обильное питье при аварийных ситуациях, желательно с использованием натуральных соков овощей и плодов с мякотью, полученных в благоприятных зонах;

-использование  высокоминерализованных минеральных вод, особенно гидрокарбопатных и кальциево-магниевых;

-для связывания радионуклеидов и выведения их из организма в рацион следует включать продукты, богатые серосодержащими аминокислотами (творог, сыр, молочные напитки, рыба, тощие сорта мяса, бобовые, гречневая крупа);

- увеличение доли растительных жиров, богатых ненасыщенными жирными кислотами;

-для профилактики лучевых поражений в рацион питания надо включить продукты с высоким содержанием липотропных веществ (творог, печень, яйца, молоко, рыба, нерафинированные растительные масла и др.), которые стимулируют жировой обмен веществ, вредных для организма;

- увеличение содержания в рационе растительных волокон (клетчатки, пектинов), обеспечивающих нормальную моторику кишечника и способствующих выведению радионуклеидов из организма (капуста, морковь, свекла, горох, тыква, баклажаны, фасоль, сливы, яблоки, орехи, малина, смородина, крыжовник, пшеничные отруби, изюм, клубника, урюк, инжир, черника, овсяная и гречневая крупы и др.);

-повышение содержания в рационе солей калия и кальция, способствующих выведению радионуклеидов цезия и стронция вследствие конкурентных отношений между ними. Хорошим источником легкоусвояемого кальция и полноценного белка являются молоко и молочные продукты, а калием богаты овощи, фрукты и ягоды;

-показаны пищевые продукты, богатые солями магния, ускоряющими выведение радионуклеидов из желудочно-кишечного тракта (отруби пшеничные, яйца, скумбрия, овсяная, гречневая и перловая крупы, пшено, фасоль, горох, салат, укроп, петрушка, чернослив, урюк и др.);

-в целях предупреждения развития малокровия (анемии) в рацион питания следует включить продукты, богатые железом (печень, свиная, говяжья, язык говяжий, мясо кролика и индейки, гречневая, ячневая, овсяная крупы, пшено, скумбрия, горбуша, яйца, персики, айва, яблоки, хурма, груши, сливы, абрикосы, шпинат, черника и др.);

-включение в рацион питания продуктов, содержащих кобальт, марганец, медь, которые принимают участие в процессе кроветворения (пшеничный хлеб, печень, рыба, творог, гречневая и овсяная крупы, свекла, редька, капуста, помидоры, бобовые, грибы, клубника, земляника и др.);

-повышение содержания селена в рационе питания (пшеница, хлеб, мясные, молочные и океанические продукты);

-использование в питании морепродуктов (крабов, креветок, морских гребешков, кальмаров, морской капусты), содержащих йод, медь, цинк и серосодержащие аминокислоты;

-повышенное содержание в рационе витаминов, особенно обладающих антиоксидантними, антиокислитсльными свойствами (С, Р, В2, В6, РР, А, Е, фолиевая и паптотеновая кислоты).