Александр И. Глущенко, Ph.D, Игорь И. Сусков, Ph.D., M.D.,Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова Российской Академии наук, 117809, Россия , Москва, ул. Губкина,3 (E-mail:suskov@vigg.ru, a-glushchenko@mail.ru, fax:7-495-135-12-89, phone:7-495-132-89-62. Сайт в Интернете: www.rtg-risk.narod.ru).
Лариса С.Балева, профессор медицины, Алла Е.Сипягина, Ph.D., M.D., Федеральный Детский Центр Противорадиационной Защиты Детей, Москва, Талдомская ул., 4 (E-mail: lbaleva@pedklin.ru).
Константин П.Чечеров, ведущий научный сотрудник, РНЦ «Курчатовский институт», Москва, пл. Курчатова,1.
Аннотация
Комплексный анализ радиационно-экологических и медико-генетических последствий Чернобыльской катастрофы, произошедшей 26 апреля 1986 года, продемонстрировал беспрецедентные последствия, которым подвергаются многие страны и народы даже спустя 20 лет. Существует очень аргументированное мнение, что реальный аварийный чернобыльский выброс существенно превысил официально принятую величину 50 миллионов Кюри (или 3,5 % от полного содержания топлива в реакторе РБМК-1000). Как считают авторы доклада, ядерный взрыв Чернобыля выбросил не менее 85% топлива из шахты реактора. Это соответствует выбросу приблизительно одного миллиарда трехсот миллионов Кюри (1,3 Млрд.Кu). Шахта реактора пуста.
За 20-летний период времени после катастрофы выброшенные трансурановые элементы, особенно Pu-239, трансформировались в дочерние радионуклиды (Am-241), которые имеют относительную биологическую эффективность 10~20 и накапливаются в окружающей среде. Этот процесс показывает, что негативные последствия будут нарастать. Поэтому необходимо осуществлять комплексный радиационно-экологический и медико-генетический мониторинг в зонах повышенного риска. Большой опыт в области радиационно-экологического мониторинга имеет Германия.
Продолжительный медико-генетический мониторинг регистрирует возрастающие соматические заболевания наряду с растущим уровнем хромосомного мутагенеза и феноменом «индуцированной геномной нестабильности». Состояние здоровья и генофонда может быть оценено по комплексному анализу функциональных показателей состояния организма и генетико-иммунологическим данным.
Вышеупомянутая работа позволяет дать комплексную оценку риска для здоровья обследуемой локальной человеческой популяции, поскольку она обнаружила скрытые пре-морбидные функциональные нарушения принципиальных систем и органов, степень повреждения организма. Также она определила состояние стабильности генома соматических клеток, иммунодефицит, величину поглощенной дозы по частоте хромосомных аберраций. На основе этих данных может быть дан генетический прогноз здоровья обследуемых персон и их потомков.
В целом, полученные результаты формируют основу популяционной диагностики функциональных и гено/иммунотоксических эффектов в современных поколениях в зависимости от величин поглощенных доз и уровней радиоактивности. Это важно для научно-обоснованной разработки профилактически-реабилитационных мероприятий и обеспечения генетико-экологической безопасности населения, проживающего на загрязнённых территориях.
Вышеупомянутое подтверждает необходимость создания Европейской сети эколого-генетического мониторинга с Интернет-трансляцией информации по радионуклидному составу и уровням хромосомных/геномных аберраций у лиц, проживающих на загрязнённых территориях, с представлением прогнозов по национальному телевидению для «общественного контроля». Принимая во внимание, что основная часть территории Западной Европы загрязнена радионуклидами Cs-137(T 1/2 ~ 30 лет), актуальность проблем создания общеевропейской сети эколого-генетического мониторинга возрастает с каждым годом. Кроме того, растущая вероятность «радиационного терроризма» также должна быть принята во внимание.
Одна из наиболее острых проблем сегодня - получение объективной информации о состоянии биосферы Земли и генетического фонда её населения в эпоху глобальных техногенных катастроф и тотального радиоактивного загрязнения очень больших территорий, вызванного этими катастрофами.
Типичный пример подобной ситуации - Чернобыльская катастрофа, произошедшая 26 апреля 1986 года, беспрецедентные последствия которой подвергли воздействию многие страны и народы.
Нобелевский лауреат профессор Г.Меллер, который открыл мутации, индуцированные рентгеновским облучением, сказал ещё 40 лет назад: «Невозможно сделать ужасную ошибку, рассматривая человека как такой вид, который способен долгое время процветать, подвергая свою эмбриональную плазму воздействию радиации. Эмбриональная плазма представляет собой неоценимое сокровище, не подлежащее восстановлению. Она уже подвержена такой изменчивости, которая существует на пределе допустимого. В этих условиях первая задача человека, контактирующего с радиацией, есть защита самого себя».
Известные русские учёные, такие, как Владимир Вернадский, Николай Тимофеев-Ресовский, Николай Дубинин уже давно и неоднократно предупреждали об опасности безответственного отношения к ядерной энергии и серъёзных последствиях повышения радиационного фона на больших территориях для проживающего населения и их потомков (1). Однако их предупреждения были в значительной степени проигнорированы. Реакторы канального типа РБМК-1000, разработанные в СССР для введения в большую атомную энергетику, требовали существенной доработки, в первую очередь, в отношении повышения их безопасности. Это было сделано только после Чернобыльской катастрофы.
Взрыв 4-го блока Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года произошёл вследствие процесса «разгона реактора на мгновенных нейтронах деления», который, по мнению авторов доклада, идентичен процессу ядерного взрыва. По свидетельствам ряда научных публикаций, в частности, самих конструкторов реактора РБМК-1000 ( 2), в результате наложения двух однонаправленных цепных реакций - деления урана-235 и резкого роста паросодержания в реакторном пространстве - мощность реактора в течение нескольких секунд увеличилась в сотни раз, т.е.произошел его разгон на мгновенных нейтронах со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Как указано в работе специалистов РНЦ «Курчатовский институт» (3), в результате взрыва была выброшена значительная часть ядерного топлива, т.к.активная зона отсутствует в шахте реактора. Не только разгерметизация, но также полное расплавление и частичное испарение топлива имели место в процессе взрыва, поскольку температура в отдельных точках внутри реактора достигала 40 000 градусов Цельсия, давление - 2 000 атмосфер.
Необходимо подчеркнуть, что наземный тип взрыва Чернобыльского реактора со слабо-обогащенным топливом принципиально отличается от высотного взрыва атомной бомбы с высоко-обогащённым ураном-235 в Хиросиме в августе 1945 года.
Характерная особенность Чернобыльского взрыва - выброс большого количества радионуклидов (по цезию - 137, как считают специалисты, до тысячи раз больше чем в Хиросиме), рассеянных на огромных территориях. Именно физические процессы, произошедшие внутри разрушенного реактора, определили возвышение факела радиоактивных благородных газов и мелко-дисперсных аэрозолей на большую высоту с последующим переносом практически по всему Северному полушарию Земли.
Общеизвестно, что первые выпадения от Чернобыльского взрыва в Западной Европе были зафиксированы в Швеции утром 28 апреля 1986 года. Специалисты лаборатории в Стадсвике не только определили радионуклидный состав выпадений и приблизительное время мощного выброса, но также экспериментально доказали наличие «горячих частиц» и трансурановых элементов среди этих радионуклидов. Как хорошо известно, они имеют высокую радиотоксичность и представляют высокую биологическую опасность для человека.
Оценки, выполненные этими специалистами, показали, что не только основная часть «летучих» радионуклидов (I-131, Cs-137, Te-132), но также и значительная часть «нелетучих», таких как Ru-106, Sb-125, Ce-141 и 144, Тз-239 и другие, вышла в окружающую среду (4). Округлая форма «горячих частиц», по мнению шведских специалистов, есть доказательство процесса расплавления топлива в активной зоне реактора РБМК-1000. Экспериментальные исследования выпадений чернобыльских радионуклидов на терииториях американских штатов Невада и Калифорния в мае 1986 года подтвердили эту точку зрения (5).
Двадцать лет прошло после Чернобыльской катастрофы. Почти шестьдесят лет прошло после захоронения трёхсот тысяч тонн химических боеприпасов на дне Балтийского моря, в непосредственной близости от Европейского побережья (6,7). Последствия взрыва в Чернобыле, как и последствия выхода ядовитых газов из затопленных боеприпасов реально наблюдаются уже сегодня. Проблема экологической безопасности очень остра для Европы в целом (8,9). Завтра может быть поздно. Необходимо подчеркнуть, что сегодня существует план прокладки газопровода по дну Балтийского моря между Россией и Западной Европой именно через места захоронений химических боеприпасов.
По мнению известного специалиста в области радиационной медицины, почётного профессора Калифорнийского университета Джона Гофмана, «исследования радиационных последствий Чернобыльской катпастрофы важны для всего населения Земли. Если эти исследования будут плохо спланированы или их результаты будут искажены, это обернётся несчастьем для очень многих людей. Мы не должны преувеличивать опасность, но и преуменьшать её непозволительно» (10).
Радиоактивное облако Чернобыля прошло над Европой, Северным полушарием Земли и дважды было зафиксировано на территории США (5). В истории человечества возникла уникальная ситуация, когда огромные контингенты населения оказались перед реальной опасностью воздействия долгоживущих радионуклидов на неограниченный промежуток времени (8-10). Пренебрежение экологическими проблемами неминуемо ведёт к катастрофическим последствиям для общества.
Другая наглядная демонстрация этого тезиса - приближающаяся региональная/глобальная экологическая катастрофа в Балтийском море и прилегающих к нему странах. 300 000 тонн германских химических боеприпасов были затоплены союзниками (США, Великобританией и СССР) после Второй Мировой войны в 1947 году в южной части Балтийского моря и его проливов. Вследствие процесса коррозии металла в морской воде интенсивный выход ядовитых газов (иприта, люизита и др.) в окружающую среду начнётся в ближайшем будущем. Это вызовет загрязнение морской флоры и фауны, отравление населения Европы, прежде всего, стран Северной и Центральной Европы (6,7).
Влияние низко-интенсивной радиации от рассеянных радионуклидов и химических токсикантов на людей и экологическое здоровье становится мировой проблемой.
Хромосомные аберрации в лимфоцитах крови количественно наиболее точны из всех радиобиологических реакций организма человека (11) Выполняя иммунно-защитные функции, лимфоциты крови циркулируют по всему телу и практически всегда подвергаются ионизирующему излучению от радионуклидов и воздействию от химических токсикантов, проникающих внутрь организма. Поскольку 99,8% Т-лимфоцитов находятся в пре-ДНК синтетической фазе G0, то первоначальные хромосомные повреждения сохраняются в лимфоцитах долгое время (месяцы, годы) и могут быть обнаружены как аберрации при стимуляции PHA- антигенами in vitro.
Долгосрочный цитогенетический мониторинг рабочих ядерных и химических предприятий, локальных человеческих популяций в зонах захоронения радиоактивных отходов и на радиоактивно-загрязнённых территориях обнаружил, что уровень и спектр индуцированных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови коррелирует с типом, дозой и продолжительностью облучения (12).
Высокий уровень аберраций спектра хромосом был обнаружен у многих людей после однократного (аварийного) и многократного (ликвидаторы Чернобыльской аварии) внешненго облучения g- или g-n - радиацией (13).
Повышенный уровень аберраций в хромосомном спектре и редкие мультиаберрантные клетки были обнаружены после продолжительного/хронического смешанного внешнего/внутреннего облучения низкими дозами g/b/a от радионуклидов у жителей загрязнённых Чернобылем регионов, жителей территории Алтайского края с радиоактивными выпадениями в результате ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне и зон радиоактивных отходов вблизи Челябинского и Томского атомных предприятий (14,15).
Повышенные уровни хромосомных и геномных аберраций были обнаружены у жителей Усть-Каменогорска, подвергшихся воздействию индустриальных радиохимических отходов - солей тяжелых металлов (свинец, цинк, бериллий, уран и другие трансурановые элементы) (12).
Повышенный уровень аберраций в хроматидном спектре был обнаружен как результат продолжительного профессионального контакта с синтетическими резинами (поливинилхлорид, эпоксид, фенолформальдегид) и их мономерами у рабочих Владимирского резинового завода(16).
Радиационная генетика твердо установила, что ионизирующее излучение не имеет минимальных пороговых доз: попадание радиационного кванта в уникальную генетическую структуру (ДНК, хромосома) может вызвать её разрыв и, как следствие этого, - хромосомные аберрации/генные мутации (Н.В.Тимофеев-Ресовский). ОБЭ (относительная биологическая эффективность) высоко-ионизирующих a-частиц в 10-20 раз выше чем ОБЭ низко-ионизирующих g -лучей (17).
Существует очень твердое доказательство того, что выход хромосомных аберраций (U) связан с дозой (D) уравнением:
Y= A0 + aD + bD2,
где А0 - уровень спонтанных аберраций, а - линейный коэффициент, b - квадратичный дозовый коэффициент (18). Однако, принимая во внимание, что мощность дозы внешнего и внутреннего облучения от редких радионуклидов невелика, квадратичная компонента может быть опущена. Тогда радиационный/радионуклидный риск R(D) будет соответствовать:
1) поглощенной дозе D,
2) её аберрационным (мутационным) последствиям:R(D) = Y/ A0,
где R(D) - коэффициент аппроксимации радионуклидной радиационной дозы, поглощенной организмом, к дозе, удваивающей частоту спонтанных аберраций/мутаций.
«Удваивающая доза» есть основной критерий опасности для соматического/ геномного здоровья человека и для популяционного генного пула.
Вполне удовлетворительные оценки поглощенных доз получены вышеописанным методом как для ликвидаторов чернобыльской катастрофы, так и для жителей территорий, загрязнённых в результате аварий на ЧАЭС (20), на Сибирском химкомбинате в Томске (21) и в результате ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне (14).
