Загрязнение и здоровье окружающей среды
|
|8 дней Гамма** |
Как показывает табл. 59, с экологической точки зрения радиоактивные изотопы
можно разбить на несколько довольно хорошо различимых групп. В группу А
входят встречающиеся в природе радиоактивные изотопы, участвующие в
создании фонового излучения. В группу Б входят изотопы элементов,
являющихся существенными компонентами тканей животных и растений; они
поэтому имеют большое значение в качестве меток при изучении метаболизма
сообщества и как источники внутреннего облучения.В группу В входят продукты
деления урана -и некоторых других элементов; большинство этих элементов
несущественны для метаболизма (за исключением иода-131). Однако элементы
этой группы опасны, так как они в больших количествах образуются при
ядерных взрывах, а также при управляемых ядерных реакциях при производстве
электричества или других полезных форм энергии. Хотя большинство из этих
изотопов не представляют собой существенные компоненты протоплазмы, они
легко включаются в биогеохимические циклы, и многие из них, особенно
нуклиды стронция и цезия, накапливаются в пищевых цепях. Обратите внимание,
что многие изотопы группы В производят «дочерние изотопы» (изотопы,
образующиеся при распаде другого изотопа), которые часто обладают большей
энергией, чем исходные изотопы. Человек надеется со временем научиться
использовать энергию ядерного синтеза, выделяемую в водородной бомбе, и
заменить ею энергию ядерного деления, которая лежит сейчас в основе
развития ядерной энергетики. При этом мы избавились бы от продуктов
деления, но не решили бы проблем, создаваемых тритием (3Н) и наведенной
радиоактивностью.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
Разные виды организмов сильно различаются по своей способности выдерживать
большие дозы облучения. На фиг. 223 показана сравнительная чувствительность
представителей трех разных типов организмов к некоторым дозам рентгеновских
или гамма-лучей. Большие дозы, получаемые организмом за короткое время
(минуты или часы), называют острыми дозами в противоположность хроническим
дозам сублетального облучения, которые организм мог бы выдерживать на
протяжении всей своей жизни. Вертикальные черточки слева указывают уровни,
при которых у более чувствительных видов данной группы могут возникнуть
серьезные нарушения функции размножения (например, временная или постоянная
стерильность). Черточки справа указывают уровни, которые вызывают
немедленную гибель, большей части особей (50% и выше) более устойчивых
видов. Стрелки, направленные влево, указывают нижние границы доз, которые
могут вызывать гибель или повреждение чувствительных стадий жизненного
цикла, например эмбрионов. Так, доза 200 рад вызывает гибель эмбрионов
некоторых насекомых на .стадии дробления, доза 5000 рад приводит к
стерильности, но для того чтобы убить всех взрослых особей более устойчивых
видов, потребовалась бы доза 100000 рад. В общем млекопитающие обладают
наибольшей чувствительностью, а микроорганизмы наиболее устойчивы. Семенные
растения и низшие ^позвоночные находятся где-то между насекомыми и
млекопитающими. Как показывает большая часть исследований, наиболее
чувствительны к облучению быстро делящиеся клетки (этим объясняется
снижение чувствительности с возрастом). Поэтому любой компонент системы
(будь то часть организма, одна особь или популяция), претерпевающий быстрый
рост, окажется, вероятно, восприимчивым к сравнительно низкому уровню
излучения независимо от своего систематического положения.
Фиг. 223. Сравнительная чувствительность трех разных организмов к единичной
Острой дозе рентгеновских или гамма-лучей (объяснения — в тексте).
Воздействие низких хронических доз измерить сложнее, так как они могут
вызывать отдаленные генетические и соматические эффекты. Спарроу (1962)
сообщает, что хроническое облучение сосны (которая обладает сравнительно
высокой чувствительностью) на протяжении 10 лет при дозе 1 Р в день
(суммарная доза 25000 Р) вызывает примерно такое же уменьшение скорости
роста, как и острая доза 60 Р. Любое повышение уровня излучения в среде над
фоновым или даже высокий естественный фон может повысить частоту вредных
мутаций (подобно многим химическим веществам, добавляемым к пищевым
продуктам, действию которых подвергает себя современный человек).
У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению прямо
пропорциональна размеру клеточного ядра, а точнее, объему хромосом или
содержанию ДНК. Как показано на фиг. 224, при изменении объема хромосом их
чувствительность к облучению изменяется почти на три порядка. Растения
большим объемом хромосом гибнут при острой дозе ниже 1000 рад, тогда как
растения с мелкими хромосомами или малым их количеством устойчивы к дозе
50000 рад или выше. Такая зависимость свидетельствует о том, что при
увеличении хромосомной «мишени» повышается вероятность прямого «попадания»
атомных «выстрелов».
У высших животных не обнаружено такой прямой зависимости между
чувствительностью и клеточной структурой; для них более важное значение
имеет чувствительность отдельных систем органов. Так, млекопитающие плохо
переносят даже низкие дозы вследствие высокой чувствительности к облучению
быстро делящейся кроветворной ткани костного мозга. Многие исследователи
сообщают, что ЛД-50 (доза, при которой гибнет 50% особей в популяции) для
некоторых диких грызунов примерно вдвое выше, чем для лабораторных белых
мышей или белых крыс, но удовлетворительного объяснения причин такого
различия между близкородственными видами пока не найдено.
Дифференциальная чувствительность представляет значительный экологический
интерес. Для того чтобы та или иная система могла переносить более высокий
уровень излучения, чем тот, при котором она эволюционировала, должна
произойти адаптация, возможно сопровождающаяся элиминацией чувствительных
линий или видов, В разд. 3 этой главы приведены примеры уменьшения видового
разнообразия и изменения в структуре сообщества, обусловленного радиацией.
Радиационный стресс может изменить основные межпопуляционные
взаимодействия, например равновесие между хищниками и жертвами, как
показала Ауэрбах (1958) в экспериментах с клещами, или вызвать внезапное
нашествие вредителей.
[pic]
[pic]
Фиг. 224. Зависимость между объемом интерфазных хромосом и острой
летальной' дозой в килорентгенах (1 кР = 103Р) (по Спарроу, Шейрср и
Спарроу, 1963),
Представлены данные по следующим видам: / — Trillium grandiftorum; 2 —
PodophyLlum peltatum-. 3 — Hyacinthus Ь. v. Innocence; 4 — Litium
longiflorum; 6 —- Chlorophytutn elatum; 6 — Zea mays; 7 — Aphanostephus
sklrrobasis; 8 — Crepis capillaris; 9 -~ Sedum ternatum; 10 — Lt/copersicum
esculenfum; !I — Gladiolus v. h. Friendship; 12 — Men/ha spicata; 13 ~
Sedum oryztfollum; 14 — Sedum tricarpum; 15 — Sedum alfredi var.
nagasakianum; 16 — Sedum rupifragum. Объем Хромосом определялся делением
среднего объема ядра па число хромосом. Объем хромосом (#>• и острая
летальная доза (у) связаны уравнением JgJ/= 1,69422 — (0,93025) Igx,
Здесь нам нужно обратить внимание на порядок величины доз естественного,
или фонового, излучения, к которым организмы, так сказать,, привыкли.
Радиационный фон имеет три основных источника: 1) космические лучи; 2)
калий-40 in vivo (входящий в состав живых тканей) и 3) внешнее облучение от
радия и других природных радиоактивных изотопов, встречающихся в горных
породах и почве. Дозы, создаваемые каждым из этих трех источников, в пяти
разных участках оцениваются следующим образом (в миллиардах в год).
Осадочные породы на уровне моря: Гранитная скала на уровне моря: Гранитная
скала на высоте 3000 м: Поверхность моря: Море на глубине 100 м:
35+17+23= 75
35 + 17+90=142
100+17+90 = 207
35 + 28+ 1= 64
1+28+ 1= 30
Возможно, что для радиационных эффектов нет никакого порога. Генетики
пришли к выводу, что для мутагенного действия излучения1 пороговой дозы не
существует. В настоящее время мы прибегаем к временным мерам, устанавливая
«минимальные допустимые уровни» для дозы облучения и для количества разных
радиоактивных изотопов в среде. Это неплохая практика, если при этом
помнить, что такие допустимые уровни фактически не соответствуют никаким
известным порогам. На самом деле в течение последних десяти лет «допустимые
уровни» для человека дважды пересматривались в сторону снижения. В общем
все понимают, что, поскольку человек, по-видимому, обладает самой высокой
из всех живых существ чувствительностью к [излучению, все мы должны
постоянно контролировать уровень радиации и сохранять ее на низком уровне в
той микросреде, где человек фактически живет. Лаутит (1956) резюмирует эту
точку зрения следующим образом: «Мы убеждены, что если человек обеспечит
радиобиологическую защиту самому себе, то в остальном природа, за немногими
исключениями, также позаботится о себе сама». Это очень опасное
переупрощение. Радиоактивное загрязнение почвы, океанов и других сред, в
которых человек фактически не живет, будет тем не менее влиять на
необходимую человеку систему жизнеобеспечения. Больше того, в разд. 4 и 5
этой главы приводятся данные, которые показывают, что любое р
| |  скачать работу |
Загрязнение и здоровье окружающей среды |
