Внешнее и внутреннее облучение организма

До сих пор мы рассматривали главным образом такой случай, когда источник ядерных излучений (ускоритель элементарных частиц или атомный реактор, рентгеновский аппарат или кобальтовая пушка) расположен где-то вне живого организма и извне облучает организм ионизирующими лучами. Именно к этому случаю относится наше утверждение о сравнительно серьезной опасности для организма излучений с небольшой плотностью ионизации, подобных рентгеновским лучам, из-за высокой проникающей способности.

Однако ядерные излучения коварно подстерегают живой организм и действуют на него не только извне. Нередко бывают и такие случаи, когда источник радиации тем или иным способом проникает внутрь организма. Такая ситуация возможна потому, что ядерные излучения рождаются не только в недрах реакторов или рентгеновских трубок, но и при внутриядерных превращениях целого ряда элементов.

Способные к такому радиоактивному распаду изотопы могут проникать в живой организм разными путями. Вдыхаемый животными атмосферный воздух может при некоторых особых условиях содержать радиоактивные изотопы кислорода, азота и углерода (в составе углекислоты), газообразный продукт распада радия - радон (эманация радия). Кроме того, образующиеся во время ядерных взрывов изотопы разносятся по атмосфере в виде пылинок и в таком состоянии также могут поступать в легкие. Некоторые изотопы в виде жирорастворимых солей способны всасываться через неповрежденную кожу. Наконец, необходимо иметь в виду, что изотопы могут проникать в организм через рот с пищей и водой. Это возможно в случаях заражения пищевых продуктов и водоемов радиоактивными осадками, при загрязнении ими кожи рук и лица.

В сравнительно ранние сроки после атомного взрыва наибольшую опасность представляют радиоактивный изотоп йода - йод - 131, а также стронций - 89, рутений-108, цезий - 137, которые составляют значительную часть осколочных продуктов цепной реакции распада урана и быстро отдают энергию в виде излучения. В более отдаленные сроки наибольшую опасность представляют долгоживущие изотопы, способные накапливаться в теле человека, такие как стронций - 90 и цезий - 137.

Радиоактивный изотоп стронция - стронций - 90 по своим химическим свойствам очень близок к кальцию - элементу, широко распространенному в живой природе и играющему важную биологическую роль. Достаточно сказать, что кальций входит в состав наших костей, присутствует во всех жидкостях организма, участвует в процессе свертывания крови и т. п. Не менее разнообразные функции выполняет кальций и в растительном организме. Стронций, подобно кальцию, способен накапливаться во многих зеленых растениях, в частности, в зернах злаков. Так как злаковые растения- один из основных продуктов питания, то выпавший из атмосферы и накопившийся в злаках стронций может поступить в организм животных и человека. Стронций может длительно находиться в теле домашних животных, например у коров, и выделяться в довольно значительном количестве с молоком. Этот весьма распространенный и часто употребляемый продукт является вторым после хлеба источником поступления в наш организм радиоактивного стронция. Выпавший над поверхностью океана стронций легко поглощается некоторыми рачками и другими мелкими организмами, входящими в состав планктона. В свою очередь эти рачки .становятся пищей определенных видов рыб, в теле которых концентрация радиоактивного стронция может быть в десятки тысяч раз выше, чем в морской воде. Следовательно, рыба - третий распространенный пищевой продукт, с которым в наш организм может поступать стронций - 90.

Таким образом, существует немало способов проникновения в живой организм изотопов радиоактивных элементов. В связи с этим весьма реальна опасность внутреннего облучения организма. Ясно, что в таких условиях особенно опасно излучение альфа-частиц, которые всю свою большую энергию полностью растрачивают на сравнительно небольшом участке пробега и вызывают поэтому наиболее глубокие местные поражения, оказывающие влияние на весь организм. Гамма-лучи с их высокой проникающей способностью успевают покинуть организм, не растратив всей своей энергии, поэтому их поражающее действие относительно невелико. Следовательно, в условиях внутреннего облучения организма наиболее опасны плотно ионизирующие лучи, а их проникающая способность играет меньшую роль, чем при внешнем облучении.

Размер поражающего действия изотопов, проникших внутрь организма, зависит и от других причин. Очень важное значение имеет скорость распада. Чем быстрее идет этот процесс, тем больше выделяется ионизирующих частиц, но зато процесс облучения более ограничен во времени. Существенное значение имеет также способность изотопа накапливаться в отдельных органах и тканях. Естественно, что в том органе, в котором накапливается наибольшее количество изотопа, максимальным будет и размер повреждений. Такие изотопы, как стронций - 90, радий - 226, накапливаются в костях, поэтому наибольшие разрушения наблюдаются в органах, близко соприкасающихся с костями: в костном мозге, половых железах и т. п.

Наконец, не менее важное значение имеет растворимость изотопа в жидкостях организма, скорость его всасывания и способность к выведению из организма. Некоторые изотопы настолько плохо растворимы, плохо всасываются, что транзитом проходят через желудочно-кишечный тракт, не успев причинить серьезного вреда. Другие хорошо всасываются, но не накапливаются в отдельных органах и быстро удаляются из организма через почки. Третьи (это все тот же стронций-90, а также радий, цезий, уран и некоторые другие радиоактивные вещества), всосавшись в кровь, оседают в костях или других местах организма, где остаются десятками лет, до конца жизни организма, непрерывно продолжая свою разрушительную работу.

Вот почему ученые-радиобиологи не могут ограничиться физической характеристикой каждого изотопа, его способностью излучать те или иные ионизирующие лучи, а всегда внимательно изучают условия проникновения изотопов в организму, их поведение, растворимость, способность накапливаться, пути и условия выведения из организма, способы искусственного ускорения этого процесса.