Воздействие ядерных испытаний на иммунитет живых существ.

Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Кафедра экологии промышленной безопасности(Э9)

Реферат

По экологии на тему:

Экологические последствия ядерных испытаний

Выполнил :

Фоменко Владимир Яковлевич

Гриппа МТ 12-11

Проверил :

К.б.н.,доцент

Бушуев Николай Николаевич

Москва 2019

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Ядерное испытание — разновидность испытания ядерного оружия.

По всему миры было совершено более 2 тысяч ядерных испытаний, из которых более чем 80% всех испытаний было проведено двумя сверхдержавами в периоде ускоренного исследования ядерной энергии, а именно Соединенными Штатами Америки и Союзом Советских Социалистических Республик.

В истории человечества ядерные испытания, в значительной степени, были связанны именно с боевым применением ядерной энергии. С точки зрения военных, так как основной задачей ядерного оружия является уничтожение противника, основным качеством должна быть высокая летальность. По этой причине долгое время смещение внимания было на, так называемые, «грязные бомбы». Суть грязных бомб заключалась в том, что большая часть радиоактивного сердечника, при самом взрыве бомбы не должна прореагировать. Предполагалось, что мелкие частицы радиоактивного вещества будут разнесены взрывной волной и покроют отдаленные позиции, вызывая серьёзные потери в рядах противника, а также среды гражданского населения. Естественно, в результате рассматривания сути ядерных испытаний в данном ключе вопрос последствий ядерных испытания на окружающую среду. Осложняется исследование последствий ядерных испытаний тем, что большая часть документов по этой теме, либо крайне политизировано, либо является засекреченной информацией.

При подрыве ядерного боевого припаса (боеприпас, БП) происходит ядерный взрыв. Мощность ядерного боеприпаса может быть разной, соответственно, и последствия ядерного взрыва. Обязательным и необходимым условием для разработки нового ядерного оружия является испытание. Без испытаний невозможно разрабатывать новое ядерное оружие. Никакими симуляторами на компьютерах и имитаторами невозможно заменить реальное испытание.

Исторически ядерные испытания делятся на четыре категории по тому, где они проводятся и в какой среде:

•   Атмосферные;

•   Заатмосферные;

•   Подводные;

•   Подземные.

Атмосферные и подземные взрывы проводятся на специальных подготовленных полигонах.

Подземные испытания проводятся двумя способами:

•   подрыв заряда в вертикальной шахте. Этот способ чаще всего используется для создания новых оружейных систем

•   подрыв заряда в горизонтальной шахте-тоннеле. Этот способ используется для исследования поражающих факторов взрыва на окружающую среду и предметы [2].

Средняя стоимость подземного испытания составляла на март 1988 года: 20-30 миллионов долларов США — для вертикальной шахты, 40-70 миллионов долларов США — для горизонтальной из-за более сложных инженерных задач. Подготовка одного теста занимала около 18 месяцев, и потому во время одного теста как правило проводилось несколько экспериментов, чтобы сэкономить средства.

После вступления в силу договора об ограничении испытаний в трёх средах в 1963 году, большая часть испытаний проводилась странами, подписавшими договор, под землей.

Первое ядерное испытание было проведено Соединёнными Штатами 16 июля 1945 года в штате Нью-Мексико, заряд был приблизительно эквивалентен 20 килотоннам в тротиловом эквиваленте.

Первое ядерное испытание в СССР было проведено 29 августа 1949 года.

Первое термоядерное устройство было испытано также США на атолле Эниветок (Маршалловы острова) 1 ноября 1952 года (Ivy Mike, 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте).

Первая водородная бомба была испытана в СССР 12 августа 1953 года (около 0,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте).

В качестве жеста доброй воли некоторые ядерные державы объявляют моратории на проведение испытаний и ожидают, что к мораторию присоединятся другие обладатели ядерного оружия. Например, в период с 1958 по 1961 год ядерные испытания не проводили ни США, ни Великобритания, ни СССР, только Франция.

Самым крупным термоядерным зарядом за всё время испытаний стала советская «Царь-бомба» (расчётная конструктивная мощность 101,5 мегатонн), испытанная на чуть выше половины своей мощности — 58 мегатонн, взорванная на площадке Сухой Нос, на полигоне на Новой Земле 30 октября 1961 года.

В 1963 году все ядерные и многие безъядерные государства подписали Договор об ограничении ядерных испытаний в трёх средах, по которому обязались воздерживаться от ядерных взрывов в атмосфере, под водой и в космическом пространстве, разрешались подземные испытания. Франция продолжала наземные испытания вплоть до 1974 года, а Китай — до 1980 года.

22 сентября 1979 года было зафиксировано проведение ядерного испытания в районе острова Буве (Южная Атлантика). Ни одна страна ответственности за этот взрыв не взяла. Предполагается, что этот взрыв, а также последовавший в 1981 году аналогичный без объявления были произведены ЮАР по собственному или совместному с Израилем проектам испытания ядерного оружия.

29 июля 1985 года, после начала политики Перестройки, СССР объявил односторонний мораторий на проведение ядерных испытаний, продлился до 26 февраля 1987 года[3].

В 1996 году был подписан Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Страны, ратифицировавшие Договор, обязались не возобновлять испытаний ядерного оружия.

Последние (уже подземные) ядерные испытания были проведены:

•   СССР — в 1990 году,

•   Великобританией — в 1991 году,

•   США — 23 сентября 1992 года,

•   Францией — в январе 1996 года,

•   Китаем — в июле 1996 года.

Несмотря на действие запрета на проведение испытаний и строгий контроль за его соблюдением, ни одна из стран ядерного клуба не отказывается от совершенствования своего арсенала. Ядерная боеголовка сама по себе состоит из множества неядерных систем, которые можно испытать без проведения ядерного взрыва, заменив делящийся материал муляжом. Для испытания же самого ядерного заряда проводятся такие тесты, которые не подпадают под договорный запрет. Такие испытания проводятся в специальных лабораториях, например ведущими в этой области в США являются Лос-Аламосская национальная лаборатория и Ливерморская национальная лаборатория.

Не подписавшие договоры Индия и Пакистан провели последние ядерные испытания в 1998 г.

Подписавшая договоры о нераспространении ядерного оружия и ограничении ядерных испытаний, КНДР дезавуировала их и 9 октября 2006 года провела первое ядерное испытание; 25 мая 2009 года КНДР совершила второе ядерное испытание, 12 февраля 2013 года было проведено третье ядерное испытание.

Воздействие ядерных испытаний на иммунитет живых существ.

В исследовании этой части последствий ядерных испытаний стоило бы использовать проверенный материал с большим количеством проработанной информацией, для исключения ошибочных суждения на основе недостаточной осведомленности. В связи с этим мы отдадим приоритет описанию воздействий на состояния здоровья участников проведения ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне и населения прилегающих к нему районов в отдаленные сроки после испытаний, а не подобные с более плачевными последствиями.

 При этом ядерном взрыве (ЯВ) не была в должной мере учтена метеообстановка. Неустойчивая, ветреная погода, временами дождь, обусловили радиоактивное загрязнение местности не только вблизи полигона, но и ряда отдаленных населенных пунктов. Радиоактивное облако достигло ряда районов Казахстана и образовало радиоактивный след в Алтайском крае. Средние эффективные эквивалентные дозы (ЭЭД) в ряде населенных пунктов (НП) Семипалатинской области Казахстана колебались в пределах 0,2 (село Саржал) — 1,6 Гр (село Долонь); ЭЭД в г.Семипалатинке 0,0056 Гр [5]. В Угловском районе Алтайского края, в селах Наумовка и Топольное дозы облучения за счет ЯИ в августе 1949 г. достигали 1,2—1,6сЗв [6|. Всего на полигоне было проведено около 470 ядерных взрывов, в том числе 124 в атмосфере: 25 наземных, загрязняющих тропосферу и земную поверхность и 99 воздушных, загрязняющих так же стратосферу, и высотных, загрязняющих стратосферу, околоземное и космическое пространство. Остальные ядерные взрывы были подземными. Особенности ядерных взрывов были проанализированы нами ранее [7,8,9]; здесь же отметим, что и при подземных ЯВ было зарегистрировано 13 нештатных ситуаций. Такие ситуации на полигоне, по-видимому, не являлись очень большой редкостью. Имеются указания на возможность облучения людей, в середине 50-х гг., причем в значительных дозах 310±40 сЗв, что привело к появлению острой лучевой болезни средней степени тяжести [4]. Описаны случаи работы на полигоне при мощности облучения 30 Р/час и более. Цель исследований — характеристика состояния здоровья и иммунитета у испытателей ядерного оружия на Семипалатинском полигоне и населения прилегающих к полигону районов Казахстана и Алтайского края в отдаленные сроки после ядерных испытаний. Материалы и методы исследований Проведено изучение иммунитета и здоровья ветеранов подразделений особого риска (ПОР) - участников ядерных испытаний (ЯИ) на Семипалатинском полигоне (испытателей) через 20-40 лет после их участия в испытаниях ядерного оружия.

Как известно, после заключения в 1963 г договора между СССР, США и Великобританией о запрещении ядерных испытаний в атмосфере, космическом пространстве и под водой производились только подземные ядерные взрывы Поэтому нами было проведено иммунологическое обследование у 4- х групп людей 1 группа - испытатели, производившие ЯВ до 1963 г (испытатели до 1963г ), 2-я группа (испытатели после 1963г ), 3-я группа контрольная - здоровые доноры Так как исследования были выполнены через 20-40 лет после ЯИ, обследованные были уже пожилыми и нередко больными людьми Поэтому контролем к ветеранам ПОР являлась и 4-я группа людей старшего возраста, часть из которых имели заболевания сердечнососудистой, дыхательной, мочеполовой, пищеварительной систем и др Средний возраст испытателей 1-й группы 61,7+1,4, 2-й — 51,0+1,7 лет, 3-й группы (здоровый контроль) — 41,2+1,1 года, 4-и —51,3+ 2,5 года Заболеваемость анализировалась у испытателей 54,7+2,5 лет, контрольная группа имела возраст 54,5+ 1,8 лет Проанализированы также данные литературы и результаты собственных исследований о состоянии иммунитета и здоровья у жителей районов Казахстана и Алтайского края, загрязненных радионуклидами в результате ядерных испытаний Для характеристики заболеваемости проведен анализ числа диагнозов в историях болезни ветеранов ПОР и небольшого числа людей (23), относящихся к контрольной группе, не связанных с радиацией, но находившихся на обследовании в НЛЦ, где были госпитализированы ветераны ПОР При анализе историй болезни была проведена оценка данных гематологических (чис ло эритроцитов, гемоглобин, цветной показатель, содержание лейкоцитов, лейкоцитарная формула, СОЭ) и биохимических (содержание в крови холестерина, мочевины, трансаминаз) показателей Известно, что объективные данные о состоянии организма при воздействии неблагоприятных экологических факторов, в том числе и при радиационном воздействии, можно получить при использовании иммунологических методов, являющихся радиочувствительными, объективными, количественными [8,9] Изменение иммунологических механизмов имеет существенное значение при развитии ближайших и отдаленных, стохастических и нестохастических процессов при облучении При изучении состояния иммунитета определялись показатели гуморальной неспецифической защиты (врожденного иммунитета) — активность лизоцима и общая гемолитическая активность комплемента, концентрация в крови иммуноглобулинов разных классов А, в, М, что позволяло характеризовать функцию В-лимфоцитов функция Т-лимфоцитов оценивалась по их способности к выработке лимфокинов в реакции торможения миграции лейкоцитов (РТМЛ) с тканевыми и вирусными антигенами Эта реакция позволяла оценивать сенсибилизацию к вирусам и тканевые аутоиммунные сдвиги Кроме тканевых аутоиммунных изменений определяли также гуморальные аутоиммунные изменения - выработку противотканевых антител (в литературе их принято называть проти- вотканевыми аутоантителами) в реакции связывания комплемента — РСК (длительное связывание на холоде) Антигены были приготовлены из тканей молодого человека с 0 группой крови, погибшего от случайной травмы, по Е Витебскому Совместно с сотрудниками НИИ гриппа РАМН (Т Л Попова, Э А Зибина, Л М Цыбалова, А А Соминина) проведены вирусологические, иммунофлюоресцентные и серологические исследования — определение вирусных ан тигенов в респираторном тракте, в РСК - серологических сдвигов к вирусам, а также выделение их из организма. Использованные методы исследования были подробно изложены ранее [9]. Результаты исследований Была проанализирована заболеваемость следующими болезнями: 1. Инфекционные и паразитарные болезни. 2. Новообразования. 3. Болезни эндокринной системы. 4. Болезни нервной системы. 5. Болезни глаз. 6. ЛОР-болезни. 7. Болезни органов кровообращения. 8. Болезни органовдыхания. 9. Болезни органов пищеварения. 10. Болезни костно-мышечной системы. 11. Болезни мочеполовой системы При анализе числа заболеваний на 100 госпитализированных людей выявлено 2- кратное повышение у испытателей ЯО по сравнению с контролем количества болезней эндокринной системы (26,7 на 100 ветеранов и 13 на 100 в контроле, /КО,05). Повышение произошло в значительной степени за счет патологии щитовидной железы. Найден рост числа заболеваний нервной системы: 35,7/100 против 8,7/100, р <0,01 и выраженное увеличение ЛОР- патологии — соответственно 100 и 43,5, р увеличение случаев хронического тонзиллита и 5-кратное — вазомоторного аллергического ринита. Обнаружено также умеренное, но достоверное (р < 0,05) увеличение у ветеранов количества болезней органов дыхания (111,2/100 при 82,6 на 100 в контроле) и костномышечной системы (83 и 60,7 на 100, р < 0,05). Почти 4-кратным было повышение у ветеранов числа заболеваний мочеполовой системы (66,2 против 17,4 на 100 в контрольной группе). Отсутствовало повышение количества заболеваний сердечно-сосудистой системы, поскольку лица контрольной группы обследовались и лечились в НЛЦ в основном по поводу этой патологии, а также существенное повышение некоторых других заболеваний. Полученные результаты представлены схематично на Рис.1. Сведения о повышенной заболеваемости получены при анализе числа заболеваний у небольших групп людей, и, хотя в литературе имеются указания о повышении заболеваемости у ветеранов ПОР [1], но это довольно субъективный метод оценки состояния здоровья. Для его характеристики нужны более объективные методы, в частности, такие лабораторные исследования, как гематологические и биохимические. Однако существенных их изменений у испытателей по сравнению с лицами контрольной группы не было выявлено.

При изучении гуморальных показателей неспецифической защиты — комплемента и лизоцима снижение их активности было выявлено не только у испытателей, но и у людей 4-й контрольной группы, не связанных с радиацией, имеющих в ряде случаев те или иные заболевания. По-видимому, выявленные изменения у ветеранов обусловлены не только участием в проведении ЯВ, но и наличием у них заболеваний. При изучении концентрации в сыворотке крови иммуноглобулинов изменения уровня и отсутствовали. Отмечено снижение содержания ^С, причем по сравнению с 4-й контрольной группой, куда входили и больные люди. На угнетение у испытателей иммунологической реактивности указывают исследования с вирусными антигенами. В РТМЛ у 27% участников Я И выявлена сенсибилизация к вирусу гриппа А (НШ1). В таблице 1 представлены данные о результатах вирусологических, серологических исследованиях и использования иммунофлюоресценции (ИФ) для выявления вирусных антигенов: более чем 2-кратном повышении частоты обнаружения вирусных антигенов (в основном аденовирусов) в респираторном тракте испытателей по сравнению с людьми 3-й контрольной группы. Хотя достоверных различий в частоте выделения вирусов у лиц основной и контрольной групп не было, но у испытателей имелась некоторая тенденция к повышению серологических сдвигов (числа реакций с диагностическими титрами антител). Важную роль в патогенезе лучевых реакций придают аутоиммунным процессам (Н.Н.Клемпарская, Г.А.Шальнова [2]). Результаты изучения клеточных аутоиммунных сдвигов (средняя интенсивность торможения миграции в РТМЛ±средняя ошибка) у испытателей ЯО (1 и 2 группы) и в контроле (3- я и 4-я группы) приведены в Таблице 2. Как можно видеть, при проведении Я В не только под землей, но и в атмосфере, воздушных и наземных (1 группа испытателей), где возможность облучения была более значительной, интенсивность торможения миграции лейкоцитов обычно была больше, чем в контрольных группах. Причем, при использовании в реакции антигенов печени и почек различия были достоверны (р < 0,05). При изучении гуморальных аутоиммунных сдвигов, определении противо- тканевых комплементсвязывающих аутоантител они обнаруживались в крови не только испытателей, но и лиц контрольных групп, в том числе и у здоровых доноров (3-я группа). Это были, видимо, т.н.

нормальные аутоантитела, нейтрализующие токсичные продукты обмена веществ [3], встречающиеся обычно в низких концентрациях — 1:10—1:20 (обратные титры 10—20). Однако в 4-й контрольной группе 2-кратное повышение титров отмечено в отношении антигенов сердца и аорты (сосудов) (р >0,05), что могло быть следствием реакции на патологические изменения этих органов у больных людей, входивших в контрольную группу. Достоверное повышение средних концентраций (титров) аутоантител отмечалось в ряде случаев у обследованных испытателей 1-й и 2-й групп (Табл.З) при сопоставлении не только со здоровым, но и «больным» контролем, что указывает на его связь не только с возрастом и сопутствующими заболеваниями, но и участием в испытаниях ЯО. Эти данные свидетельствуют о нарушениях иммунитета и здоровья у испытателей ЯО на Семипалатинском полигоне. Аналогичные нарушения отмечены рядом авторов и у жителей районов, прилегающих к полигону. В рамках небольшой журнальной статьи нет возможности сколько-нибудь подробно остановиться на этом вопросе. Тем более, что относящиеся к нему данные были обобщены и проанализированы ранее [9,10]. Здесь же следует отметить, что изменения иммунитета у жителей районов, загрязненных радионуклидами после ядерных испытаний, носят весьма длительный характер. Нами были обнаружены в РТМЛ (Табл.4) клеточные аутоиммунные сдвиги через 40 лет после Я И при обследовании группы жителей пос. Чаган и г.Курчатов пострадавших от последствий первого на Семипалатинском полигоне Я И в 1949 г. Эффективная доза в пос. Чаган колебалась в пределах 12—60 с Гр, а доза на щитовидную железу - 34-170 сГр.

Как можно видеть, и через десятки лет после облучения сохраняются клеточные аутоиммунные сдвиги к антигенам печени и почек.

Проведенные исследования показывают, что работа на Семипалатинском полигоне не проходит бесследно для испытателей ЯО. Даже через несколько десятков лет после службы у ветеранов ПОР, участников ЯП, отмечена повышенная заболеваемость и нарушения иммунитета. Наличие иммунодефицита подтверждают результаты вирусологических исследований. У ветеранов выявлено наличие сочетанного иммунодефицитного и аутоагрессивного состояний. Едва ли следует связывать выявленные изменения лишь с радиационным воздействием, по-видимому, это результат сочетанного действия радиации, стресса неблагоприятных экологических факторов. Аналогичны причины нарушения иммунитета и здоровья у жителей районов, расположенных неподалеку от Семипалатинского полигона.