Сегодня практически каждый человек знает, что радиация вредна. Однако у большинства людей нет чёткого представления, что именно это значит на практике. Мы видели фотографии пострадавших от радиации, но почти никто из нас не сталкивался с этим лично.
Можно ли умереть от воздействия радиации? Безусловно, да. Однако процесс повреждения организма крайне сложен и пугающ. Более того, разные виды радиации воздействуют на тело по-разному. Например, гамма-излучение отличается от ультрафиолетового, а рентгеновские лучи отличаются от микроволн или альфа-частиц. Чтобы разобраться, как именно радиация влияет на человека, давайте рассмотрим это подробнее.
Как радиация влияет на живые клетки
Радиация может убивать клетки вашего организма двумя основными способами. В результате этого страдает не только отдельная клетка, но и весь организм. Первый способ — это апоптоз. Это специальный процесс, который часто называют «запрограммированной смертью клетки». Организм использует апоптоз постоянно. Благодаря этому процессу удаляются клетки, которые больше не нужны.
Именно апоптоз помогает организму предотвращать развитие рака. Когда клетка повреждена, организм старается её уничтожить и избавиться от неё. Если апоптоз нарушается, злокачественные клетки могут начать быстро делиться. Например, во время эмбрионального развития апоптоз удаляет перепонки между пальцами, чтобы рука могла развиваться нормально.
Даже небольшие дозы радиации могут запускать процессы апоптоза и разрушения клеток определённых типов. Но это бывает не всегда. Более высокие дозы поражают больше клеток, что приводит к большему ущербу. Если доза радиации слишком велика, клетки перестают нормально делиться, и органы начинают отказывать.
Особенно сильно от радиации страдают ДНК и клеточные мембраны. Повреждение происходит как во время деления клетки (митоза), так и в другие фазы клеточного цикла.
Второй способ, которым радиация убивает клетки — это полная остановка митоза. Организму каждый день нужно обновлять миллиарды клеток. Клетки делятся, чтобы создавать новые, и этот процесс может повторяться около 50–60 раз. В среднем каждая клетка делится раз в сутки. Затем клетка умирает, но её «потомки» продолжают процесс деления на протяжении всей жизни организма.
Если радиация останавливает митоз в части клеток, они больше не могут обновляться. Это явление называется митотической гибелью клетки. В результате развивается некроз — клетки погибают и начинают разлагаться.
Как радиация повреждает ДНК
ДНК — это сложная молекула, состоящая из нескольких соединений. Основу её структуры составляют сахара и фосфаты. Если ДНК подвергается воздействию радиации, атомы в её структуре могут быть разрушены. Это мешает нормальному делению клетки. Радиация может разорвать «скелет» из сахара и фосфатов, уничтожив ДНК полностью. Также она может разрушать водородные связи, которые удерживают цепочки ДНК вместе, изменяя её химическую структуру.
Когда структура ДНК нарушается, могут возникать мутации. Клетка может не погибнуть сразу, но начнёт работать неправильно. Из-за этого гены, отвечающие за определённые функции организма, перестают выполнять свои задачи или начинают делать то, что не должны. Это может привести к катастрофическим и смертельным последствиям.
Организм пытается восстановить повреждённую ДНК. Но если разрушения слишком сильны, восстановление невозможно.
Когда радиация разрывает химические связи между молекулами, например, между молекулами воды в организме, образуются так называемые свободные радикалы. Это ионы водорода и гидроксила. Они легко соединяются с другими молекулами, что приводит к образованию вредных веществ, например, перекиси водорода. Всё это также вызывает повреждения ДНК и способствует развитию рака.
Симптомы облучения
Существует два типа радиации, которым может подвергнуться человек: ионизирующая и неионизирующая. Неионизирующее излучение включает в себя свет, микроволны, радиоволны и радар. Обычно такие виды радиации не наносят серьёзного вреда. Однако, как известно, длительное воздействие ультрафиолета может привести к ожогам кожи. Если же, например, засунуть руку в микроволновку, повреждения неизбежны, поэтому осторожность всё равно нужна.
Гораздо опаснее ионизирующее излучение. К нему относятся гамма-лучи, рентгеновские лучи, альфа-частицы — именно такое излучение бывает при взрыве ядерного оружия или авариях на атомных станциях. Оно поражает организм очень быстро и жестоко.
Люди и другие живые существа могут получить так называемую лучевую болезнь как при длительном, так и при однократном сильном облучении. Например, обычный рентген грудной клетки — это около 0,01 рад, компьютерная томография — примерно 1 рад. Чтобы появились признаки лучевой болезни, требуется полное облучение тела в дозе 50–100 рад. Доза выше 400 рад почти всегда смертельна без медицинской помощи в течение месяца. Знаменитая «нога слона» в Чернобыле излучала 10 000 рад в час — человек, стоящий в трёх футах, умирал за считаные минуты.
Острые последствия радиационного поражения включают тяжёлые ожоги кожи. Скорость появления симптомов помогает определить тяжесть поражения: чем быстрее начались проявления, тем выше была доза. Симптомы включают выпадение волос, мышечную слабость, рвоту, кровотечения изо рта, десен, носа и прямой кишки, язвы и шелушение кожи, жар, обезвоживание и многое другое. Всё это очень тяжёлые и неприятные состояния — и это только острые проявления.
Долговременное воздействие радиации может привести к различным видам рака. Также оно способно вызывать печёночную недостаточность, бесплодие, врождённые дефекты, рубцевание лёгких, почечные проблемы и другие серьёзные болезни.
Какие виды радиации самые опасные
Рядом существует много видов радиации, поэтому важно знать, какие из них наиболее опасны. Конечно, распознать их в момент воздействия невозможно, да и защититься часто не удастся. Но знание лишним не бывает.
Несмотря на популярные мифы и комиксы, гамма-лучи считаются самыми опасными излучениями. При взрыве ядерного оружия именно гамма-лучи убивают быстрее всего.
Гамма-лучи — очень мощное и энергичное излучение. Чтобы защититься от них, потребуется слой свинца толщиной в несколько сантиметров. Они проникают сквозь человеческое тело и вызывают ионизацию, приводя к повреждениям ДНК и гибели клеток.
Альфа-частицы — наоборот, наименее опасны снаружи организма. Они очень тяжёлые и не проходят даже через кожу. Большую часть энергии они тратят на то, чтобы покинуть атом, из которого образовались (например, уран или плутоний). Однако если вещества, испускающие альфа-частицы, попадают внутрь — при вдыхании или проглатывании — они становятся крайне опасными.
Бета-частицы можно остановить обычной одеждой, но не кожей. Они проникают внутрь и вызывают радиационные ожоги. Если вдохнуть или проглотить частицы, испускающие бета-излучение, это может быть смертельно.
Рентгеновские лучи, хоть и используются в медицине, тоже опасны. Как и гамма-лучи, это фотоны — чистая энергия, а не частицы. Различие лишь в том, что гамма-лучи исходят из ядра атома, а рентген — из окружающих его оболочек. Рентген слабее и проникает не так глубоко, но всё равно может быть опасен.
Какие виды радиации менее опасны
Нельзя сказать, что какой-то вид радиации полностью безопасен. Главное — это доза и тип воздействия. Поэтому рентген потенциально смертелен, но его можно безопасно использовать в медицине. Всё дело в том, что доза очень мала и организм способен её выдержать.
В целом, для человека опаснее всего ионизирующее излучение. Неионизирующая радиация считается менее опасной, но это не значит, что она полностью безопасна.
Неионизирующая радиация может возбуждать атомы в молекулах, но не может вырывать из них электроны. К этому виду относятся линии электропередач, мобильные телефоны, лампы, радиоволны. Мы сталкиваемся с ними ежедневно и обычно не испытываем проблем.
Официально неионизирующая радиация не вызывает рак у человека. Тем не менее, многие годы люди подозревали, что у жителей рядом с линиями электропередач рак встречается чаще. Связь до сих пор не доказана. Аналогичные опасения есть по поводу вышек 5G или просто использования телефона в кармане, однако серьёзных подтверждений этим страхам нет.
Как ядерное оружие воздействует на живые существа
Взрыв ядерной бомбы разрушает и убивает сразу несколькими способами. За десять секунд после взрыва формируется огромный огненный шар. Одна только ударная волна может разрушить здания, вызвать разрывы барабанных перепонок и внутренние кровотечения у людей, находящихся даже на значительном расстоянии.
Термическое излучение в эпицентре настолько мощное, что может испарить всё живое. Даже те, кто укроется в бункере, рискуют погибнуть, если огонь уничтожит всё над землёй и сожжёт весь кислород.
Самое мощное ядерное оружие в истории — советская «Царь-бомба», испытанная в 1961 году. Её мощность составила 50 мегатонн, что в 3800 раз сильнее бомбы над Хиросимой. Масштабы разрушения трудно представить.
Во время испытания был создан грибовидный облак высотой 60 километров, видимый на расстоянии более 1000 километров. Полностью уничтожен город в 55 километрах от эпицентра, а окна выбиты даже в Норвегии и Финляндии. Ущерб отмечался в радиусе 160 километров, а ожоги третьей степени — на расстоянии 100 километров.
Кроме самого взрыва, электромагнитный импульс уничтожает электронику в большом радиусе. Вся энергосистема региона выходит из строя. Современная боеголовка как минимум в 5 раз мощнее той, что сбросили на Японию, и может стереть с лица земли целый город. К примеру, 100-килотонная бомба может убить до 600 000 человек в Нью-Йорке.
Первичный термический импульс длится всего несколько секунд, но запускает пожары и может обжечь людей на расстоянии до 30 километров. Ударная волна разрушает строения на многие километры вокруг. Бомба в 10 мегатонн может уничтожить весь Нью-Йорк от Лонг-Айленда до Ньюарка.
Радиоактивные осадки
Особую опасность ядерного оружия представляют радиоактивные осадки — фаллаут. Это все частицы, которые оседают на Землю после взрыва. Всё, что подверглось облучению — от земли до обломков зданий — выбрасывается в воздух, становится радиоактивным, а затем оседает обратно.
Фаллаут опасен как сразу после взрыва, так и в долгосрочной перспективе. Значительная часть радиации исчезает за несколько дней. Поэтому после взрыва советуют находиться в укрытии хотя бы 24 часа — за это время уровень радиации заметно снижается. Чем дольше не выходить, тем лучше, ведь часть осадков сохраняет радиоактивность на годы.
Как отмечалось ранее, особую угрозу представляют альфа- и бета-частицы, если они попадают внутрь организма. После взрыва можно вдохнуть или проглотить радиоактивную пыль, и это очень опасно.
Восстановление после радиационного облучения
Первым шагом при лечении радиационного поражения является дезактивация. Необходимо снять одежду и тщательно вымыть тело, чтобы убрать радиоактивные частицы.
Восстановление после лучевой болезни возможно, но процесс занимает много времени и не всегда проходит без последствий. Иногда на это уходят годы. Для лечения могут потребоваться переливания крови, пересадка костного мозга, лекарства для предотвращения инфекций, поскольку иммунитет сильно ослаблен.
Могут быть назначены препараты, такие как йодистый калий — он не даёт радиоактивному йоду накапливаться в щитовидной железе. Также используют вещества вроде берлинской лазури, чтобы вывести радионуклиды из организма. Диэтилентриаминпентауксусная кислота (DTPA) связывает радиоактивные металлы, и они также выводятся из тела.
Этот процесс сложный и долгий, но иногда даёт результаты, если облучение не было слишком сильным. Однако почти всегда остаются долгосрочные последствия. Поэтому лучше всего — вообще избегать воздействия радиации.
