CC BY
24
ОБЗОРЫ
УДК 614.73
ПРОБЛЕМА ГОРЯЧИХ ЧАСТИЦ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
(Обзор литературы)
А. В. Быховский, С. Г. Малахов
Подход гигиенистов к патогенному действию пыли, в том числе и радиоактивной, издавна основывался на представлении о массовид-ности действующего начала и повреждении более или менее обширных клеточных территорий. До последнего времени такой подход к радиоактивным аэрозолям был оправдан, ибо в подавляющем большинстве случаев количество вторгающихся в организм пылевых частиц действительно очень велико, а радиоактивность каждой из них мизерна. Применительно к нерадиоактивным аэрозолям, основательное изучение которых было начато раньше радиоактивных, иного подхода и не могло быть. Ведь каждая отдельная пылинка, способная проникнуть в живые ткани (т. е. имеющая размеры до 5—10 мк), содержит слишком ничтожное количество действующего начала, чтобы служить даже чисто теоретически источником опасности для организма в целом. Поэтому вопрос о патогенной роли каждой отдельной микроскопической радиоактивной частицы не служил предметом специального рассмотрения и не считался актуальным.
Овладение ядерной энергией и создание атомной техники привели к образованию искусственных радиоактивных веществ со столь высокой удельной активностью, которая никогда раньше не встречалась в биосфере земли. В связи с этим возникла объективная возможность скопления даже в микроскопическом объеме пылевой частицы достаточно большого количества радиоактивных изотопов, с тем чтобы ее абсолютная активность превысила Ю-11 кюри и достигла 10~8 кюри. Концентрация долгоживущей (3-активности в атмосферном воздухе даже в период максимумов, сопровождающих испытательные взрывы ядерного оружия, обычно составляет 10~15—10~14 кюри/л. Таким образом, в одной пылевой частице активностью 10-10—10~8 кюри сконцентрировано такое количество радиоактивных изотопов, которое при обычных условиях распределено в сотнях или тысячах кубических метров воздуха. Подобные частицы получили наименование горячих.
В обнаружении и изучении горячих частиц в воздухе существенную роль сыграло использование метода авторадиографии. Интересно отметить, что этот метод, родившийся в лаборатории А. Беккереля одновременно с открытием ионизирующего излучения и имевший важное значение на первых этапах развития учения о радиоактивности, долгое время практически не использовался для количественной оценки факторов радиационного воздействия на организм. Для того чтобы получить представление о гомогенном распределении радиоактивно-
#
сти, авторы считали достаточным быстро осуществляемое радиометрическое исследование аэрозолей, осажденных на фильтрах, с определением результатов в кюри на 1 л. Но в отношении горячих частиц именно радиоавтография, дающая возможность количественно охарактеризовать распределение радиоактивности между отдельными пылевыми частицами, оказалась тем адекватным методом, который позволил как обнаружить, так и детально изучить эти микроскопические объекты.
История обнаружения горячих частиц в атмосфере берет свое начало с совершенно случайного факта, описанного в конце 40-х годов в работе Webb (1949). Вскоре после взрыва американцами первой атомной бомбы в июле 1945 г. на одном из складов оказались испорченными фотоматериалы: когда их проявили, то на них выступили темные пятна и точки. Webb высказал предположение, что в воде, которую использовали для изготовления фотоматериалов, находились радиоактивные частицы аэрозоля. Впоследствии сообщения об обнаружении горячих частиц появлялись эпизодически. Так, в октябре 1953 г. высокоактивные частицы были обнаружены в одной из проб аэрозоля, отобранной через несколько дней после взрыва английской атомной бомбы (Ryder и Natson-Munro). Вскоре после взрыва в штате Невада (США) в дожде, выпавшем 15/1II 1955 г., в 5 из 200 капель, исследованных методом авторадиографии, были замечены маленькие нерастворимые радиоактивные частицы (М. Хинцпетер, 1963). Горячие частицы удалось обнаружить также при авторадиографии некоторых фильтров, использованных для исследования атмосферного воздуха в Оттаве (Terentiuk). Известен случай обнаружения горячих частиц в Рио-де-Жанейро (Gross и соавторы; Meyer и соавторы).
Систематические исследования концентрации горячих частиц в атмосферном воздухе начались в 1957—1958 гг. Подобные измерения были организованы в США (Healy и соавторы), в ряде пунктов ФРГ, ГДР и Австрии (Neuwirth; Kern; Schedling; Г. Шуман; И. Бош и> Р.^Нейвирт). Данные о горячих частицах в атмосферном воздухе в 1961 —1962 гг. получены в СССР (С. Г. Малахов и К. П. Махонько), в ФРГ, Австрии и Японии (Б/Раевский и соавторы; Preining и соавторы; Mamuro и соавторы).
Систематические измерения позволяют заключить, что максимальные концентрации таких частиц соответствуют периодам проведения ядерных взрывов. В это время 1 аэрозольная частица активностью более 1 • 10~10 кюри приходится в среднем на сотни и тысячи кубических метров воздуха, а активность более 5 • 10-12 кюри на 1 частицу — на единицы или десятки кубических метров воздуха. С активностью более 1 • 10~10 кюри в этот период выпадает в среднем 1—2 частицы на 1 м2 земной поверхности в сутки, а с активностью более 1 • 10~12 кюри — десятки и сотни частиц. После окончания серии испытаний содержание горячих частиц в атмосфере уменьшается, и через 3—4 месяца они обнаруживаются очень редко (Ф. Хауер и Г. Кек; И. Бош и Р. Ней-вирт; И. Шедлинг и В. Мюллер; Р. Мэй и X. Шнейдер; Schedling). В частности, во второй половине 1959 г. эти частицы не наблюдались вовсе. В 1960 г. и первой половине 1961 г. их появление было связано только с проведением ядерных испытаний в Сахаре (Havlovic, Lindblom).
Данные различных авторов о концентрации горячих частиц в атмосферном воздухе в период с 1957 по 1962 г. приведены в табл. 1. В ряде случаев наблюдается существенное различие между результатами, сообщаемыми отдельными авторами; это объясняется тем, что они применяли различные методы исследования. Особенно грубо в ряде работ (например, Healy) оценены нижние регистрируемые пределы радиоактивности частиц.
По данным Г. Шумана, Б. Раевского и соавторов, Марквардта^ существует прямая пропорциональность между концентрациями в воздухе суммарной р-радиоактивности продуктов деления и горячих частиц. Однако в других работах (В. Хербст) подобной зависимости не было обнаружено. Более того, большой весенний максимум радиоактивного загрязнения приземного слоя атмосферы в 1959 г. не сопро-
Таблица 1
Концентрация горячих частиц в атмосфере
# Время измерений • Место измерений Активность частиц (Ю-11 кюри на 1 частицу) Концентрация частиц (в 1000 м3) т Источник
Январь — май 1957 г. Юг штата Оре- >1,0 • 50 Heale и соавторы
гон (США)
Июнь То же >1,0 200 Те же •
Июль » » >1,0 30 » »
Август » » >1,0 700 » »
Сентябрь » >1,0 40 » »
Октябрь » » >1,0 500 » » Д
Ноябрь — декабрь » » >1,0 20 » »
Январь — декабрь » » >1,0 140 » »
Декабрь 1957 г. — 15/1II Бонн (ФРГ) 0,01 — 1,0 1000— 100 Kern
1958 г.
15/1II 1958 г. То же 50—300 0,1 »
Апрель — июнь » » 10,0 Отдельные »
частицы
Апрель— сентябрь Вена (Австрия) 10,0 То же Хауэр и Кэкун,
Шедлинг и Мюллер
Ноябрь Фрейбург (ФРГ) 100 3,0 Sittkus
I квартал 1958 г. Эрланген (ФРГ) >0,6 1,4 Neuwirth
II » То же >0,6 2,0 »
III » » » >0,6 0,1 »
IV » » » >0,6 4,8 »
I » 1959 г. » » >0,6 2,7 »
Конец 1960 г. — начало Чехословакия >0,6 Отдельные Havlowic
1961 г. частицы
5/IX — 18/XII 1961 г. ФРГ 1,0 — 80 Б. Раевский и'со-
а вторы
Декабрь 1961 г.—июнь Вена (Австрия) 0,05—2,0 128 Sedlacek и соавторы
1962 г.
То же То же 0,007—0,05 - 4300
Август 1962 г.—март » » >0,05 -400 Рreining и соавторы
1963 г.
Январь—май 1962 г. Подмосковье 0,5 -10 С.- Г. Малахов и
Сентябрь — декабрь » 0,5 -60 К. П. Махонько
» » » >10 -1,6
вождался увеличением концентрации горячих частиц в атмосферном воздухе (ЗсИесШгщ). В работе БесИасек с соавторами отмечается, что ход изменения концентрации в воздухе частиц с активностью более 0,5 • 10~12 кюри в Вене с января по апрель 1962 г. в общем соответствовал ходу суммарной концентрации продуктов деления, но с опережением примерно в 2 недели. С мая по июнь 1962 г. ход изменения концентрации продуктов деления в этом пункте совпадал уже с изменениями концентрации менее активных частиц—от 0,07 • 10~12 до 0,5 е 10~12 кюри.
Видимо, зависимость между концентрациями суммарной активности продуктов деления и горячих частиц не укладывается в представление о прямой пропорциональности, имеет более сложный характер и определяется комплексом факторов — размерами частиц, различием
в распространении крупных и мелких частиц и т. д., многие из которых трудно учесть. Поэтому для более правильной гигиенической оценки степени радиоактивного загрязнения атмосферы нужно знать как одну, так и другую величину. Имеются работы по отысканию связей между концентрацией горячих частиц и метеорологическими условиями (Ф. Бекер).
Радиоактивность отдельных частиц. Наиболее активные частицы, обнаруженные в глобальных выпадениях, имеют величину ß-радиоактивности 10~9—10~8 кюри. Так, в Рио-де-Жанейро в июне 1957 г. была обнаружена частица активностью 5 • 10~9 кюри (Gross и соавторы), в Потсдаме (ГДР) в марте 1958 г. — 6 «Ю-9 кюри (Ki-linski), в Аахене (ФРГ) 1/IV 1958 г. — 2 • \0~8 кюри (Israel), в Японии 7/XI 1961 г. — 2-Ю-8 кюри (Mamuro и соавторы, 1962), в Гейдельбер-ге 17/IX 1962 г.— 1,0е 10~8 кюри (Rajewsky). Минимальные активности, обусловленные отдельными частицами, которые удается фиксировать, находятся на уровне 1 • 10~13 кюри (Sedlacek и соавторы; М. Си-сефский). Установлено, что концентрация радиоактивных частиц в атмосфере резко уменьшается с увеличением активности этих частиц от Ю-13 до 10~8 кюри (Г. Шуман; Б. Раевский и соавторы; Neuwirth; С. Г. Малахов и К. П. Махонько). Количество частиц с активностью Ю-9—Ют8 кюри обычно не превышает нескольких процентов от числа частиц с активностью более Ю-13 кюри. Многие из них имеют активность Ю-13 кюри, однако максимум распределения приходится, вероятно, на еще менее активные пылинки, которые до сих пор не были идентифицированы из-за недостаточной чувствительности применяемых методов.
Произведены оценки доли суммарной ß-активности продуктов деления, распределенной на высокоактивных частицах. По сведениям Р. Мэя и X. Шнейдера, доля ß-излучателей, находящихся на частицах с активностью более 10~13 кюри, составляла 25%, а по Kern она колебалась в пределах 10—50%. Для частиц с активностью больше 1 • Ю-12 кюри эта доля была равна 8—10%. Morgenstern и соавторы, Sedlacek указывают, что доля излучателей, находящихся на частицах с активностью более 5е Ю-13 кюри, оказалась равной 20%. По данным С. Г. Малахова и К. П. Махонько, максимальная доля ß-излучателей, связанных с частицами активностью более 1 * 10~10 кюри, составляет 10%. Отметим, что приведенные данные получены в периоды испытаний ядерного оружия. С течением времени доля ß-излучателей, связанных с высокоактивными частицами, уменьшается, и через 3—4 месяца после взрыва она часто не превышает 1—2%.
Размеры горячих частиц
Первые определения размеров горячих частиц основывались на косвенных данных. Оценка верхнего предела размеров таких частиц была дана по времени падения их в атмосфере, которое считалось равным возрасту продуктов деления. Поскольку горячая частица падала с высоты 10 км (Sittkus) или 25 км (Herbst), то и верхний предел -ее размеров был оценен по закону Стокса соответственно в 7 или 15—20 мк. Нижний предел размеров частиц был рассчитан с учетом того, что вся их масса составлена из продуктов деления, и соответствовал диаметру 0,2—0,5 мк (Gross; Sittkus). Возможный диапазон размеров горячих частиц был оценен также, исходя из метеорологических представлений. Поскольку среднее время пребывания аэрозоля в тропосфере равно примерно месяцу, а горячие частицы часто встречаются и через 2—3 месяца после взрывов, то их размеры, по мнению Якоби (1963), должны быть в пределах 0,1 — 1 мк, т. е. в области, плохо вымываемой атмосферными осадками.
В последующем появился ряд работ, авторы которых определяли размеры горячих частиц непосредственно под микроскопом (табл. 2). Основная трудность при непосредственном определении размеров радиоактивных частиц заключается в идентификации и выделении их из пробы. Для этого использовали микроманипулятор (Gross и соавторы), переносили частицу на чистый кусочек мембранного фильтра при кон-
Таблица 2
Размеры горячих аэрозольных частиц
Время измерений
Место измерений
15/Х — 31/ХП 1958 г. 29/1 1958 г.
Октябрь — декабрь
1961 г. Ноябрь 1961 г.
Август — октябрь
1962 г.
Декабрь 1961 г.—
июнь 1962 г. То же
Сентябрь 1961 г. —
март 1962 г. Осень 1962 г.
Май 1963 г.
Вена (Австрия)
Стокгольм (Швеция) ФРГ
Япония ФРГ
Вена
»
Япония
!
ФРГ (Гейдель-
берг) Австрия (Вена)
Величина радиоактивности частиц (в кюри на 1 частицу)
7
10" -10_ -Ю-11
10" -9 _ -ю-13
10" -11
10~ -8 _ 10"9
10- -8 _ -Ю-10
>1 МО" -13
10- -14_ -5-10"
13
10
•8
10
10
8
5-10
10
13
Размеры час тиц (в мк)
0,2—5,0 0,2—8,0 3,0—5,5 17,0—19,0 1,9—10,0
!В среднем
1,5—2,0
В среднем 0,44—0,66
6,9—13,9
7,0—14,0 0,1—0,8
Источник
Шедлинг и Мюллер Счсефский
Gross и соавторы
Б. Раевский и
соавторы 5 Mamuro и соавторы Rajewsky и со
авторы Sedlacek и соавторы »
Mamuro и соав
торы Те же
Шуман
такте с пробой (И. Шедлинг и В. Мюллер) или применяли авторадиографию с обратимым проявлением (Ж. Сисефский). В последнем случае частицу наблюдали в центре светлого пятна или точки, полученной на фотоэмульсии. Все операции по выделению частицы из пробы контролировали с помощью счетчика Гейгера или авторадиографии. В работе Б. Раевского с соавторами частицу смывали с фильтра на предметное стекло несколькими каплями бензола.
Приведенные в табл. 2 данные показывают, что размеры горячих частиц находятся в пределах от десятых долей до нескольких микрон. Лишь наиболее активные частицы (Ю-9—Ю-8 кюри) имеют в ряде случаев диаметр до 20 мк. Многие авторы отмечают возрастание ра-диокативности частиц с увеличением их размеров. Morgenstern и Rentschier, исходя из того, что активность частицы А. прямо пропорциональна кубу ее диаметра d, приводят следующую связь между этими величинами: при d = 5 мк Л = 5*10~9 кюри, при d= 1 мк Л=10~п кюри, при d = 0,5 мк Л = 5-10~12 кюри, при d = 0,1 мк А = \0~и кюри. Rosinsky и Stockham показали, что общая ß-активность и количество Sr90 в каждой фракции размеров частиц, деленные на общее количество частиц этой фракции (включая и нерадиоактивные), летом изменяются пропорционально третьей, а зимой — четвертой степени среднего диаметра размеров частиц этой фракции. Б. Раевский с соавторами не получили четкой зависимости А от d, но отмечают, что, вероятно, ближе к пропорциональности кубу, а не к квадрату диаметра.
Более полное исследование этой зависимости, выполненное Ж. Си-сефским, позволило выразить ее аналитически в виде функции Л =8,4 rf3 (аэрозоли с продуктами деления возрастом 100 дней, А — в расп/мин, d — в мк). Sedlacek и соавторы с помощью аэрозольного спектрометра Гетца смогли оценить долю суммарной ß-радио-активности продуктов деления по отдельным фракциям размеров частиц. Оказалось, что 60% этой радиоактивности находятся на частицах диаметром менее 0,4 мк, 20%—на частицах диаметром от 0,4 до* 1,7 мк и 20% — на более крупных частицах.
Изотопный состав радиоактивных компонентов горячих частиц представляется в следующем виде.
В горячих частицах методом у~спектРометРии обнаружены все основные у-излучатели смеси продуктов деления возрастом от нескольких дней до нескольких месяцев: Се141, Се144, Zr95 + Nb95, Ru103, J131T. Pr143, Nd147, Ba140 и La140 (Sittkus; Schedling; Б. Раевский и соавторы). В работе Б. Раевского с соавторами указывается также на присутствие U237, Np239, Те132 и Мо". Непосредственным радиохимическим анализом в горячих частицах обнаружен Sr90 и Sr89 (Mamuro и соавторы). Известны случаи, когда ß-активность горячей частицы после длительной выдержки все еще имела величину Ю-10 кюри через полгода (Gross и соавторы) и через год Хинцпетер; Kern). В работах Стыро с сотрудниками описаны 20 частиц, имеющих а-излучение; а-актив-ность этих частиц имела активность Ю-14 кюри на 1 частицу. В частицах обнаружен был F59 (Б. Раевский и соавторы; Rajewsky).
Во многих случаях изотопный состав радиоактивности горячих частиц обнаруживает существенные особенности, отличающие их от изотопного состава всей пробы аэрозоля. Так, в них очень часто отмечается повышенное содержание Zr95 + Nb95 (Schedling; X. Шульц и В. Кольб; Sittkus; Schmidt; Mamuro и соавторы; May и Schneider; Herbst). Зарегистрированы частицы, активность которых в одном случае целиком (X. Шульц и В. Кольб), а в другом на 70% (Shmidt) состояла из Zr95 + Nb95. В -успектре многих горячих частиц отмечается недостаток Се144, Ba140, La140, Sr89 и Sr90, иногда полное отсутствие Ru103 по сравнению с составом всей пробы (Cook и Mather; Mamuro и соавторы).
Подобное явление названо фракционированием изотопов. Оно характеризуется коэффициентом фракционирования, который обычно равен отношению количества изотопа, фактически обнаруженного в частице, к теоретически вычисленному, исходя из возраста этой частицы (Mamuro и соавторы; Edwarson и соавторы). Например, для частиц с ß-активностью 10~9—Ю-8 кюри коэффициент фракционирования Се141+ Се144 колеблется в пределах 0,2—0,7, для Ru103 примерно равен нулю, для Sr90 составляет 0,5, для Sr89— 0,01 (Mamuro и соавторы; Edvarson и соавторы). Значения коэффициента фракционирования подвержены значительным колебаниям. Так, Paulheim описал уловленную им из воздуха 22/XI 1961 г. горячую частицу активностью 2- 10~9 кюри, практически целиком состоящую из Се144. Горячие частицы обычно имеют форму, близкую к сферической (Б. Раевский и соавторы). Наблюдались также частицы с более сложной конфигурацией — угловатые и игольчатые. Иногда они представляли собой конгломерат более мелких частиц или несколько мелких сферических частиц на поверхности одной крупной (Gross; Adams и соавторы; И. Шедлинг и В. Мюллер; Mamuro и соавторы). Б. Раевскому с сотрудниками удалось с помощью электронного микроскопа увидеть радиоактивные частицы, имеющие признаки кристаллической структуры.
Путем рентгеновского микроанализа, т. е. путем регистрации характеристического рентгеновского излучения (линия Ка), возникающего при бомбардировке горячей частицы электронами, Б. Раевский с со-
авторами и Rajewsky обнаружили в ней железо и алюминий. По данным Mamuro, содержание в частицах окислов железа колеблется от 2 до 42%, а окислов алюминия — от 4 до 83%. Известно, что в состав крупных частиц локальных выпадений, кроме материала самой бомбы, входит также материал грунта (Adams и соавторы). Присутствие кремния можно ожидать и в горячих частицах глобальных выпадений.
Плотность частиц экспериментально не определялась. Известны только оценки отдельных авторов: по Gross, Aron и Meyer, плотность частиц составляет 6,8 г/см3у по Morgenstern — 2 г/смг, по Sittkus — 8 г/смъ, по Poulheim — 8 г/см3.
Растворимость частиц исследовали Mamuro и соавторы. Две частицы активностью 591 и 366 имп/мин подвергались в течение 24 часов воздействию 3 н. раствора соляной кислоты; за это время активность первой частицы уменьшилась лишь на 7,3%, а второй — на 31,7%.
Присутствие в неактивной части этих частиц железа и алюминия, их сферическая форма дают возможность предполагать, что они образуются в огненном шаре ядерного взрыва в результате конденсации паров продуктов деления, материала бомбы и, возможно, грунта. По оценкам Е. Гроса и Storbo, при взрыве бомбы мощностью 20 кт в среднем образуются частицы диаметром 0,2 мк, а при взрыве бомбы мощностью 10 мт — диаметром 0,01 мк. Было отмечено, что в горячих частицах как в более крупных находятся в избытке те изотопы, которые имеют высокую температуру кипения окислов (Zr95 + Nb95) и поэтому раньше других начинают конденсироваться. Наоборот, изотопов, имеющих низкую температуру кипения окислов (Cs137, Ru103) или имеющих газообразных материнских предшественников (Sr89), в горячих частицах обычно недостает (Edvarson и соавторы).
Интересно, что в сферических аэрозольных частицах локальных выпадений также наблюдается недостаток Ва140 и Sr89 по сравнению с содержанием этих изотопов в частицах неправильной формы. Возможно также, что часть горячих частиц образуется непосредственно в атмосфере в результате таких процессов, как испарение капель, коагуляция и т. д. Во всяком случае вопрос о происхождении горячих частиц еще далеко не изучен, и для его решения требуются дополнительные исследования.
До настоящего времени не опубликованы результаты каких бы то ни было экспериментов или клинических наблюдений, дающих прямой ответ на вопрос о возможности патогенного действия обнаруживавшихся в атмосферном воздухе горячих частиц на организм подопытных животных и человека. Представления о биологическом действии горячих частиц и их гигиеническом значении основываются на косвенных данных и, к сожалению, носят приблизительный характер.
Хорошо известно, а в последние годы общепризнано, что в результате вдыхания радиоактивных аэрозолей в дозах порядка тысяч или десятков тысяч бэр, вызывающих облучение органов дыхания, у более или менее значительной части подопытных животных или людей, подвергавшихся радиоактивному воздействию в производственных условиях, развиваются злокачественные опухоли этих органов. Не перечисляя многочисленных литературных данных (их сводка дана в работах А. В. Быховского, В. Н. Стрельцовой и Ю. И. Москалева и др.), отметим лишь одно из последних исследований Cember; автор зарегистрировал злокачественные опухоли легких у крыс после интратрахеаль-ного введения им частиц Се144 общей активностью 10~7 кюри на животное; эта активность лишь на один порядок превышает максимальную активность отдельных горячих частиц, обнаруженных в атмосферном воздухе.
Авторы подавляющего большинства экспериментальных работ воздействовали на органы дыхания животных многочисленными радио-
активными частицами, вследствие чего происходило облучение всей ткани легких и бронхов или значительной ее части. Применительно же к горячим частицам, число которых в атмосферном воздухе очень невелико, даже в периоды максимальной концентрации, требуется знать, возможен ли канцерогенный эффект единичных локальных облучений легочной ткани. По расчетам Б. Раевского и соавторов к концу 1961 г. в легких человека содержалось в среднем около 10 горячих частиц со средней активностью 5- 10~и кюри.
Проведенные недавно эксперименты с локальным облучением органов дыхания продемонстрировали возможность канцерогенного эффекта после введения крысам в бронх платиновой трубки, покрытой Ru106 (Nelson), и после трансторакального введения мышам бусин, покрытых Sr90 (Warren и Gates). Минимальные значения канцерогенных доз в первом из этих экспериментов составили 1400 рад, а во втором— 13 000 рад, т. е. оказались близкими к тем величинам, которые отмечались в многочисленных опытах с массивным воздействием радиоактивных аэрозолей на органы дыхания. Эти исследования имеют методические недочеты — наложение эффекта механического повреждения легочной ткани при введении бусин или постоянного давления трубки на бронхиальную стенку. Однако поскольку неактивные бусины и трубки не вызывали развития опухолей в легких, сам факт канцерогенеза вследствие локального облучения легких не оспаривался. Возможно лишь, что в упомянутых выше опытах преуменьшено значение локальных канцерогенных доз для легких. О возможности локального радиационного канцерогенеза в других органах свидетельствуют опыты Н. Н. Петрова и соавторов, С. Е. Манойлова и соавторов, вызывавших злокачественные опухоли костной ткани, недавние эксперименты Р. А. Мельникова с введением штифтов из Ag110 и Со60 активностью от 5,7- Ю-4 до 1,109* Ю-3 кюри в гайморову полость обезьян, а также сообщение Foreman о случае на плутониевом заводе в США. По словам Foreman, у рабочего этого завода через 4 года после получения колотой раны плутониевой стружкой в месте укола развивалась опухоль; в иссеченных тканях обнаружено 5,5- 10~8 кюри плутония, в опухоли найдены предраковые изменения, и доза облучения прилегающих к скоплению плутония клеток оценена в 75 е 106 рад.
Как указывает Э. Б. Курляндская, в процессе канцерогенеза при воздействии радиоактивных аэрозолей серьезное значение имеет локальное облучение легочной ткани. Это мнение подтверждается, в частности, недавно полученными в лаборатории автора данными о канцерогенном эффекте нерастворимых частиц двуокиси тория при весьма малой общей дозе облучения — до 10 бэр в расчете на легочную ткань в среднем, но при наличии многочисленных очагов интенсивного «точечного» облучения тканей в непосредственной близости от частиц (Е. С. Гайдова и Янь Сяо-шань).
Интенсивность облучения тканей вблизи горячих частиц весьма значительна. Расчеты разных авторов (Cember; Зоммермейер) отличаются несущественно. Так, при задержке в ткани горячей частицы активностью 7 • 10~10 кюри в течение 10 дней на расстоянии 50 мк от нее освободится доза 3500—4500 рад (Зоммермейер), на расстоянии 10 мк соответствующие величины доз были бы на два порядка выше. Таким образом, дозы облучения тканей вблизи горячих частиц могут достигать и даже существенно превышать значения минимальных канцерогенных доз в упомянутых выше экспериментах с локальным канцерогенезом.
Однако было бы преждевременным делать отсюда однозначный вывод о возможности канцерогенного эффекта горячих частиц. Во-пер-вых, высокий уровень облучения приурочен к микроскопическому объему, а опыты с единичным облучением микроскопических участков
легких, как мы знаем, никем не проводились, и возможность канцерогенного эффекта подобных воздействий не доказана. Во-вторых, неизучено поведение горячих частиц в ткани и фактическое время пребывания частицы в одной точке. Например, Б. Раевский и соавторы при рассмотрении биологических аспектов проблемы горячих частиц исходят из того, что по своему поведению они не отличаются от других практически нерастворимых пылевых частиц1. Однако весьма интенсивное облучение близлежащих клеточных слоев может повлиять на характер миграции частицы.
Опыты по выяснению возможности радиационного канцерогенеза при единичном облучении микроскопических участков и наблюдения за перемещением горячих частиц в легочной ткани сопряжены с очень большими техническими трудностями. Но, очевидно, в ближайшие годы все же будут получены экспериментальные основания для суждения о степени опасности таких частиц. Впредь до этого дискуссии такого порядка будут иметь абстрактный характер, как и теперь, когда одни авторы безоговорочно считают возможным канцерогенный эффект горячих частиц (Gross и соавторы), а другие полагают, что для образования рака недостаточно повреждения небольшой группы клеток, а требуется предрасположенность целой клеточной ткани (Marquardt).
До сих пор неизвестно, сколько горячих частиц содержалось в легких людей в разные периоды последнего десятилетия и каковы гистологические изменения вблизи этих частиц. В отдельных работах, авторы которых сообщают о суммарном содержании искусственных радиоизотопов в легких человека, не приведены результаты авторадиографии2. Выявление единичных горячих частиц в секционном материале связано с немалыми техническими трудностями, которые, вероятно, не были преодолены тогда, когда в воздухе присутствовали значительные концентрации горячих частиц. В настоящее же время подавляющее большинство осевших в органах дыхания частиц либо уже утратило радиоактивность, либо выведено из легких.
Латентный период развития опухолей легких даже при массивном воздействии ионизирующей радиации составляет в среднем более 10 и до 30 лет. Рост заболеваемости раком легких в связи с воздействием ряда канцерогенных и коканцерогенных факторов отмечался во всех странах еще в периоды, предшествовавшие появлению горячих частиц в атмосферном воздухе. В том случае, если экспериментальные данные подтвердят возможность канцерогенного действия горячих частиц, эти особенности эпидемиологии легочного рака осложнят оценку фактического влияния данного фактора на заболеваемость.
Несмотря на то что вопрос о канцерогенном действии горячих частиц остается открытым, по утверждению всех исследователей, в легочной ткани вблизи них должны возникать зоны некроза По материалам доклада английскому парламенту3, даже частица активностью 1 • 10~12 кюри вызывает гибель около 1000 клеток. Правда, по мнению авторов доклада, нет уверенности в том, что это имеет неблагоприятное значение для организма, поскольку в легких в естественных условиях разрушается значительно большее количество кле-
1 Справедливость предположения о нерастворимости подтверждается по крайней мере в отношении некоторых горячих частиц наблюдениями Mamuro.
2 По материалам одного из исследований, выполненных с использованием методики гистоавторадиографии, в препаратах из 12 участков правого легкого 78-летнего мужчины, «болевшего диабетом, но в остальных отношениях нормального», было обнаружено 4 частицы активностью 1,5 • 10~12—1,8-10~12 кюри; общая активность основных продуктов деления (Се141, Ce144+Pr144, Ru103, Ru106-f RhI0G, Zr95-}-Nb95) в легком составляла 4,36 • Ю-10 кюри\ по расчетам автора (А. V. Wegst, Science, 1964, v. 143, p. 957) ей соответствует общее количество 264 частицы.
3 The hazards to man of nuclear and allied radiations. Presented to Parliament... December 1960. London, p. 32—33.
ток. Однако этот довод представляется неубедительным, тем более что в опытах Темпл и сотрудников (цит. Шрауб) опухолевый рост наблюдался в легких мышей с участками некроза, расположенными вокруг частиц Ru106.
Из опытов Passonneau и соавторов известно, что при дискретном воздействии радиоактивного Sr90 + Y90 на кожу крыс развитие опухолей наступает в 5 раз реже, чем при равномерном распределении по коже того же количества материала. С точки зрения канцерогенной опасности энергия радиоактивного распада расходуется в зонах некроза непроизводительно. Это обстоятельство может уменьшить количественные показатели такой опасности, но его нельзя рассматривать как свидетельство отсутствия ее.
Очевидно, пылевые частицы, способные в случае задержки в органах дыхания вызывать в них микроскопические некрозы, должны находиться под контролем гигиенистов. Однако для полной гигиенической оценки опасности этих частиц требуется многосторонняя исследовательская работа.
Наступившее в 1963—1964 гг. значительное снижение концентрации горячих частиц в атмосферном воздухе как результат действия Московского договора о прекращении испытаний ядерного оружия в трех средах свидетельствует об уменьшении возможной опасности для населения энергии радиоактивного распада.
Вместе с тем не исключено образование горячих частиц при работе с радиоактивными материалами определенной категории людей. Это вызывает необходимость дальнейшего изучения гигиенических, геофизических и биологических аспектов данной проблемы.
ЛИТЕРАТУРА
Альтфатер В. В кн.: Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963, стр. 19.— Б е к е р Ф. Там же, стр. 29. — Бош И., Н е й в и р т Р. Там же, стр. 36. — Б ы х о в-с к и й А. В. Гигиенические вопросы при подземной разработке урановых руд. М.,
1963. — Гайдова Е. С., Янь С я о-ш а н ь. В кн.: Материалы по токсикологии радиоактивных веществ. М., 1964, в. 4, стр. 58. — Г р о с Е. В кн.: Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963, стр. 5. — Зоммермейер К. Там же, стр. 145.— Кур-ляндская Э. Б. В кн.: Материалы по токсикологии радиоактивных веществ. М., 1960, в. 2, стр. 3. — Малахов С. Г., Махонько К. П. Атомная энергия, 1964, т. 16, в. 6, стр. 530. — Манойлов С. Е. и др. Вестн. рентгенол., 1955, № 6, стр. 43.— Марквардт. В кн.: Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963, стр. 149.— Мэй Р., Ш ней дер X. В кн.: Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963, стр. 56. — Петров Н. Н. и др. Динамика возникновения и развития злокачественного роста в эксперименте на обезьянах. М., 1952. — Раевский Б. и др. В кн.: Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963, стр. 167. — Сисефский Ж. Там же, стр. 210. — Ситку с А. Там же, стр. 78. — Стрельцова В. Н., Москалев Ю. И. Бластомогенное действие ионизирующей радиации. М., 1964. — Сты-ро Б. И. и др. Атомная энергия, 1963, т. 15, в. 3, стр. 262. — Они же. Там же,
1964, т. 16, в. 6, стр. 528. — Хауер Ф., Кэк Г. В кн.: Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963, стр. 40. — Хер бет В. Там же, стр. 88. — Хинцпетер М. Там же, стр. 116. — Шедлинг И., Мюллер В. Там же, стр. 52. — Шульц X., Кольб В. Там же, стр. 72. — Шуман Г. Там же, стр. 84. — Adams С., Far-low N.. Schell W., Geochim. Cosmochim acta, 1960, v. 18, p. 42. — С e m b e г H. В кн.: United Nations 2-d International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy. Geneva, 1958, p. 900. — С e m b e r H. В кн.: Radiological Health and Safety in Mining and Milling of Nuclear Materials. Vienna, 1964, p. 307. — Cook C. S., Mather R. L., Johnston R. F. et al., Nature, 1960, v. 187, p. 1100. — Edvar-son K., Low K., Sisefsky I., Ibid., 1959, v. 184, p. 1771. — F o r e m a n H. В кн.: Diagnosis and Treatment of Radioactive Poisoning. Vienna, 1963, p. 396— G г o s s В., Aron A., Meyer E., Acta Phys. Austriaca, 1958, Bd. 12, S. 187.— Gross B. et al. В кн.: Proceedings 2-d International Conference of Peaceful Uses of Atomic Energy, New York, 1958, v. 18, p. 575. — H a v 1 o v i с V., Nature, 1961, v. 189, p. 977.— H e a 1 y J. W. et al. В кн.: Proceedings 2-d International Conference of Peaceful Uses of Atomic Energy. New York, 1958, v. 18, p. 309. — H e r b s t W., Atomkernenergie, 1959. Bd 4, N 7/8.— Israel H., Meteorol. Rundschau, 1959, Bd. 12, S. 136.—Kern W., Nucleonics, 1959, v. 1, N 8, p. 314. —Idem, Ibid., 1960, v. 2, p. 203. — К i 1 i risk i E., Z. Meteorol., 1958, Bd. 12, S. 202. — M a m u г о Т., Fujita A., Hlth Phys., 1963, v. 9, p. 779. — Mamuro Т., Yoshikawa K-, Matsunami T. et al., Nature,
1963, v. 197, p. 964. — M a mu го T. et al., Ibid., p. 478. — M a m u г о T., Y о s h i к a-wa K. et al., Annual Kept Radiat Center Osaka Prefect, 1963, N 4, p. 9.—M a mu го T., Maki N., Ma tsunami T., Ibid., 1962, N 3, p. 19. — M a r q u a r d t W.„ Kernenergie, 1962, Bd. 5, N 10—11. —May R., Schneider H., Atomkernenergie, 1959, Bd. 4, S. 28. — Meyer E., Ar on A., De Kastro E, Anais Acad. bras, cienc, 1961, v. 33, p. 35. — M о r g e n s t e r n W., R e n t s с h 1 e г W., Naturwissenschaften, 1959, Bd. 46, S. 472.— Nelson N. В кн.: Inhaled Particles and Vapours. Oxford, 1961, p. 221.— Neuwirth R., Atompraxis, 1959, Bd. 5, N 7/8. — Passonneau J. V., Brues A. M., Hamilton K. A., Proc. Am. Ass. Cancer Res., 1953, v. 1, p. 41. —Pou 1 heim К. F., Kernenergie, 1962, Bd. 5, S. 675. — P r e i n i n g О., Sedlacek M., Erns F. et al., Staub, 1963, Bd. 23, S. 407. — R a j e w s k y M., Nature, 1963, v. 199, p. 162. —Rosi nski I., Stockham I., Bull. Am. meteor., Soc., 1961, v. 42, p. 683. — R y d e r N., Natson-Munro C., N. Z. J. Sei., 1954, v. 36, p. 155. — S с h e d 1 i n g I. A., Staub, 1960, Bd. 20, S. 139. — Idem, Acta Phys. Austriaca, 1960, Bd. 13, S. 207.—S с h m i d t K-, Technik, 1960, Bd. 15, S. 291. —Schuman G., Staub, 1963, Bd. 23, S. 407. — S e d-1 a с e к M., Preining O., Ernst F., Acta Phys. Austriaca, 1963, Bd. 16, S. 296.— S i 11 k u s A., Naturwissenschaften, 1959, Bd. 46, S. 399. — T e r e n t i u k T., Canad. J. Phys., 1958, v. 36, p. 136. —Webb I. H., Phys. Rev., 1949, v. 76, p. 375.
Поступила 30/1X 1964 г.
УДК 613.632 + 613.62] : 66
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ПРОФПАТОЛОГИИ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
проф. С. И. Аьибель
Горьковскнй научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний
Министерства здравоохранения РСФСР
В течение многих лет на химических предприятиях проводится большая работа по оздоровлению производственной среды, по рациональной организации трудовых процессов и по внедрению эффективных средств защиты здоровья рабочих. Это привело к резкому уменьшению частоты и тяжести профессиональных интоксикаций и к ликвидации некоторых из них. В частности, почти полностью исчезли тяжелые формы отравлений такими «старыми» промышленными ядами, как свинец, тетраэтилсвинец, ртуть, марганец, фосфор и растворители, а случаи острых отравлений раздражающими газами, окисью углерода и другими профессиональными ядами стали довольно редки.
Однако успехи в снижении профессиональных заболеваний у рабочих химической промышленности не должны вызывать чувство успокоения. Быстрый рост этой промышленности, широкое внедрение в нее новейших достижений науки и техники, освоение многочисленных новых химических веществ—все это может способствовать появлению новых форм профессиональной патологии, требующих специального
глубокого изучения.
Большую опасность для здоровья рабочих представляют производства пестицидов, обладающих выраженными токсическими свойствами. Опасность особенно велика во время налаживания выпуска новых ядохимикатов или при резком увеличении их производства на тех же площадях. В этот период могут возникать острые, подострые и хронические интоксикации. Подобные случаи наблюдались у рабочих производств ртутьорганического фунгицида — гранозана (С. И. Аш-бель), фосфорорганических инсектицидов — метафоса, меркаптофоса, метилмеркаптофоса, хлорофоса, тиофоса и др. (Ю. С. Каган; М. А. Казакевич; И. Я. Сосновик; С. Л. Трибух и соавторы; И. С. Фаерман и Э. М. Бонгардт и др.) и хлорорганических ядохимикатов — ДДТ,
7 Гигиена и санитария, № 7
97
