СТАНОВЛЕНИЕ УЧЕНИЯ О РАДИОАКТИВНОСТИ

Открытие радиоактивности резко изменило прежние представления об энергетике нашей планеты...

В.И. Вернадский,1965

Открытию радиоактивности предшествовали работы немецкого физика В.К. Рентгена. В 1895 г. в опытах с трубками Крукса он открыл новый вид излучения, которое обладало большой проникающей способностью и вызывало флуоресценцию некоторых веществ. Это обстоятельство вызвало живой интерес физиков, которых заинтересовал вопрос: не испускают ли флуоресцирующие под воздействием солнечного света вещества подобные лучи?

Через год французский физик А.А. Беккерель обнаружил испускаемые кристаллами двойного сульфата уранила и калия невидимые лучи с высокой проникающей способностью. Эти лучи вызывали почернение фотопластинки. Беккерель назвал их радиоактивными. Вскоре выяснилось, что свойством лучеиспускания в исследуемой соли обладает только уран — самый тяжелый из известных к тому времени химических элементов, и это свойство не зависит от того, с какими элементами и связан.

В 1898 г. французские ученые П. Кюри и М. Кюри-Склодовская выделили из урановой смолки два новых элемента — полоний и радий, с гораздо большей по сравнению с ураном активностью. Они же обнаружили радиоактивность тория (1898 г.). Ученые пришли к выводу, что радиоактивность представляет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных элементов.

Вскоре Э. Резерфорд (1899 г.) обнаружил неоднородность лучей, испускаемых ураном, и выделил их две составляющие: менее проникающую, названную им а-излучением, и более проникающую, названную Р-излучением, представленные соответственно а- и Р-частицами. Третья, самая проникающая составляющая урановой радиации, была открыта в 1900 г. П. Виллардом и названа по аналогии с резерфордовским рядом у-излучением.

В 1934 г. супругами Ирен и Фредериком Жолио-Кюри была открыта искусственная радиоактивность. Они показали, что в результате ядерных реакций и цепочек последующих радиоактивных превращений возможно образование новых радиоактивных изотопов, ранее в природе не существовавших.

В конце 1930-х гг. была установлена возможность расщепления некоторых тяжелых ядер (урана, плутония), сопровождаемого выделением огромного количества энергии. Открытия в этой области в последующем были использованы и для создания ядерного оружия, и для развития атомной энергетики.

Вскоре после открытия радиоактивности было обнаружено биологическое действие ионизирующего излучения (И.Р. Тарханов, 1896 г.; А. Беккерель и П. Кюри, 1901 г.). Это положило начало радиационной биологии — очень важному направлению радиологии. Начальный, в основном описательный, этап развития радиобиологии — период накопления фактического материала на качественном уровне, впоследствии сменился необходимостью получения информации о количественной оценке радиобиологических эффектов и взаимосвязи «доза—эффект», а также объяснением механизмов действия ионизирующих излучений. Это стало возможным как с появлением нового направления радиологии — дозиметрии, так и с разработкой и совершенствованием дозиметрической техники.

На этом этапе (20—40-е гг. XX в.) появляются теории точечного тепла (Ф. Дессауэр, Н.В. Тимофеев-Ресовский) и мутагенного действия ионизирующего излучения (Л. Стадлер), активно изучается воздействие нейтронов на живые организмы и вводятся в употребление единицы измерения поглощенной дозы (Л.Г. Грей) и пр.

Начало следующего этапа развития радиобиологии совпадает с созданием, массовым испытанием и боевым применением ядерного оружия (бомбардировка японских городов Хиросима и Нагасаки в 1945 г.). Это период дальнейшего совершенствования количественной радиобиологии: появление структурно-метаболической теории биологического действия радиации, разработка биологических способов противолучевой защиты и радиосенсибилизирующих агентов, лечения лучевых поражений и пр. Над этими проблемами трудились видные ученые А.М. Кузин, Г.М. Франк, Н.М. Эмануэль, Б.Н. Тарусов, Л. А. Ильин, А.К. Гуськова, Е.Б. Бурлакова, Е.Ф. Конопля и многие другие.

В 1960—1970-е гг. стали появляться многочисленные радиационные технологии, основанные на радиобиологических эффектах стимулирования и ингибирования, новые сорта сельскохозяйственных культур, созданные при помощи радиационной селекции.

Крупнейшие радиационные аварии как в нашей стране, так и за рубежом дали мощный импульс дальнейшему развитию радиобиологии. Накопленный ранее дочернобыльский опыт по радиобиологии и радиационной защите в этих условиях во многом оказался непригодным. Остро встал почти неизученный вопрос радиационного воздействия на живые организмы в условиях длительного облучения относительно малыми дозами. В связи с этим появились и требовали изучения такие особенности, как реакция организма на повышенный радиационный фон, вызванный испытанием ядерного оружия и радиационными авариями, на большое разнообразие радионуклидов, попадающих в организм, на сочетание действия низких уровней ионизирующего излучения с другими факторами и пр.

Вместе с радиобиологией во второй половине XX в. развивалось другое направление радиологии — радиоэкология. Название этого научного направления было предложено в 1956 г. одновременно и независимо в СССР (В.М. Клечковский, А.М. Кузин и А.А. Пере-дельский) и США (Е. Одум).

У истоков отечественной радиоэкологии стоял академик В.И. Вернадский. Он уделял большое внимание естественной радиоактивности и ее роли в биогеохимических процессах и эволюции планеты Земля, стал организатором поиска радиоактивных руд и минералов России для дальнейшего их использования в различных отраслях народного хозяйства. Эти работы проводились на базе научных лабораторий в Москве, Санкт-Петербурге, Томске, Риге, на Кавказе (Управление Кавказских Минеральных Вод). С 1910 г. в России начинают создаваться специализированные радиологические лаборатории. Часть работ этих исследовательских организаций была подчинена интересам бальнеологии, но со временем они становятся научными центрами по изучению радиоактивности природных объектов в различных географических регионах страны.

В конце первой половины XX в., после создания ядерного оружия и первых реакторов, появилась реальная угроза загрязнения биосферы радиоактивными продуктами деления тяжелых ядер реакторного и бомбового происхождения. В связи с этим усилия радиоэкологов всего мира переключились на исследование поведения искусственных радионуклидов в экосистемах. При этом большое внимание уделялось вопросам миграции искусственных радионуклидов по компонентам агроландшафтов в связи с возможностью проживания, ведения хозяйственной деятельности и получения незагрязненной сельскохозяйственной продукции в условиях ядерной войны, весьма вероятной при противостоянии двух политических систем.

Начало истории развития радиоэкологических исследований в нашей стране связно с Биофизической лабораторией (БФЛ), организованной в 1947 г. в Тимирязевской сельскохозяйственной академией (ныне — Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева) распоряжением правительства в рамках Атомного проекта СССР по инициативе академика И. В. Курчатова.

Учитывая, что сельское хозяйство — наиболее уязвимая отрасль народного хозяйства в экстремальных ситуациях, в лаборатории в первую очередь проводились исследования влияния агроприемов, в частности применения удобрений, на поступление радионуклидов — продуктов деления тяжелых ядер в товарную часть сельскохозяйственных растений и по трофическим цепям — в продукцию животноводства. Таким образом, создавалась теоретическая основа для разработки контрмер, обеспечивающих получение сельскохозяйственной продукции, соответствующей санитарным регламентам. Руководил лабораторией заведующий кафедрой агрохимии Тимирязевки академик ВАСХНИЛ Всеволод Маврикиевич Клечковский. В БФЛ работали известные ученые С.П. Целищев, И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева, Б.Н. Анненков и др. Результаты исследований Биофизической лаборатории оказались очень полезными для ликвидации последствий Кыштымской и Чернобыльской аварий, когда обширные площади страны оказались загрязненными радиоактивными изотопами.

В дальнейшем БФЛ была реорганизована во Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии (ВНИИСХРАЭ) Российской академии сельскохозяйственных наук в г. Обнинске Калужской области, руководимый академиком РМ. Алексахиным.

Следует отметить, что с 1947 г. в СССР на Урале (Уральский филиал АН СССР) начинает формироваться другой центр развития радиоэкологии под руководством Н.В. Тимофеева-Ресовского, который организовал и проводил работы по радиационной биогеоце-нологии, основанной на учениях В.И. Вернадского о биосфере и В.Н. Сукачева о биогеоценозах. Цель этих исследований заключалась в изучении миграции техногенных радионуклидов в природных биогеоценозах с позиций системного ландшафтно-геохимического подхода. В 1950-е гг. Н.В. Тимофеев-Ресовский исследовал устойчивость многих представителей флоры и фауны к ионизирующему излучению, изучал поведение продуктов деления тяжелых ядер в естественных условиях, миграцию искусственных радионуклидов в системах «почва—растение» и «водный раствор—растение». Он впервые показал воздействие радиационных факторов на расслоение эволю-ционно согласованных внутрибиоценозных межвидовых взаимодействий (1956 г.).

В сентябре 1957 г. в результате аварии на секретном объекте по наработке оружейного плутония на Южном Урале (Кыштым, ПО «Маяк») обширные территории подверглись радиоактивному загрязнению. В связи с этим в районе была организована Опытная научно-исследовательская станция (ОНИС), которая, по сути, и стала первым отечественным НИИ радиоэкологии. Научным руководителем ОНИС был назначен В.М. Клечковский. Назначение это было обоснованным, так как в руководимой им БФЛ уже был наработан ценнейший опыт, который, несомненно, пригодился для разработки контрмер по ликвидации последствий Кыштымской аварии. К работе ОНИС были привлечены ведущие ученые страны из различных научных и учебных заведений: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, Ботанический институт им. В.Л. Комарова, Зоологический институт, Лаборатория лесоведения, Институт биофизики, Агрофизический институт, Главное управление гидрометеослужбы, Институт геофизики, Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова и другие организации. Таким образом, появилась уникальная возможность проводить радиоэкологические исследования в натурных условиях. В.М. Клечковский называл опытную работу ОНИС на загрязненных землях «атомным Ротамстедом», по аналогии с всемирно известной агрохимической опытной станцией. За время работы Опытной станции и по настоящее время были выполнены обширные исследования поведения 908г и других радионуклидов в природных и агроэкосистемах.

Новый импульс развитию радиоэкологических исследований дала беспрецедентная по масштабам авария на Чернобыльской атомной станции (1986 г.). Из-за частого изменения направления ветра в первые дни после катастрофы очень большие территории Европы попали под загрязнение радиоактивными изотопами. Только в России, на Украине и в Белоруссии земли общей площадью более 100 тыс. кв. км оказались в разной степени загрязненными. Приблизительно половина этих территорий представлена пашней и сельскохозяйственными угодьями, остальные площади — естественными наземными и водными экосистемами. В связи с этим появилась необходимость дополнять радиоэкологическую науку новыми данными с учетом особенностей Чернобыльского загрязнения: уточнять коэффициенты накопления радионуклидов растениями в зависимости от почвенных и экологических условий и коэффициенты перехода их в организм животных из загрязненных кормов, создавать радиоэкологические карты загрязненных территорий, совершенствовать документы, регламентирующие радиационную опасность населения (ВДУ, СанПиН, НРБ), разрабатывать концепцию проживания и ведения сельскохозяйственного производства в условиях радионуклидного загрязнения и т.д.

В настоящее время проблемы радиоэкологии как для нашей страны, так и для всего Мира не потеряли своей актуальности. Во-первых, значительные территории РФ остаются загрязненными долгоживущими чернобыльскими радионуклидами, в первую очередь |37Сз и 908г (периоды полураспада, соответственно 30 и 29 лет). В некоторых районах Брянской, Калужской, Тульской, Орловской и других областей уровни радионуклидного загрязнения еще достаточно высоки, поэтому остаются актуальными контрмеры в АПК, для получения продукции сельского хозяйства, соответствующей СанПиН. Во-вторых, мировые ископаемые источники топлива динамично истощаются в жестких условиях возрастания их потребления. При этом постепенно исчезает «чернобыльский синдром», нанесший колоссальный урон радиационным технологиям, совершенствуются в отношении безопасности проекты создания АЭС, и современная ядер-ная энергетика, в том числе отечественная, переживает возрождение. В-третьих, авария в Японии на атомном энергетическом комплексе Фукусима (2011 г.) показала, что даже в высокотехнологических странах возможны радиационные катастрофы с непредсказуемыми последствиями.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >