Научные результаты

РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

История Семипалатинского испытательного ядерного полигона.

21 августа 1947 года Правительство СССР приняло решение о создании ядерного полигона. Его расположили на стыке территорий Павлодарской, бывшей Семипалатинской и Карагандинской областей Казахстана на левом берегу реки Иртыш.

29 августа 1949 года было произведено первое ядерное испытание в СССР, явившееся одновременно первым испытанием на Семипалатинском полигоне и первым наземным ядерным испытанием.

Последнее ядерное испытание проведено 19.10.1989 г., когда 3 ядерных заряда были взорваны под землей, в скважине.

За весь период деятельности Семипалатинского испытательного ядерного полигона (СИЯП) на нем было проведено 465 ядерных испытаний. За период с 1949 года по 1962 год было проведено 118 атмосферных (88) и наземных (30) испытаний. Остальные 347 испытаний были подземными.

 Радиационное воздействие на окружающую среду и население при атмосферных испытаниях могли оказать 25 наземных и 86 воздушных ядерных взрывов. Определенное воздействие, на население территорий прилегающих к полигону, могли оказать и отдельные подземные ядерные испытания, сопровождавшиеся нештатными радиационными ситуациями.Основные дозообразующие взрывы, проведенные на СИЯП: 29 августа 1949 г., 24 сентября 1951 г., 12 августа 1953 г., 24 августа 1956 г., 22 августа 1957 г.

18 декабря 1992 года принят Закон Республики Казахстан от №1788-ХII «О социальной защите граждан, пострадавших вследствие испытаний на семипалатинском испытательном ядерном полигоне», который устанавливает классификацию территорий, пострадавших от воздействия многолетних ядерных взрывов.

 

История радиоэкологических исследований, проводимых НИИ РМиЭ в зоне влияния СИЯП

 Исследования радиоэкологической обстановки на территориях, прилегающих к СИЯП, проводились с момента первого взрыва. В первые десять лет испытаний (1949 - 1959 гг.) измерялась только мощность дозы гамма-излучения по пути прохождения радиоактивного облака в 15 районах 75 населенных пунктов.

НИИ РМЭ (Диспансер №4 МЗ СССР) в период 1953 - 1996гг. проведены исследования по изучению радиационной обстановки населенных пунктах Семипалатинской  области, прилегающих к полигону.

С 1959 г. начали определять удельную суммарную бета-активность объектов внешней среды в отдельных населенных пунктах.

К 1962 г. согласно архивным данным, начались планомерные изучения радиоэкологической обстановки. С этого времени изучались как объекты окружающей среды, так и продукты питания на достаточно широких территориях.

НИИ радиационной медицины и экологии располагает вышеназванными архивными данными, частично сохранившимися после распада СССР и закрытия полигона. Наличие архивной документации может оказать существенную помощь в решении современных радиоэкологических вопросов.

 

Исследования почв с 1953 по 1996 год показали, что загрязнение поверхностного слоя грунта носит сложный характер ввиду неоднократного загрязнения локальными радиоактивными выпадениями от термоядерного и ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне.

С 1962 г. после запрета проведения наземных и атмосферных испытаний, уменьшения локальных и глобальных выпадений, процессов естественной дезактивации почв и радиоактивного распада, суммарный запас бета-радиоактивных продуктов деления в почвах исследованных населенных пунктов систематически уменьшается.

С 1953 по 1967 гг. удельная суммарная активность почвы на всей территории наблюдаемой зоны уменьшилась в среднем 1774 раз, с 1965 по 1978 – в  787 раза.

С 1963 по 1994 активность Sr-90 снизилась  в 2,3 раза, Cs-137 в 1,2 раза.

 Накопление радиоактивных веществ в растительности обусловлено фактором разнохарактерных локальных выпадений, а также различными путями поступлением радионуклидов: через корневую систему и в результате поверхностного загрязнения.

Резкий спад активности в первые годы после взрыва объясняется  распадом короткоживущих продуктов деления, а отличие в спадах - характером выпадений, зависящих от  расстояния до места взрыва.

К восьмидесятым годам спад суммарной активности не имеет столь резкого отличия, так как к этому времени преобладающим является корневой путь поступления радионуклидов в растительность.

С 1953 по 1968 гг. наблюдался спад суммарной активности растительности в 300 раз. К 1966 г. активность стала на уровне естественного значения.

С 1959 по 1994 гг. отмечалось уменьшение активности Sr-90 в 63 раза, Cs-137 в 177 раз.

 

Концентрация радиоактивности в продуктах питания напрямую зависит от загрязнения растительного покрова продуктами деления и повторяет сложный  характер радиационной обстановки в исследуемых населенных пунктах.

За период наблюдений 1958-1994 гг. содержание Sr-90 и Cs-137 в мясе уменьшается в 133 и в 54 раза соответственно. Имеет место отчетливая тенденция снижения удельной активности (в 5 раз).

В пробах молока в период 1958-1994 гг. суммарная активность уменьшилась в среднем в 15 раз,содержание Sr-90 – в 4 раза, Cs-137 – в 206 раз.

 

Одним из путей поступления радионуклидов в организм человека является использование в пищевом рационе воды. Жители наблюдаемой зоны используют для хозяйственных нужд и питья грунтовые воды.

Содержание  в воде цезия-137  является  весьма  эпизодичным.

С 1958 по 1968 гг. в воде суммарная удельная активность уменьшилась в среднем 3 раза.

С 1963 по 1994 гг. активность Sr-90 снизилась в 4 раза, Cs-137 – в 9 раз.

Полученные данные ниже установленных нормативов.

 

За весь период испытаний ядерного оружия с юридической точки зрения облучения в дозе в дозе менее 7 сЗв подверглось около 50 000 человек, от 7 до 100 сЗв – около 80 000 человек. Наиболее высокие дозы облучения более 100 сЗв получило около 27 000 человек.

 

Проведенные исследования НИИ РМЭ в период 1953-1996 гг. позволяют сделать выводы:

-         после запрета проведения наземных и атмосферных испытаний (1962г.), уменьшения локальных и глобальных выпадений, процессов естественной дезактивации почв и радиоактивного распада, суммарный запас радионуклидов в объектах окружающей среды и продуктах питания исследованных населенных пунктов систематически уменьшается;

-         через десятилетия после окончания испытания ядерного оружия в атмосфере короткоживущие и среднеживущие техногенные радиоактивные элементы распались, сравнительно долгоживущие Sr-90 и Cs-137 частично распались, а также мигрировали с поверхности в более глубокие горизонты почв.

-          постоянное снижение содержания продуктов деления ядерных взрывов в продуктах питания приводит к уменьшению годовых доз внутреннего облучения населения;

-         мощность экспозиционной дозы отражает содержание естественных радиоактивных элементов (U, Th, K);

-         необходимо дальнейшее динамическое наблюдение за локальными радиоактивными следами на территориях районов, так как его результаты имеют большое медико-социальное и народно-хозяйственное значение.

 

Современные радиоэкологические исследования, проводимые НИИ РМиЭ в зоне влияния СИЯП

 Совместные научно-исследовательские работы проводились специалистами НИИ радиационной медицины и экологии (Семей, Казахстан) и ИИ радиационной биологии и медицины (Университет Хиросимы, Япония) с 1995 года с целью изучения воздействия радиоактивных выпадений испытаний ядерного оружия, как на окружающую среду, так и на население Семипалатинского региона.

В период проводимых исследований были отобраны:

- пробы почвы с территорий 18 населенных пунктов Восточно-Казахстанской области, и по 9 маршрутам, соединяющим различные населенные пункты. Было исследовано более 200 участков территорий.

- свыше 200 зубов жителей 20 населенных пунктов ВКО для определения индивидуальных поглощенных доз внешнего облучения методом ЭПР спектрометрии. В число исследуемых вошли как сильно облученные, так и незначительно облученные территории, согласно уровню радиоактивного загрязнения в период проведения ядерных испытаний.

Проведенные современные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1)  уровни Cs-137 в образцах почвы вне территории СИЯП сопоставимы с глобальным уровнем,

При сравнении полученных данных с данными других исследований (предполагаемый уровень глобальных выпадений в Семипалатинском регионе, данные российских исследования территорий за пределами СИЯП, содержание глобальных осадков для побережья Японского моря и Тихого океана) видно, что хотя и существуют единичные участки, на которых уровень содержания Cs-137 превышает данные значения, в большинстве проб содержание Cs-137 такое же или ниже.

2)  уровни Pu239,240 на многих участках в несколько десятков-сотен раз выше глобального уровня,

Характер распределения Pu-239, 240 в почвах исследуемых территорий совпадает с характером распределения Cs-137. Но содержание Pu-239, 240 на большинстве участков в несколько десятков и сотен раз выше, чем содержания, наблюдаемое в Японии (40-120 Бк/м2), и средний предполагаемый уровень глобальных выпадений в Семипалатинском регионе (50 Бк/м2). Эти результаты показывают, что ядерные испытания, проведенные на СИЯП, вызвали локальные выпадения плутония далеко за пределами полигона.

3)  изотопные отношения Pu-240/Pu239 в почвах исследуемых территорий ниже значения отношений для глобальных выпадений,

Атомные отношения Pu-240/Pu-239 для большинства проб показали довольно низкие значения (в диапазоне 0,025-0,100) по сравнению со значением глобальных выпадений (0,18), что также подтверждает факт загрязнения территорий, прилегающих к СИЯП, плутонием, использовавшимся при производстве ядерного оружия. Исключение составляют отдельные точки, которые показали относительно высокие значения в диапазоне 0,125-0,22 (города Семей, Усть-Каменогорск).

Значения атомных отношений Pu-240/Pu-239 значительно изменяются среди мест пробоотбора, но в целом, они увеличиваются с увеличением расстояния от СИЯП. Полученные значения сопоставимы с изотопными отношениями оружейного плутония (0,054-0,063) на ядерном полигоне Невада (Hardy, 1976) и оружейного плутония (0,051) изготовленного на Rocky Flat Plant (Крей, Харди, 1970).

Современные исследования показывают, что на этих территориях велики концентрации Pu.

Радиоэкологическая обстановка на территориях, прилегающих к СИЯП в настоящее время определяется и будет определяться в будущем уровнем накопления альфа излучающих долгоживущих радионуклидов, прежде всего Pu Am.

Реальное положение дел с загрязнением природной среды этими компонентами ещё не изучено.

4)  большинство значений доз определенных ЭПР спектрометрией находится в пределах 20 сГр.

Самые высокие дозы получены для жителей населенных пунктов Долонь и Бодене в пределах до 450 мГр и 356 мГр, соответственно.

 

Основные направления будущих радиоэкологических исследований

  1. Проведение радиоэкологических исследований территорий, прилегающих к СИЯП, их зонирование по степени радиационного риска и разработка предложений по пересмотру границ зон радиационного риска.
  2. Комплексное исследование радиационного состояния населенных пунктов, находящихся в зоне влияния СИЯП, подготовка для них радиационно-гигиенических паспортов.
  3. Экспериментальное определение индивидуальных и оценка коллективных эффективных доз облучения жителей населенных пунктов с неблагоприятной радиоэкологической обстановкой, расположенных в зоне влияния СИЯП.
  4. Создание системы мониторинга подземных и поверхностных вод, генетически связанных с загрязненными объектами СИЯП.

Создание системы мониторинга радиационной обстановки в основных населенных пунктах, расположенных в зоне влияния СИП, и обеспечение ее функционирования.

 

 

 

 

 

 

 

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ МЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

По официальной статистике (1949 г.), на территориях, прилегающих к полигону областей Казахстана проживало около 1,5 млн. человек. Установлено, что только часть потенциально облучавшегося населения подвергалась облучению в различном диапазоне доз.

Медико-демографические последствия облучения населения Казахстана (дозы облучения 250 и более мЗв) регистрировались в течение трех временных промежутков и зависели от таких модифицирующих факторов риска, как: величина дозы и характер облучения; время нахождения под риском пола и возраста на момент облучения и на момент исследования.

Первый период - 1-5 лет от начала облучения (острые и ранние эффекты облучения).

Имеющиеся в нашем распоряжении данные (Министерство обороны бывшего СССР) указывают на существенный рост младенческой смертности (до 100-110 случаев на 1000 новорожденных), причиной которой являлись инфекционные заболевания, заболевания органов дыхания и пороки развития (уродства).

Наиболее часто среди пороков развития диагностировались микроцефалия и пороки развития лицевого черепа, являющиеся маркерами радиационного неблагополучия. Среди части населения, подвергавшегося облучению в высоких дозах, фиксировались нарушения свертывающей системы крови, анемия с последующей лейкопенией. Имеются сообщения о возникновении острой лучевой болезни (гематологическая форма).

В структуре общей заболеваемости преобладали болезни эндокринной системы, нервной системы и органов чувств, сопровождавшиеся выраженным астено-вегетативным синдромом.

Второй период – 6-19 лет от начала облучения (ранние отдаленные эффекты). Среди облучавшегося населения регистрируется  резкий подъем онкологической заболеваемости до 320-330 случаев на 100 тыс. населения по сравнению с 40-60 случаями на 100 тыс. населения в исходном периоде (1958 г.). В структуре онкологической заболеваемости и смертности в этот период преобладали злокачественные опухоли, локализованные в желудочно-кишечном тракте.

Фиксируется резкий рост болезней системы крови и кроветворных органов (100-120 случаев на 1000 населения) в сравнении с исходным периодом (18-23 случая на 1000 населения). В структуре этих заболеваний 80-85% занимали анемии (в основном, железодефицитные). Регистрируется рост показателей смертности от лейкозов (острый и хронический миелобластный лейкоз) до 12-15 случаев на 100000 населения (в исходном периоде – 4-6 случаев на 100 000 населения.

В этот период клинические исследования позволили установить «омоложение» органических форм заболеваний системы кровообращения. Основная часть этой патологии диагностировалась в возрастных группах 40-49 лет, тогда как среди контрольных групп -  в возрастных группах 50 лет и старше. Результаты исследований позволили констатировать ускорение инволюционных процессов среди облучавшегося населения и формирование эффектов преждевременного старения, в группах риска, постоянно проживавших на контролируемых территориях в период атмосферных испытаний (1949 — 1962 гг.).

В облучавшихся группах населения репродуктивного возраста существенно увеличился уровень пороков развития (уродств) среди новорожденных. В исходном периоде этот уровень составлял 1-3 случая на 1000 новорожденных, по состоянию на 1965 – 1980 гг. – 17-19 случаев на 1000 новорожденных.

Третий период - 21-48 лет от начала облучения (поздние отдаленные эффекты).

С 1980 по 1995 гг. зафиксирован второй резкий подъем онкологической заболеваемости и онкологической смертности (в 4-5 раз выше, чем в 1970-1975 гг.).

В структуре онкозаболеваемости и онкосмертности в этот период среди облучавшегося населения существенно снижается удельный вес злокачественных опухолей, локализованных в желудочно-кишечном тракте с одновременным достоверным ростом уровня рака легких и бронхов, молочной железы женщин.

В общей структуре онкологической заболеваемости и смертности в первом и втором периодах опухоли, локализованные в желудочно-кишечном тракте, составляли 70-75%. В третьем периоде картина резко меняется. На первое место выходит рак легких и бронхов (30-35%), рак желудочно-кишечного тракта (15-20%), рак молочной железы (15-20%).

В оценке поздних отдаленных эффектов ионизирующего излучения среди лиц, непосредственно подвергавшихся излучению (I-поколение) являются результаты когортных исследований по оценке динамики показателей смертности (через 50 лет после начала испытаний).

В 1965-1970 гг. сформированы 2 когорты: основная когорта (историческая) — население 10 поселков Абайского, Бескарагайского и Жанасемейского районов ВКО (9850 чел.); контрольная когорта (9604 чел.) - население Кокпектинского района ВКО (не подвергавшегося облучению). Средневзвешенная эффективная эквивалентная доза облучения лиц исторической когорты — 630 мЗв. Эпидемиологический анализ показателей смертности выполнен с учетом таких модифицирующих факторов риска как: возраст, пол на момент облучения и смерти, время пребывания под риском, величина дозы и характер облучения.

Установлено достоверное увеличение коэффициентов общей смертности населения всех возрастных групп экспонированных Жана-Семейского, Бескарагайской, Жарминского и Чарского районов Семипалатинской области через 4-21 год от начала облучения по сравнению с  показателями контрольного Кокпектинского района. Не обнаружено существенных различий в уровнях общей смертности населения экспонированных Бородулихинского и Абайского районов по сравнению с контрольной группой. Установлено модифицирующее влияние на показатели общей смертности возраста населения экспонированных групп.

 В последующие годы (26-49 лет от начала облучения) среди мужчин и женщин Бескарагайского, Жарминского и Чарского районов зарегистрировано от 6 до 8 пиков существенного превышения уровня общей смертности по сравнению с показателями контроля. Среди  мужчин и женщин Абайского и Жана-Семейского районов уровень общей смертности среди мужчин и женщин существенно не отличался от показателей контроля.

В течение всего периода после облучения (1950-1998 гг.) среди мужчин и женщин трех экспонированных районов (Бескарагайского, Жарминского и Чарского) уровень общей смертности существенно превышал таковой среди населения контрольного района. Кривая уровня общей смертности носила ремитирующий характер с чередованием существенных подъемов с последующей нивелировкой в отдельные годы.

Полученные результаты и данные по оценке особенностей клинического течения (возраст установления диагноза) онкозаболеваний и болезней системы кровообращения позволили сформулировать основные закономерности формирования геронтологических эффектов ионизирующего излучения (преждевременного старения) в исследуемых группах и рассчитать ущерб здоровью экспонированного радиацией населения по показателям продолжительности предстоящей жизни.

На протяжении всего исследования дополнительное число случаев индуцированных радиацией болезней системы кровообращения, в среднем, для мужчин составляло 145,7, для женщин – 102,6 на 1000 населения в год; случаев АГ – 57,2 и 48,2; ИБС – 40,5 и 35,1 случаев на 1000 населения в год соответственно. Средний возраст экспонированных мужчин с впервые диагностированными артериальной гипертонией и ишемической болезнью сердца на 4,7; женщин – на 2,3 лет; с инфарктом миокарда – на 6,1 и 5,0 соответственно и с ОНМК – на 5,4 и 4,5 лет соответственно был ниже, чем в контрольной группе.

Существенное снижение средней продолжительности жизни экспонированного радиацией населения ВКО было зарегистрировано в период с 1995 по 2007 гг. В Абайском районе в целом средняя продолжительность жизни мужчин на 5,2-7,3 лет, а  женщин – на 2,3-3,4 лет была ниже, чем в контрольном районе и составляла 51,3-61,8 и 67,2-70,3  лет соответственно. В Жанасемейском и Бескарагайском районах эти показатели практически соответствовали показателям Абайского района.