Радиационная география как раздел естественных наук

М.Н.Тихонов, с.н.с., ФГУП «НИИ промышленной и морской медицины ФМБА России», Санкт-Петербург

Сегодня география стала одной из базовых наук, исследующих комплексные проблемы взаимодействия общества, экономики и окружающей среды. Каждая отрасль естественных наук неизбежно соприкасается с проблемами, связанными с географией, ибо предметы их изучения, в силу объективной реальности, рассматриваются в пространстве и времени  и не изолированы от влияния внешней среды.


Географический подход характерен для всех отраслей научных знаний, изучающих пространственные явления и процессы. Конечная задача географии – комплексное исследование природы, населения и хозяйства, установление характера взаимодействия между человеческим обществом, экологическими системами и географической средой. Все проблемы современного мира становятся предметом пристального внимания учёных-географов.                        

Территориальное распределение факторов, влияющих на здоровье человека в период его   жизнедеятельности,   описывается   медицинской   географией.   Как   наука  она сформировалась в России в XIX в., а в середине XX в. стала официальным направлением  научных исследовАОаний [1]. Территориальное распределение радиационных факторов и их источников, влияющих на здоровье человека, географическую среду и экологические системы, описывается радиационной   географией [2, 3]. 

Под географической средой понимают часть природы Земли, в пределах которой существует человечество и экологические системы, и с которой они находятся в непосредственном взаимодействии. Это комплекс геоморфологических, геофизических и радиогеохимических условий, в которых существует человек и экологические системы. Термин распространяется лишь на верхний слой литосферы. Эта оболочка является естественным природным окружением человека в его жизни и хозяйственной деятельности. Под экосистемой понимается совокупность живых организмов и окружающей их среды во взаимодействии.

Совокупность естественных, природно-антропогенных и техногенных условий, определяющих жизнедеятельность человека, получила название «окружающая среда» (точнее,  «окружающая человека среда»).

Радиационная география - комплексная  наука,  использующая соответствующие разделы сформировавшихся наук и новых научных направлений (таких, как медицинская география, радиационная гигиена, радиогеохимия, радиогеоэкология, геомедицина, геофизика, геохимическая экология и др.), изучающие закономерности территориального распределения  ИИИ, РВ, природных и техногенных радиационных факторов и радиационную обстановку (условия) на отдельных территориях с целью выявления их  влияния на состояние здоровья населения, экологические системы и географическую среду [4].

Радиационная география  -  наука, которая изучает закономерности формирования РЗ территорий и выявляет пространственно-территориальные последствия РЗ для общества и природы. Она представляет собой симбиоз соответствующих разделов таких основопологающих и фундаментальных дисциплин как радиоэкология, медицинская география, радиационная гигиена и радиогеохимия, которые формируют эту мультидисциплинарную область знаний. Это четыре самостоятельных, взаимосвязанных и взаимодополняющих основных компонента, что позволяет считать радиационную географию одновременно и системной и проблемно-ориентированной. Их сближает комплексный подход к объектам изучения, выявление антропогенных изменений окружающей среды,  разработка противорадиационных мероприятий по охране экологических систем и здоровья населения.

География и экология – комплексные дисциплины. Они рассматривают природную среду как сложную систему, состоящую, с одной стороны, из связанных между собой геосфер (атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы), а с другой стороны – из совокупности природных территориальных комплексов (ландшафтов, геосистем) и экосистем различных таксономических рангов [5, 6].

По мнению Д. Л. Арманда, экосистемы - это геосистемы, в которых существенную роль играют биокомпоненты. Различные части геоэкологической среды находятся в тесной связи между собой.

Территориальное   распределение   источников   ионизирующего   излучения   на поверхности Земли и полей ионизирующего излучения в биосфере Земли [7] описывается  радиационной географией, которая входит в систему естественных наук «География» [5] и «Радиация» [8]   и по своему содержанию является разделом физической географии - рис.1.


Рис.1. Источники ионизирующего излучения, формирующие поле радиации в приземном слое атмосферы и биосфере – географической среде обитания и деятельности человека [5, 6].

Как следует из рис. 1, радиационную географию следует определить как сферу деятельности человека, связанную с территориальным распределением РЗ и местоположением ИИИ искусственного и естественного происхождения и их влиянием  на здоровье населения и состояние окружающей среды.

Радиационная география естественно и неразрывно связана с геофизическими и медико-биологическими науками о радиации, особенно с прикладными разделами, касающимися вопросов рационального использования природных ресурсов и здоровья людей [5-13]. Широкий спектр использования соответствующих разделов и смежных вопросов этих наук в радиационной географии требует понимания их места и соответствующей роли, а также правомерности выделения радиационной географии в самостоятельную область знаний. Краткие сведения о сопутствующей роли и органической связи некоторых из них с радиационной географией приведены ниже.

Геофизика - комплекс наук, изучающих физические свойства Земли в целом и физические процессы, протекающие в литосфере, гидросфере и атмосфере. К этим традиционно выделенным оболочкам следует добавить биосферу - область распространения живых организмов. Обмен веществ между живыми организмами и окружающей средой, происходящий в биосфере, определяет своеобразие, характер и интенсивность геофизических процессов.

По отношению к медицине геофизика является прикладной наукой о физической среде обитания человека. Отдельные геофизические дисциплины, например, климатология и метеорология, непосредственно связаны с такими разделами медицины, как медицинская климатология и курортология. Большой интерес для медицины представляет исследование таких физических факторов, как электрическое, магнитное и гравитационное поля Земли, изучение территориального распространения искусственной и естественной радиоактивности.

Геофизические науки неразрывно связаны с другими науками о Земле: радиогеохимией, экогеологией [14],  геохимической экологией, радиогеологией, а также с теми биологическими науками, которые касаются биосферы и её роли в образовании современных территориально-природных и ландшафтных комплексов.

Геохимия - наука, изучающая химическое строение и химическую эволюцию Земли, закономерности распространённости и естественной миграции, распределения, рассеяния и концентрирования химических элементов и их соединений в её геосферах.  С точки зрения биологии и медицины геохимия - наука о естественной и техногенной химической среде жизни. Радиогеохимия служит источником сведений о миграции, рассеянии и концентрировании естественных и искусственных радионуклидов в природной среде. Основная задача геохимии - выяснение зависимости между строением атомов химических элементов и их поведением при различных физико-химических условиях геосфер Земли.

Геохимия - комплексная наука, тесно связанная с целым рядом смежных дисциплин: с геологией и её разделами - минералогией и петрографией, физической химией и химией растворов, атомной физикой, географией, а также с биологическими науками, раскрывающими роли биогенных процессов в миграции химических элементов и их биогенных соединений. В настоящее время в связи с изучением реакции организмов на концентрацию химических элементов в окружающей среде в геохимии развилось новое направление - геохимическая экология. Развивается также направление антропогенной экологии.

Геохимическая экология - раздел биогеохимии и экологии, изучающий взаимодействие организмов и их сообществ с геохимической средой в биосфере как единую систему организмов и среды. Задачей геохимической экологии является изучение процессов концентрирования организмами химических элементов и выяснение биологических реакций организмов в ответ на действие естественных и техногенных химических условий среды, установление причинных связей между реакциями организмов и геохимическими факторами среды.

Геохимическая экология приобрела практическое значение, так как её методами выявляются потенциально опасные в эндемическом отношении территории. Эколого-геохимические изменения в биосфере позволяют обоснованно решать проблемы расселения жителей на территории отдельных регионов.

Так, например, в результате обследования во Всероссийском центре экстренной и радиационной медицины – ВЦЭРМ (г. Санкт-Петербург) участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС, проживающих в настоящее время на территории Северо-Запада России, ни у одного из них элементный гомеостаз не соответствовал оптимальным значениям. Дефицит жизненно необходимых элементов выявлен у 80% обследованных людей. Это прежде всего дефицит кальция, цинка, селена и йода, что характерно для жителей всего Северо-Запада России и объясняется его биогеохимическими особенностями, 45% ликвидаторов имеют повышенную концентрацию в организме токсических химических элементов. В основном, это концентрация кадмия и свинца, что,  как правило, наблюдается у жителей промыш­ленных городов и у никотин-зависимых индивидов. Выявленный микроэлементоз у ликвидаторов вносит существенный вклад в клиническую картину соматичес­кой патологии и должен учитываться при проведении терапевтических мероприятий. Это подтверждается достоверной статистической зависимостью между отдельными видами патологических процессов и микроэлементными нарушениями у данного пациента [17].

В настоящее время воздействие человека на географическую среду носит глобальный характер, а формы нарушения и изменения природной среды весьма разнообразны.

Геоэкология (географическая экология) - наука, изучающая геосферные оболочки Земли как компоненты окружающей среды и минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных факторов. Цель геоэкологической оценки территорий   заключается   в   выявлении   масштабов   и   интенсивности   воздействия антропогенных и природных факторов экологической опасности. Особую озабоченность у общественности вызывает появление на отдельных территориях в больших количествах техногенных соединений,  практически не имеющих природных аналогов или нехарактерных для данных географических условий.

Геоэкология - сравнительно молодая дисциплина, которая стала формироваться с середины XX в. на стыке таких традиционных наук, как биология и география. Геоэкология сочетает био- и антропоцентричность экологического подхода с полицентричностью и территориальностью (учет пространственных границ и пространственной неоднородности среды) географических исследований. Эколого-географический (геоэкологический) подход позволяет учесть физико-географические условия и пространственные различия территории и одновременно определить последствия изменений ландшафтов и экосистем, влияющих на качество окружающей человека среды.

Биология представляет собой совокупность наук о живой природе. Общая биология рассматривает наиболее общие закономерности, раскрывающие суть жизни, её формы и особенности развития. Изучаются общие и частные закономерности, присущие жизни во всех её проявлениях и свойствах: обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, развитие, раздражимость, подвижность и т. д. По определению Н.Ф. Реймерса, в биологию входит более трехсот дисциплин и их разделов  [13].

Термин «биология» впервые использовал немецкий географ К. Тролль в 1939 г. применительно к изучению ландшафтов, наметив,  таким образом, новое научное направление на стыке физической географии и экологии.

К. Тролль считал необходимым сближать географический ландшафтный и биолого-экологический подходы, полагая, что географии необходимо глубокое экологическое знание, а экология, в свою очередь, должна ещё больше, чем прежде, уделять внимания региональной дифференциации и картированию «жизненных ассоциаций». В результате совместных усилий этих двух наук должны развиваться комплексные исследования Земли и жизни на ней. В отечественную науку термин «геоэкология» ввел В. Б. Сочава в 1970 г. в рамках того же ландшафтно-экологического подхода [11] .

Сегодня геоэкология трактуется довольно широко и разнообразно. В узком смысле она представляет собой науку, занимающуюся изучением экологических функций частных геосфер и проблем, связанных с деятельностью человека. В более широком смысле геоэкология является междисциплинарным направлением, которое интегрирует все знания об экологических проблемах Земли и представляет собой триумвират из биологических, геологических и почвенно-географических наук, ставящих основной целью сохранение жизнеобеспечивающей среды и жизни на Земле [11].

Комплексность и  сложность решаемых задач, их масштабность, характер и величина дозовых нагрузок, уровень воздействия на географическую среду и экологические системы, а также реакция на них среды определяют необходимость привлечения для их решения также широкого круга медико-биологических наук радиационной направленности.

В зависимости от характера задач, решаемых радиационной географией, комплекс используемых для её решения научных дисциплин будет изменяться. Одну из главных ролей в формировании радиационной географии занимают радиогеоэкологические, медико-географические и радиологические источники знаний. Радиационная география тесно соприкасается с радиоэкологией, нозогеографией и радиационной гигиеной. Выяснилось также, что радиационная география должна  развиваться в тесной связи с медицинской радиогеологией, радиобиологией, геомедициной, радиохимией и ядерной   метеорологией,   экологической   медициной  [5] и другими естественными науками, а также граничащими с ними мероприятиями радиационной безопасности.

Геомедицина  (медицина  географическая) - отрасль медицины, изучающая распространение болезней, особенности их возникновения, течения и исхода в различных географических условиях и в связи с этими условиями. Геомедицину не следует смешивать с медицинской географией. Выделение медицины географической на сегодня не является общепризнанным.

Медицинская география - отрасль географии и медицины, изучающая природные и  социальные факторы и условия на отдельных территориях с целью выявления их влияния на здоровье населения. Не следует смешивать с географической медициной [10].

Радиационная экология  изучает распределение, концентрацию и миграцию, а также круговорот естественных и искусственных радионуклидов в биосфере и  влияние ионизирующих излучений на организмы, их популяции и сообщества-биоценозы. Её подразделяют    на    радиоэкологию    наземных    биогеоценозов    и    радиоэкологию гидробиоценозов [6].

Проявления радиационного эффекта зависят от типа природного биогеоценоза. Например, древесная растительность обладает значительно более высокой радиочувствительностью по сравнению с другими компонентами фитоценозов.

Важной задачей радиационной экологии является изучение путей миграции радионуклидов в биосфере. Общеизвестно, что радиоактивные вещества (долгоживущие радионуклиды стронция, цезия, углерода и др.) передвигаются по определённым биологическим цепочкам, например: почва – растения - животные - человек. Это необходимо знать для оценки уровней накопления их в отдельных звеньях биологических цепочек и возможных последствий создаваемого ими дополнительного облучения растений, животных и человека [6].

В некоторых районах происходит относительно большее накопление радионуклидов в растениях и животных, что создает более высокие дозовые нагрузки. Примером таких так называемых нозоареалов (зональных, обособленных, потенциальных) могут служить районы Крайнего Севера. Это связано, в частности, с аккумуляций долгоживущих радионуклидов в лишайниках, откуда они попадают в организм оленей, а затем - в пищу человека. В России, США, Канаде и ряде других стран проводят широкие радиоэкологические исследования этих нозоареалов.

Радиационная экология, изучающая радиационную обстановку окружающей среды, имеет ряд общих задач с радиационной гигиеной, призванной обеспечить охрану здоровья населения от воздействия ионизирующего излучения.

  Радиационная гигиена изучает влияние повышенного радиоактивного фона на здоровье населения, включая соматические и наследственные эффекты облучения; оценивает лучевые нагрузки на население при диагностическом использовании ИИИ в медицине  и  разрабатывает рекомендации по     упорядочению и ограничению  их применения без ущерба для целей диагностики заболеваний [16].

Один из фундаментальных принципов радиационной гигиены - установление закономерностей формирования доз облучения и их количественная оценка. На базе этого принципа формируются многие требования к гигиенической интерпретации радиационной обстановки и созданию методов и средств противорадиационной защиты.

Одной из задач радиационной гигиены является разработка методов прогнозирования радиационной обстановки и мероприятий по защите населения при радиационных авариях и инцидентах.

Широкий комплекс исследований в области радиационной гигиены позволил получить данные о структуре и уровнях облучения всего населения бывшего СССР от различных ИИИ. Это позволило обосновать регламенты облучения различных категорий работников и отдельных групп населения, а также нормы радиационной безопасности (НРБ - 99 (2009) и ОСПОРБ - 99) и другие нормативно-технические документы в области РБ населения и охраны окружающей среды [16].

Радиобиология изучает действие всех видов ионизирующих излучений на живые организмы, их сообщества и биосферу в целом, причины различной радиочувствительности организмов и роль радиации в возникновении вредных мутаций, а также выявляет закономерности и причины возникновения отдалённых последствий облучения (сокращение продолжительности жизни, возникновение опухолей, снижение иммунитета) [10].

Объединяющей идеей рассмотренной группы наук является радиационная безопасность - мероприятия,  направленные на предохранение производственного персонала и населения от ионизирующего излучения, и контроль за выбросом РВ в атмосферу, сбором и удалением твердых и жидких РАО, за уровнем облучения экологических систем [11].

Как видим, одни и те же области отдельных наук могут быть общими для всех. Но при изучении их используются разные методы, различные подходы, разные единицы учета и измерения. Радиационная география заимствует из множества направлений частных наук специфические, присущие ей и «подпитывается» всеми частными науками. Более глубокое освоение человеком закономерностей частных наук свидетельствует, что все они в равной степени ответственны за судьбы человечества.

В ходе производственной и военно-промышленной деятельности и трансграничных переносов РВ, а также в процессе интенсивного преобразования природной среды происходит трансформация природных, социально-бытовых и производственных факторов и условий отдельных районов страны. В этой связи исключительно важное значение приобретает разработка медико-географических прогнозов, дающих возможность заблаговременно предвидеть характер влияния радиационных факторов и условий на экологические системы и здоровье населения.

Литература

1. Руководство по медицинской географии / Под ред. А. А. Келлера, О. П. Щепкина, А. В. Чаклина. – СПб.: Гиппократ, 1993. – 352 с.
2. Келлер А.А., Тихонов М.Н. и др. Перспективы медицинской географии: потребность в разработке новой парадигмы // Метериалы X Всерос. конф. по мед. географии 12-14 окт. 1999 г. – СПБ., РГО, 1999, с. 5-7.
3.Тихонов М.Н. Радиационная география России // Энергия: экономика, техника, экология, 2008, № 1, с. 12-16.
4.Тихонов М.Н., Образцов Л.Н., Терентьев Л.П. Радиационная география в системе медико-биологических знаний //Экологические системы и приборы,2009, № 6, с. 26-32.
5.Географический энциклопедический словарь: Понятия и термины.-М.: Сов. энциклопедия, 1988. – 431 с.
6.Пивоваров Ю.П., Михалев В.П. Радиационная экология. – М.: Академия, 2004.
7.Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров. 2-е изд. – М.: Сов. энциклопедия, 1983. – 1600 с.
8. Ильин Л.А., Кириллов В.Ф., Коренков И.П. Радиационная безопасность и защита: Справочник. – М.: Медицина, 1996. – 336 с.
9. Безопасность деятельности: Энциклопедический словарь / Под ред.О.Н.Русака.-СПб.: Инф.-изд.агентство «ЛИК», 2003.- 504 с.
10. Большая медицинская энциклопедия. Т.5. / Гл.ред. Б.В.Петровский. Изд. 3-е.  – М.: Сов. энциклопедия, 1977. – 568 с.
11. Братков В.В., Овдиенко Н.И. Геоэкология: Учеб.пособие. – М.: Высшая школа, 2006. – 271 с.
12. Ядерная энциклопедия / А.А.Ярошинская. – М.: Благотворительный фонд А.А. Ярошинской, 1996. – 656 с.
13. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.:Мысль, 1990. – 637 с.
14. Экогеология России. Т.1. Европейская часть / Гл. ред. Вартанян. – М.: ЗАО «Геоинформамарк», 2000. – 300 с.
15. Довгуша В.В., Тихонов М.Н. От экологии и медицины – к экологической медицине // Гигиена и санитария, 1994, № 4, с.70-75.
16. Кириллов В.Ф., Книжников И.П., Коренков И.П. Радиационная гигиена / Под ред. Л.А.Ильина. – М.: Медицина, 1988. – 336 с.
17. Алексанин С.С. Результаты многолетних исследований особенностей соматической патологии в отдаленном периоде после радиационных аварий // Радиационная гигиена, 2009, т.2, № 1, с. 5-7.

Назад

Материалы из архива

4.2006 Новости корпорации «ТВЭЛ»

Болгарские журналисты посетили «МСЗ» и Росатом 10 апреля делегация представителей СМИ Болгарии посетила «Машиностроительный завод» в Электростали. Журналисты осмотрели цеха по производству твэлов и изготовлению топливного порошка, а также встретились с директором завода О.В. Крюковым. Затем в Москве, в здании Федерального агентства по атомной энергии (Росатома) для них был проведен брифинг.

8.2009 Альтернатива вертикали

Евгений Гонтмахер, член правления Института современного развития: - Остается одно-единственное: строить параллельные структуры. Как известно, Петр I не стал модернизировать стрелецкое ополчение, а с нуля сформировал по самым современным тогдашним образцам регулярную армию, перенеся на русскую почву даже такую, казалось бы, несущественную деталь обмундирования, как букли. Петр I не стал даже пытаться переделать Москву в столицу европейского государства, а соорудил посреди невских болот Санкт-Петербург… Что можно сделать сейчас?

7.2007 Россию оттесняют от казахского урана

 Михаил Сергеев, "Независимая газета" Российские атомщики рискуют лишиться традиционной сырьевой базы в Казахстане. Астана ведет переговоры о покупке 10% американской компании Westinghouse, крупнейшего конкурента «Атомэнергопрома», учредительные документы и совет директоров которого вчера утвердил премьер Михаил Фрадков. С помощью полученных у американцев технологий казахи намерены к 2014 году полностью прекратить поставку на внешний рынок, включая Россию, природного урана, заменив его экспортом готового продукта с высокой добавленной стоимостью – тепловыделяющих сборок, собранных не по российским, а по западным стандартам.