6. ПРОТИРАДІАЦІЙНИЙ ЗАХИСТ І РАДІОСЕНСИБІЛІЗАЦІЯ

1. Протирадіаційний біологічний захист і радіосенсибілізація

 Як вже відзначалось, основним завданням радіобіології є вивчення загальних закономірностей біологічної дії іонізуючої радіації на живі організми з метою оволодіння керуванням його реа­кціями на опромінення. Останнє має на меті дослідження способів регуляції радіочутливості організму, тобто її модифікації.

Під модифікацією радіаційного ураження слід розуміти зміну ступеня прояву радіобіологічного ефекту шляхом втручання в хід його розвитку за допомогою чинників фізичної або хімічної приро­ди до, під час або після опромінення.

Безперечно, протирадіаційний захист складає основний предмет проблеми модифікації, так як спрямований на послаблення наслідків радіаційного ураження організму. На рисунку наведені протирадіаційні засоби, за допомогою яких ступінь радіаційного ураження може бути зменшена.

Всі дії, які проводяться до або під час опромінення, відносять до профілактичних. Опе­рації, які проводяться після опромінення, розглядаються як терапевтичні міри, що впливають на процеси від­новлення.

Протирадіаційний біологічний захист – це по­слаблення дії на організм іонізуючих випромінювань в результаті впливу на них перед опроміненням або під час нього чинників фізичної природи або введення хімічних речовин.

Радіосенсибілізація – це посилення дії іонізуючих випромінювань на організм за допомогою фі­зичних факторів або хімічних речовин.

2. Фізичні радіозахисні та радіосенсибілізуючі фактори

Серед фізичних факторів, що визначають стан організму в момент його опромінення, виділяють декілька основних.

Газове середовище. Зміна газового складу атмосфери, в якій перебуває організм при опроміненні, в значній мірі впливає на його радіочутливість. Так, ще в І921–23 рр. німецький фізіолог рослин Є. Петрі, вивчаючи залежність чутливості проростків пшениці до рентгенівської радіації від обміну речовин, встановив, що опромінення в атмосфері вуглекислого газу підвищує їх радіостійкість. Англійські дослідники С. Хеншоу, Д. Френсіс і Л. Моттрем в дослідах з також з рослинами показали, що властивість послаблювати радіаційне ураження  має будь-який інертний газ, що заміщує кисень. Це явище, назване кисневим ефектом, є видатним   відкриттям в радіобіології, яке відіграло велику роль в її становленні на теоретичну основу.

Перше глибоке вивчення кисневого ефекту було проведене в 1930-і роки англійським радіобіологом Л. Греєм, ім'ям яко­го названа одиниця поглинутої дози. Працюючи також з рослинами – кінськими бобами, він показав, що максимум кисневого ефекту досягається при вмісті його в атмосфері близько 20% (вміст кисню в повітрі біля земної поверхні складає 20,9%). Потім це було підтверджено багатьма дослідниками  на різних об’єктах

Існує два визначення кисневого ефекту. Перше характеризує його як явище посилення радіаційного ураження організму при підвищенні в середовищі концентрації кисню у порівнянні з опроміненням в анаеробних умовах. Друге – як послаблення радіаційного ураження організму при зниженні в середовищі вмісту кисню. Легко помітити, що обидва формулювання не суперечать одне одному, а тільки розглядають явище з різних боків.

Кисневий ефект – універсальне явище в радіобіології. Воно проявляється у всіх біологічних об'єктів і на всіх рівнях орга­нізації живої матерії. Механізм захисної дії гіпоксії пояснюється звичайно тим, що при опроміненні в присутності кисню в клітинах утворюються активні перекисни вільні радикали типу О^., НО^., НО₂^. та перекис водню Н₂О₂, які посилюють дію випромінювань на жит­тєво важливі макромолекули і структури.

Кількісним вираженням зміни дії опромінення під впливом кисню є коефіцієнт кисневого підсилення (К_КП). Він являє собою відношення величини ефективної дози (звичайно ЛД₅₀) при оп­роміненні в умовах гіпоксії до дози, що зумовлює такий же ефект при опроміненні в повітрі.

Іноді його виража­ють іншим показником – фактором зміни дози (ФЗД), який звичай­но використовується для оцінки ефективності радіозахисних та радіосенсибілізуючих агентів. Фактор зміни доз – це відношення ефективної дози при опроміненні об'єкту з викори­станням модифікуючого фактора (у випадку з кисневим ефектом ним є гіпоксія) до ефективної дози контролю.

Таким шляхом визначається ФЗД для всіх чинників фізичної і хімічної природи як радіозахисної, так і радіосенсибілізуючої дії. Дія радіозахисних факторів ФЗД складає величину більше 1 і  для радіосенсибілізуючих факторів – менше 1.

Кисневий ефект практично не проявляється в сухих системах – насінні, спорах, пилку. Але при переході до активної життєдіяльності, на­приклад при проростанні насіння, він швидко зростає і досягає максимуму в обводнених активно метаболізуючих проростках і рослинах. Це цілком зрозуміло, так як радіаційно-хімічні реакції з киснем більш активно проходять у водній фазі.

Відкриття кисневого ефекту привело буквально до перевороту уявлень в області модифікації радіаційного ураження. Воно переконливо показало, що процесом його розвитку і реалізації  можна керу­вати і, головне, знижувати його.

Вологість. Cтупінь прояву кисневого ефекту, а, отже, і радіобіологічних реакцій, залежить від вологості систе­ми. І в радіобіології рослин, мабуть, немає іншого такого питан­ня, з якого було б стільки відомостей, як про вплив вологості насіння на його радіочутливість. Вони свідчать про те, що найбільша радіостійкість насіння досягається при вмісті води дещо більшому, ніж її кількість в повітряно-сухому насінні. При вмісті води вище і нижче цього рівня радіостійкість знижуєть­ся. 3 одного боку, вона стає мінімальною при вологості насіння 3–5%, з другого – при її збільшенні до 15–20% і вище.

Цю складну залежність пояснює шведський радіохімік Л. Еренберг. Він встановив, що, незалежно від вологості насіння, при пе­вній дозі опромінення в ньому утворюється однакова кількість віль­них радикалів. В насінинах з вологістю 3–5% вони протягом досить тривалого часу – до декількох місяців, не піддаються рекомбінації (об'єднанню у неактивні форми). Зі збільшенням вологості насіння частка зникаючих  віль­них радикалів з часом зростає. Біологічне пошкодження прямо пропорційне концентрації радикалів і, отже, зі збільшен­ням вологості зменшується.

При вмісті воду у насінні понад 15% опромінення супровод­жується реакціями, пов'язаними зі зміною їх фізіологічного стану і процесами проростання. Такі ре­акції ведуть до різкого зростання радіочутливості.

Питання про роль вологості в радіостійкості вегетуючих рослин та тварин практично не досліджене. Мож­на тільки припускати, що формування деякої ксероморфності тканин, що ве­де до втрати води і зниження інтенсивності метаболізму, буде спри­яти зростанню радіостійкості.

Температура. Є немало даних про дію температури на радіостійкість рослин. Вони також в основному відносяться до насіння, фізіологічний стан якого дає можливість в ши­роких межах варіювати діапазон температур без суттєвих порушень функцій. І роботами багатьох дослідників було цілком однозначно встано­влено, що охолодження насіння в момент опромінення до температури сухого льоду (–78°С) або рідкого повітря чи азоту (близько –190°С) проявляє значний протирадіаційний ефект. Прийнято вважати, що захисна дія цих температур зумовлена тим, що при глибокому охолоджен­ні створюється несприятлива ситуація для переносу енергії випро­мінювання та її поглинання речовиною. При низьких температурах об­межена також рухливість вільних радикалів і утруднена їх взаємодія з молекулами речовин клітини.

Разом з тим показано, що і підвищення температури при опромі­ненні насіння до 35–80°С веде до зниження радіаційного ураження. Припускається, що захисна дія високих температур зумовлена ослаб­ленням кисневого ефекту за рахунок зниження розчинності кисню при нагріванні.

При опроміненні вегетуючих рослин температура також впливає на радіочутливість. Однак, якщо при її зниженні до 5–10°С прояв­ляється радіозахисна дія, то при підвищенні більше 30°С радіацій­не пошкодження, як правило, посилюється – проявляється радіосенсибілізуюча дія.

Опромінення неіонізуючими видами радіації. Передуюче опроміненню іонізу­ючою радіацією опромінення деякими видами неіонізуючої радіації може безпосередньо впливати на радіочутливість організмів шляхом індукції в клітинах процесів відновлення, а також посередньо, діючи на інтенсивність метаболіч­них процесів.

Так відомо, що попереднє опромінення рослин, культури клітин тварин ультрафіолетовою радіацією знижує уражуючу дію γ-опромінення. Доведено, що таке опромінення індукує в клітинах процеси репараційного відновлення, що веде до підвищення радіостійкості. Але в певних умовах опромінення ультрафіолетовою радіацією може призводити до посилення ураження, що визначається як величиною дози, так і довжиною хвилі, часовим інтервалом між попереднім і основним опромі­ненням і деякими іншими факторами.

Немає однозначної думки і по відношенню ефективності інфра­червоного світла. Відомо, що попереднє опромінення інфрачервоним світлом в діапазоні 750–1900 мкм з максимумом в області 1000 мкм може викликати затримку поділу клітин в меристемах проростків і підвищувати їх стійкість до наступного опромінення іонізуючою раді­ацією.

Змінити радіочутливість рослин можна за допомогою попередньо­го їх освітлення або вирощування за різних світлових режимів. В залежності від інтенсивності і спектрального складу видимого сві­тла в клітинах рослин в результаті фотосинтезу може з'явитися ба­гато відновних сполук, зокрема вільних амінокислот, які сприяють підвищенню радіостійкості.

Разом з зростанням інтересу до дії на живі організми магні­тних та електричних полів, мікрохвиль, проявилась певна зацікавленість до вивчення спільної дії іонізуючих випромінювань і цих типів радіації на біологічні об'єкти. Так, є дані про те, що попередня або спільна обробка насіння і проростків магнітними полями і γ-радіацією веде до ослаблення дії останніх.

Радіозахисна дія цих факторів пояснюється різ­ними причинами: зміною стану і проникністю клітинних мембран під впливом магнітних і електричних полів і мікрохвиль, пере­розподілом аніонів і катіонів між різними тканинами, навіть можливістю утворенням радіостійких комплексних сполук в результаті зв’язування білків з магніточутливими мікроелементами та іншими. Всі вони, на жаль, слабо обґрунтовані і мають характер гіпотез.

В цілому ж треба визнати, що встановлені факти можливості модифікації радіаційного ураження за допомогою різних фізичних факторів тільки підводять базу до вирішення проблеми керування радіобіологічними реакціями. Вони дуже далекі від її кінцевого рішення, особливо по відношенню до протирадіаційного захисту людини. І якщо до 1945 р. ця проблема навіть не була достатньо конкретно сформульована як в науковому, так і в соціальному плані, то після трагічних подій в Японії у серпні того року, коли водночас від радіаційного ураження загинули сотні тисяч людей, вона відразу ж стала у радіобіології проблемою номер один. Перед всіма радіобіологічними установами світу повстало завдання створення речовин хіміко-фармацевтичного типу, які б захищали організм від дії іонізуючих випромінювань. 

3. Хімічні радіозахисні речовини і радіосенсибілізатори

В 1949 pоці практично водночас радіобіологи З. Бак і А. Ерве в Бельгії і Г.М. Патт з співробітниками в США повідомили про дві хімічні сполуки, введення яких лабораторним тваринам перед рентгенівським опроміненням підвищує їх виживання. Перші встановили, що таку дію має дуже сильна отрута ціаністий нат­рій, ін'єкція якого мишам в кількості всього 5 мг/кг перед опроміненням знижувала ступінь радіаційного ураження. Другі – про амінокислоту ци­стеїн, яка при введенні мишам в кількості 1000 мг/кг підвищувала їх виживання при опроміненні в летальній дозі.

Через два роки З. Бак зі своїми співробітниками виявили, що декарбоксильований цистеїн, названий цистеаміном, та його дисульфід цистамін мають набага­то більш виражену здатність знижувати ступінь радіаційного ураження як при ін'єкції, так і при згодовуванні тваринам. При вве­денні мишам лише (в порівнянні з цистеїном) 150 мг/кг цистеаміну ФЗД склав 1,8–2 (у ціаністого натрію і цистеїну він не перевищує 1,4). Це означає, що при використан­ні цього препарату дозу опромінення можна збільшити удвічі, щоб одержати такий же радіобіологічний ефект, як без нього.

Незабаром була показана протирадіаційна ефективність всіх трьох сполук і їх аналогів в експериментах з найрізноманітнішими лабораторними тваринами, рослинами, комахами, мікроорганізмами, тобто була продемонстро­вана універсальність їх радіозахисних властивостей.

Початок 1950-х років слід вважати часом, коли в радіобіології зародилося вчення про біологічний хімічний, або фармацевтичний, захист і про радіопротектори. Радіопротектори – це речовини, введення яких в організм перед опромінення або під час опромінення іонізуючою радіацією зніжує ступінь прояву радіобіологічних ефектів.

Ідеальний радіопротектор повинен відповідати трьом ос­новним вимогам: мати високу протирадіаційну ефективність – це, безперечно, головна його властивість; бути ста­більним, тобто зберігати свої протирадіаційні властивості протягом певного часу; і не проявляти токсичної дії при введен­ні в організм.

4. Класифікація радіопротекторів та механізми їх дії

Серед речовин з радіопротекторними властивостями можна виділити два основних типи. Перші – це сполуки універсальної дії, що здатні проявляти радіозахисні властивості при опроміненні будь-яких організмів. Механізми їх дії пов'язані зі специфічним втручанням у хід радіаційного ураження на початкових етапах його розвитку. Їх називають істинними радіопротекторами.

Другі – це такі, дія яких зумовлена неспецифічним впливом на системи організму, які підви­щують його стійкість до іонізуючої радіації (і нерідко, не ті­льки до неї).  Такі радіопротектори звичайно бувають ефективними тільки по відношенню до певної систематичної групи організмів – тварин або рослин. Їх називають специфічними радіопротекторами. До першого типу насамперед слід віднести сульфгі­дрильні сполуки.

Сульфгідрильні сполуки. До них належать вищезгадані цистеїн, цистеамін, а також аміноетилізотіуроній, амінофосфортіоати, цистафос, глютатіон, тіосечовина та багато інших сполук, що містять сульфгідрильні  (SН-) гру­пи. З часу відкриття радіозахисних властивостей сульфгідрильні сполуки вважаються найефективнішим класом радіопротекторів.

В таблиці наведені узагальнені дані про найбільш ефективні радіопротектори при опроміненні ссавців. Вони свідчать, що з обома класами живих організмів сульфгідрильні сполуки проявляють максимальний радіозахисний ефект – значення ФЗД нерідко досягає 2.                                                                                                                   

Найбільш ефективні радіопротектори при гострому

γ- або рентгенівському опроміненні ссавців

                       ¹ внутрічеревне, ² через рот, ³ під шкіру, ⁴ внутрівенне,

                       ⁵ амінофосфортиоати – складні препарати, що ще досліджується

Слід, однак, підкреслити, що тільки для небагатьох радіопротекторів крім вказаних в цих  таблицях,  значення ФЗД  перевищує 1,5.  Ефективність  переважної більшості  хімічних речовин, які ма­ють протирадіаційні властивості, оцінюється значеннями ФЗД в межах 1,2–1,4.

У рослин захисну дію сульфгідрильних сполук, як і інших радіопротекторів, спостерігають при їх вирощуванні на поживних середо­вищах, що містять їх, витримуванні протягом де­кількох годин перед опроміненням на їх розчинах, обприску­ванням їх розчинами.

Існує багато гіпотез і теорій, які намагаються пояснити меха­нізм радіозахисної дії сульфгідрильних сполук. Найбільш розповсюджена з них, спираю­чись на те, що сульфгідрильні сполуки є сильними відновниками, стверджує, що вони проявляють властивості перехоплювачів вільних радикалів, не допуска­ючи їх взаємодії з макромолекулами нуклеїнових кислот та білків.

З. Бак зі співавторами у 1964 р. висунули досить оригінальне по­яснення механізму захисної дії сульфгідрильних сполук, яке назва­ли гіпотезою "біохімічного шоку" або „метаболічним захистом". Суть її в тому, що сульфгідрильні сполуки в захисних концентраціях спричиняють у живих організмів до глибоких біохімічних порушень, які ведуть до змі­ни нормального перебігу метаболізму. Ці порушення проявляються в гальмуван­ні синтезу ДНК, РНК, білків, вуглеводів, роз’єднанні  окислювально­го фосфорилювання, інгібуванні анаеробного і аеробного гліколізу. Таке тимчасове "шокове" порушення метаболізму і морфологічні зміни, що настають слідом за ними, є головною причиною протирадіаційного за­хисту.

На думку деяких радіобіологів, даний механізм може мати місце не тільки при дії сульфгідрильних сполук, а й інших радіопротекторів, оскільки реакції, притаманні біохімічному шоку, можуть бути виклика­ні введенням в організм багатьох радіозахисних сполук.

Інші відновники. Не тільки сульфгідрильні, а й інші хімічні сполуки, які проявляють відновлювальні властивості, виявля­ються ефективними радіопротекторами. Добре відомі ро­боти американського радіобіолога Х. Райлі, котрий показав, що 30-хвилинне витримування рослин в 4^.10^–4–4^.10^–3 М розчинах гіпосульфіту, метабісульфіту, сульфгідрату натрію та 1,7 М розчині етаноламіногідрохлоріду знижує на 27–55% ступінь радіаційного ураження.

Суттєву протирадіаційну дію має сильний відновник аскорбінова кислота (вітамін С). Намочування насіння протягом 1 год. в 0,06–1 М її розчинах перед γ- і нейтронним опроміненням зменшує сту­пінь гальмування росту проростків відповідно на 50 і 20%.

Добре відома також антиокислювальна дія спиртів.  Так, витримування проростків бобів протягом 10 хв. перед і навіть після γ-опромінення в 1,6 М розчині метилового, 0,2 М розчині пропілового або 0,7 М розчині етилового спиртів більш, ніж в 1,5 рази послаблює ступінь індукованого випромінюванням галь­мування росту.

Спирти, зокрема етиловий, здатні зменшувати ступінь радіаційного ураження і при опроміненні тварин. Але їх радіопротекторні властивості іноді дещо перебільшу­ються. Згідно даних цілого ряду дослідників, для того, щоб одержа­ти  радіозахисний ефект за допомогою етилового спирту, необхідно довести його концентрацію в організмі до 10–15 мл 25–40%-ноro алкоголю на кожний кілограм маси тіла. Значення ФЗД при цій небезпечній для життя кількості ледве досягає 1,2.

Як і сульфгідрильні сполуки, названі відновники належать до радіопротекторів універсальної дії. Проте за своєю радіозахисною ефективністю значно ним поступаються – ФЗД для них рідко досягає 1,4. Але вони більш стабільні і мають меншу токсичність, ніж, наприклад, цистеамін.

Солі металів. Роботами багатьох дослідників показана чітка протирадіаційна дія солей деяких металів. Намочу­вання насіння, витримування проростків в 0,05–4 М розчинах солей натрію, каль­цію, магнію, калію помітно знижує ступінь пошкоджуючої дії рентгенівського чи γ-опромінення. Значно більший ефект проявляють солі деяких металів, які відносять до важких. Намочування насіння, пророщування чи короткотермінове витримування проростків в розчинах солей заліза, цинку, марганцю, кобальту, нікелю і навіть кадмію у концентраціях 10^–5–10^–3 М, обприскування рослин  розчинам цих солей виявляє радіозахисну дію з ФЗД від 1,3 до 1,7. Деякі з них і при введенні в організм тварин підвищують їх радіостійкість.

Відо­мо  чимало  препаратів, що створені на основі цих металів. Як пра­вило, це досить складні хімічні сполуки з одним або декількома ме­талами. Так, серед радіопротекторів на основі кобальту відомі такі, як кобамід, кобадекс, кобамін, кобалін; нікелю – нікавіт, нікамідон. Відомі радіопротектори на основі заліза, цинку, марганцю, селену, комплексів з двох або трьох ме­талів.

За протирадіаційною дією солі металів мо­жна віднести до досить ефективних радіопротекторів. Але багато з них належать до важких ме­талів і мають до­сить високу токсичність. І хоч в ролі радіопротекторів вони вико­ристовуються, як правило, у порівняно низьких концентраціях, з цим не можна не рахуватись. Добре відомо також, що солі металів і їх сполуки в водних ро­зчинах досить довго зберігають свої хімічні властивості: отже, ра­діопротектори на їх основі мають порівняно високу стабільність.

Враховуючи ту значну роль, яку відіграють більшість з названих металів в живих організмах, можна припустити наявність багатьох механізмів, що зумовлюють їх протирадіаційні властивості. Так, їх можна пов'язати з запобіганням радіаційного пошкодження металовмі­сних ферментів, які утворюють комплекси з залізом, цинком, марганцем та іншими металами.

Досить плодотворною є гіпотеза Г. Ейхгорна (1962) про стабілізацію водневих зв'язків в деяких біополімерах клітини під впливом позитивно заряджених іонів металів. Завдяки цьому окремі ланки ДНК і білків, в тому числі і білків-ферментів, підтримуються в такому стані, що після розриву під дією випромінювання чутливих водневих зв'язків вони зберігають своє первісне положення, сприяючи відновленню вто­ринної структури.

Ростові речовини і гормони. Ростові речовини рослин, зокрема, фітогормони ауксини, гі­береліни, цитокініни, абсцизова кислота і етилен, а також деякі інші при введенні в рослини в концентраціях, які індукують прис­корення або інгібування ростових процесів в нормі і в більш висо­ких, в значній мірі послаблюють радіаційне ураження. Дія ростових речовин пояснюється звичайно досить просто.  Як згадувалося, однією з причин радіаційного ураження рослин, першою візуальною ознакою якого буває гальмуван­ня їх росту, є порушен­ня балансу між активаторами та інгібіторами росту. І радіозахисна дія екзогенне введених активаторів росту пояснюється саме тим, що вони відновлюють це співвідношення. Радіозахисна дія фітогормонів-інгібіторів росту абсцизової кислоти та етилену пояснюється блокуванням поділу клітин і індукцією у рослин стану, близького до спокою.

Фітогормони та інші ростові речовини рослин виявляють протирадіаційні властивості, як правило, тільки по відношенню до рослин.

Але багато відомо і про гормони тваринного походження, які вия­вляють досить суттєві радіозахисні властивості при опроміненні сса­вців. Найбільш ефективними з них вважаються біогенні аміни серото­нін, триптамін, резерпін, гістамін, деякі стероїдні (статеві) гор­мони андрогени і естерогени, гормони надниркових залоз – адреналін і норадреналін, гормон надшлункової залози інсулін, гормон щитови­дної залози тироксин.

Протирадіаційна ефективність біологічно активних речовин цього класу досить помірна і для більшості з них ФЗД, як правило, не перевищує 1,3–1,4. Хоча в дослідах з рослинами за допомогою деяких фітогормонів, зокрема, етилену, досягаються і більші значення. Вони більш-менш стійкі і мають невелику токсичність.

Інгібітори метаболізму. До цієї строкатої групи радіопротекторів відносять багато речовин інгібіторів певних процесів біосинтезу, які, розриваючи послідовний ланцюг перетворень різних продуктів, індукують в організмі або бло­кування поділу клітин, або стан, близький до біохімічного шоку. При введенні в рослини і організм тварин перед опроміненням в концентраці­ях, зворотно інгібуючих функціонування окремих систем метаболіз­му, вони можуть проявляти протирадіаційну дію. Такі властивості ма­ють інгібітори синтезу ДНК оксисечовина, інгібітори синтезу білків гідроксиламін, хлорамфенікол, інгібітори дихання азид натрію, амітал та інші.

Маючи на увазі те, що дія інгібіторів метаболізму звичайно по­лягає в гальмуванні синтезу і активності ферментів, відповідальних за перебіг окремих процесів, і виявляється на біохімічному рів­ні, вони не специфічні по відношенню до рослин і тварин і їх варто віднести до радіопротекторів  універсальної дії. Деякі з них мають суттєву протирадіаційну ефективність (ФЗД досягає 1,5), вони відносно стабіль­ні і, безперечно, токсичні.

Природні метаболіти. Переважна більшість ефективних радіопротекторів в тій чи іншій мірі токсична для всіх видів організмів. Більше того, багато з них проявляють протирадіаційну дію саме в токсичних кон­центраціях, з чим іноді і пов'язують їх радіопротекторні властивості. Тому все частіше увагу дослідників привертає можливість використан­ня в ролі радіозахисних засобів природних для організму речовин – його метаболітів. Серед них, крім гормонів, які тут виділені в ок­рему групу, слід назвати нуклеїнові кислоти, амінокис­лоти, вуглеводи, ферменти, кофактори, вітаміни.

Чітко виражені радіопротекторні властивості мають препарати ДНК. Практично, незалежно від походження, введення екзогенної ДНК зніжує ступінь радіаційного ураження рослин. Показано, що такі властивості виявляють як препарати нативної двоспіральної ДНК, так і її гідролізат і окремі нуклеотиди не тільки ДНК, а і РНК. Більш того, радіозахисну ефективність такі препарати проявляли не тільки при опроміненні рідкоіонізуючою рентгенівською і γ-радіацією, але й швидкими нейтронами, при дії яких переважна більшість радіопротекторів виявляється зовсім неефективними.

Високу радіозахисну дію має нуклеотид аденозинтрифосфат (ATФ) переносник і основний акумулятор хімічної енергії в живих клітинах і циклічний нуклеотид аденозинмонофосфат (цАМФ) – універсальний регулятор внутріклітинного метаболізму. Очевидно, через посередництво синтезу АТФ зумовлена протирадіаційна дія гексо­зних цукрів, які використовуються як субстрати дихання, та деяких інших вуглеводнів, що вводяться екзогенне.

Надзвичайно великий інтерес радіобіологів до питань радіозахисту та лікування променевої хвороби у людини за допомогою вітамі­нів. Досить вираженим радіопротекторним ефектом характеризуються віта­міни-антиоксиданти С, А, Е, U, В₁, в також В₆, В₁₂, Р, К і різні їх комбінації.

Названі сполуки також слід віднести до радіопротекторів універсальної дії – ефективних як при опроміненні рослин, так і тварин. Вони мають помірні радіозахисні властивості, досить стабільні, як правило, здебільш малотоксичні навіть при високих концентраціях і багаторазового, аж до постійного застосування. Завдяки цим якостям, особливо останній, деякі з них вважаються досить перспе­ктивними.

Елементи живлення. Забезпеченість організму основними еле­ментами живлення, впливаючи на об’єми і інтенсивність метаболічних процесів, синтез і накопичення окремих речовин, формує певний ен­догенний фон радіостійкості. Цей фон, створений сотнями різних органічних і неорганічних речовин, дуже утруднює по­яснення зниження або збільшення радіочутливості рослин при введен­ні того чи іншого елемента живлення. Не можуть не впливати елемен­ти живлення і на хід процесів відновлення у післярадіаційний період. І роботи багатьох дослідників свідчать про те, що ефективність дії радіації на рослини і тварин в значній мірі залежить від забез­печеності їх поживними речовинами як в перед-, так і в післярадіа­ційний період.

Так, внесення в грунт оптимальних доз фосфорних, ка­лійних і магнієвих добрив зменшує негативну дію γ- і β-випромінювання на рослини, а також сприяє формуванню більш радіостійкого насіння. На високому агрофоні підвищується виживання γ-опромінених рослин. Достатнє забезпечення тварин білковим харчуванням підвищує їх радіостійкість.

Виділяють і інші класи радіопротекторів: ціаніди, нітрили, окислювачі, антимутагени, комплексні сполуки та інші. Дані про протирадіаційну дію деяких з них наведе­ні в табл. 7.1 і 7.2.

Треба підкреслити, що при застосуванні радіопротекторів на практиці, як правило, використовують не які-небудь окремі з них, a суміші, що поєднують позитивні властивості представників різних їх класів: високу ефективність одних, наприклад, сульфгідрильних сполук; низьку токсичність інших, наприклад, природних метаболі­тів; стабільність третіх, наприклад, солей металів. При таких ко­мбінаціях вдається за рахунок зменшення концентрацій кожного з них знизити нега­тивні властивості окремих радіопротекторів і, більше того, збіль­шити дію протирадіаційного захисту. Саме по такому принципу складе­ні радіопротектори WR-638 і WR-2721, згадані на сл. 50.

Проте, описані ефекти радіопротекторів,  значення їx ФЗД, як для тварин, так і рослин відносяться до одноразового гострого γ-, β- чи рентгенівсь­кого опромінення. У теперішній час після аварії на Чорнобильській АЕС найважливішим завданням є пошук засобів протирадіаційного захисту для умов хронічного опромінення, яке триває роки, десятиліття, все життя – радіопротекторів так званої пролонгованої, тобто тривалої, дії.

5. Радіопротектори пролонгованої дії

Цілком очевидно, що в умовах хронічного опромінення захисну дію повинні мати тільки ті радіопротектори, які протягом тривало­го часу зберігають свої властивості, тобто мають високу стабіль­ність.

Досить високу стабільність, як відмічалось, мають солі металів. Але вона вважається високою лише в порівнянні з нестійкими згаданими сполуками. Багато металів через деякий час також окислюються, включаються в обмін речовин і виводяться з організму. Тому періодично потрібно вводити нові дози радіопротекторів, що може привести до різних токсикозів.

Порівняно ефективними радіозахисними засобами пролонгованої дії вважаються радіопротектори з природних метаболітів і елементів живлення. Застосування комплексних препаратів на основі гормонів, вітамінів та інших біологічно активних речовин, а також таких макро- і мікроелементів, як кальцій, калій, залізо, цинк, кобальт, марганець, молібден, мідь сприяють стабілізації гормонального та імунного статусу організму, підвищує його неспецифічну стійкість до різних несприятливих чинників, в тому числі і дії іонізуючої радіації. Взагалі, ця проблема ще очікує свого вирішення.

6. Радіоблокатори і радіодекорпоранти

У теперішній час, коли мільйонні контингенти населення опинились на забруднених радіонуклідами територіях і до 90–95% дози одержують за рахунок внутрішнього опромінення, основним прийомом радіаційного захисту слід вважати мінімізацію надходження в організм радіонуклідів з продуктами харчування і водою. Це досягається за допомогою радіоблокаторів – речовин, які зменшують надходження в організм радіонуклідів. І захист від ⁹⁰Sr і ¹³⁷Cs за у такій ситуації треба будувати за принципом збільшення надходження в організм речовин – їх хімічних аналогів, відповідно, кальцію та калію, які, вступаючи в антагоністичні взаємодії з радіонуклідами зменшують їх надходження в організм; застосування ентеросербентів і комплексонатів, які поглинаючи і зв’язуючи їх, не дають включитись у процеси метаболізму.

Радіодекорпоранти – це речовини, які прискорюють виведення радіонуклідів з організму. Виведення – це вже терапевтичний захід. І як будь-яка терапія, він менш результативний, ніж профілактичні прийоми, до яких належить використання радіоблокаторів і радіопротекторів.

Проте відомі як природні, так і синтетичні препарати, які здатні прискорити цей процес, вибірково зв’язуючи радіонукліди і разом з продуктами обміну виводити їх з організму. Це комплексони – деякі природні речовини і штучні препарати, які можуть утворювати із стронцієм і цезієм міцні, проте добре розчинні сполуки, котрі, беручи участь в обміні речовин, прискорюють їх виведення.

Зрештою виділяють четверту групу протирадіаційних речовин – так звані ростові фактори, або радіовідновники. Це дуже велика кількість всіляких неспецифічних речовин, які стимулюють метаболізм, прискорюють поділ клітин, активують процесі відновлення, сприяють дезактивації токсичних продуктів та прискорюють їх виведення з організму.

7. Радіосенсибілізатори

Якщо радіосенсибілізація – це штучне збільшення радіочутливості біологічних об'єктів, яке супроводжується посилен­ням уражаючої дії іонізуючих випромінювань, то, відповідно, радіосенсибілізатори –це хімічні речовини, введення яких в організм перед опроміненням або під час опромінення приводить до посилення радіа­ційного ураження.

Дані про радіосенсибілізатори досить обмежені. Не дивлячись на те, що це буде повторенням, варто ще раз під­креслити унікальні радіосенсибілізуючі властивості кисню, який у порівнянні з аноксичними умовами здатний посилювати радіаційне ураження всіх  організмів в 2,5–3 рази, а іноді і більше.

Останнім часом активно вивчаються радіосенсибілізуючі властивості  хімічних сполук, що діють на основі кисневого ефекту. Імітуючи спорідненість кисню до електрона, тобто проявля­ючи ті ж електронно акцепторні властивості як і кисень, вони здатні значно посилювати ступінь радіаційного ураження. Такі властивості мають похід­ні дуже сильного окислювача нітроімідазола – метронідазол і мізонідазол.

Особливий інтерес являє сенсибілізація дії іонізуючих випромінювань специфічною сполукою йодацетамідом. Він має здатність утворювати вільні йодні радикали, які зв'язують сульфгідрильні групи білків, послаблюючи тим самим радіозахисну ефективність ендогенних сульфгідрильних сполук. Витримування рослин на розчинах йодацетаміду в концентрації 2^.10^–4–10^–3 М посилює ступінь радіаційного ураження майже в два рази.

Аналогічні властивості має мідь. Намочування насіння, витримування рослин у 10^–4 М розчинів хлоридів або сульфатів міді суттєво посилює дію гамма-опромінення – ФЗД складає 0,7–0,75. Така дія міді поясню­ється двома причинами. По-перше, на відміну від іонів інших мета­лів, що мають здатність стабілізувати структури вищих порядків біополімерів клітини, з чим пов'язуються радіозахисні вла­стивості деяких з них, мідь має унікальну здатність до їх дестабілі­зації, що і може зумовлювати її радіосенсибілізуючий ефект. По-дру­ге, мідь є специфічною отрутою амінокислот, що містять SH-групи. Саме вона каталізує приєднання кисню до сірки цих груп, приводячи до їх окислення, що може викликати послаблення радіостійкості, зумов­леної природним вмістом сульфгідрильних сполук.

Необхідність розробки способів протирадіаційного захисту для всіх очевидна. Радіосенсибілізатори з цілком зрозумілих причин знаходять більш вузьке практичне застосування. Їх використовують в тих досить рідких випадках, коли виникає необхідність у посиленні дії іонізуючих випромінювань. Важливою сферою їх використання в медицині є радіаційна терапія пухлин, коли з метою зменшення ра­діаційного навантаження на здорові тканини радіосенсибілізатори вводяться безпосередньо в зону опромінення.

Розробка способів радіосенсибілізації досить важлива для ба­гатьох радіаційно-біологічних технологій, в тому числі і тих, що використовуються в сільському господарстві і вимагають високих доз опромінення, наприклад, при радіаційній стерилізації деяких видів продукції рослинництва і тваринництва, раді­аційній обробці кормів та інших. Використання радіосенсибіліза­торів за рахунок зниження дози дозволяє скоротити час опромінен­ня і витрати енергії.

Перспективним є використання радіосенсибілізаторів і в радіацій­ному мутагенезі рослин при одержанні нових сортів.

Протирадіаційний біологічний захист і радіосенсибі­лізація тісно пов'язані з проблемою післярадіаційного відновлення, і нері­дко буває досить важко відрізнити одне явище від іншого. Не випад­ково при викладенні матеріалу цього розділу автори неодноразово апелювали до наступного, який присвячений цій важливій і дуже ціка­вій проблемі радіобіології.

8. Захист навколишнього середовища від радіонуклідного забруднення

У другій половині 20-го століття на полігонах випробувань атомної зброї людство вперше зіткнулося з картиною радіаційного ураження окремих компонентів навколишнього середовища. З 1960-х років на місці Східно-Уральського радіоактивного сліду проводяться детальні наукові дослідження наслідків ядерної аварії на Південному Уралі в 1957 році, яка супроводжувалась викидами великої кількості радіоактивних речовин, радіонуклідним забрудненням  навколишнього середовища і масовим ураженням живих об’єктів. Радіаційну небезпеку для довкілля продемонстрували ядерні аварії у Великій Британії, США, зрештою, аварія на Чорнобильській АЕС, яка призвела до сильних радіаційних уражень, аж до загибелі, багатьох видів живих організмів.

В той час в області радіаційного захисту навколишнього середовища переважно домінувала антропоцентрична концепція, сформульована Міжнародною комісією з радіаційного захисту (МКРЗ). Згідно неї, якщо радіаційними стандартами забезпечена охорона здоров’я людини, то в цих умовах захищена від дії іонізуючої радіації і біота. Вона цілком логічна і важко висунути проти неї достатньо обґрунтовані контраргументи. Проте, буквально в останні 15-20 років все частіше почала відзначатись недостатність цієї концепції. І проблема радіаційного захисту одержала нове бачення – одержала визнання і підтримку серед багатьох екологів і радіоекологів точка зору о необхідності радіаційного захисту саме навколишнього середовища, довкілля. Це стало наслідком усвідомлення того, що виживання і існування людини як виду безпосередньо залежать від зберігання самої природи, яка піддається все наростаючому тискові техногенезу, в тому числі і радіаційного, пов’язаного з діяльністю підприємств ядерного паливного циклу. І почала формуватись ексцентрична концепція, в якій акценти зміщені у бік охорони компонентів навколишнього середовища, особливо живої складової біосфери - біоти.

Ще одним принципом захисту навколишнього середовища від радіонуклідного забруднення є підтримка стійкого розвитку біосфери. Під цим розуміється інтегральне збереження основних параметрів стійкого розвитку природних і штучних екосистем в умовах техногенезу, що розширюється. Будь-яких кількісних характеристик цей термін поки що не вводить, а застосовується у теперішній час скоріше як загально філософське поняття, яке закликає звернути увагу на значення проблеми охорони навколишнього середовища від забруднення радіоактивними речовинами і ураження його живої компоненти іонізуючою радіацією.

Як вже підкреслювалося у попередній главі, попередити повністю міграцію радіоактивних речовин, що надійшли у якусь ланку біосфери, звичайно це буває атмосфера, значно рідше водойма, трофічними ланцюгами неможливо. Але, слідуючи виконанню одного з похідних головного завдання радіобіології – зниження вражаючої дії іонізуючої радіації на живі організми, можна суттєво знизити швидкість і об’єми, зменшити надходження радіонуклідів, як джерел іонізуючих випромінювань, в біоту і в першу чергу організм людини. І в попередній главі вже було розглянуто деякі сугубо прикладні аспекти цієї проблеми, зокрема про захист сільськогосподарських рослин і продуктивних тварин як джерел продуктів харчування людини і формування дози внутрішнього опромінення. Тут цим об’єктам біоти і в цілому навколишнього середовища буде приділено значно менше уваги. І більше уваги буде приділено його абіотичному компонентові, як важливих ланок міграції радіонуклідів до біотичного компоненту.

9. Захист ґрунтів від радіонуклідного забруднення

Захистити ґрунт в умовах випадання радіоактивних опадів з атмосфери можна хіба що в умовах закритого ґрунту або покривши поверхню ґрунту полімерною плівкою. Зрозуміло, що здійснити це можливо тільки в мізерних масштабах. Проте, після випадіння опадів можна провести деякі заходи, які створюють перепони для їх міграції по поверхні ґрунту, тобто обмежують їх розповсюдження, тим самим захищаючи незабруднені чи забруднені у меншому ступеню території. Одним з найефективніших підходів в цьому напряму є здійснення системи меліоративних та протиерозійних заходів.      

           Проведення меліоративних робіт та протиерозійних заходів на забруднених радіоактивними речовинами територіях

Як підкреслювалось у розділі 5, велику роль у міграції радіоактивних речовин у навколишньому середовищі і, зокрема, надходженні їх в сільськогосподарські рослини, грає рельєф місцевості та окремі ландшафтно-географічні особливості території. Вони можуть посилювати рух радіонуклідів як в горизонтальному, так і у вертикальному напрямах і, відповідно, впливати на їх перехід в рослини. В цьому відношенні умови в регіоні аварії на Чорнобильські АЕС досить несприятливі. По-перше, підвищена кількість атмосферних опадів, велика кількість водойм, високий рівень ґрунтових вод, вірогідність підтоплення грунтів в період весняної повені і літньо-осінніх злив збільшують горизонтальну і вертикальну міграцію радіонуклідів з рідкими та твердими стоками води. По-друге, дуже слабка агрегуємість частинок грунтів, представлених переважно піщаними та супіщаними різновидностями з невисоким вмістом гумусу, мулистої фракції, фізичної глини сприяє їх переносу під впливом вітру і води на великі відстані і спричиняють, відповідно, до переміщення радіонуклідів на інші, часом більш „чисті” площі. По-третє, хоча залісненість території Полісся у порівнянні з іншими регіонами України досить висока в досягає 40-50 %, на відкритих розораних сільськогосподарських угіддях процеси вітрової і водяної ерозії внаслідок відзначених особливостей ґрунту йдуть при значно більш низьких, ніж на важких ґрунтах, швидкостях вітру і стоків води.

Висока еродованість грунтів вказує на необхідність проведення на територіях з підвищеними рівнями забруднення радіоактивними речовинами системи протиерозійних заходів. Вона повинна включати низку взаємопов’язаних та взаємодоповнюючих гідромеліоративних, агромеліоративних та лісомеліоративних прийомів. Основні з них такі:

1. Проведення осушувальної меліорації, яка забезпечує  зниження рівня ґрунтових вод і зменшує вертикальну та горизонтальну міграцію радіонуклідів з водою. Проте проведення таких робіт не повинно призводити до переосушення грунтів, так як це значно посилює вітрову ерозію, особливо на поширених в Поліссі торф’яно-болотних ґрунтах. На цих угіддях меліоративні заходи повинні мати осушувально-обводнювальний характер. З цією ж метою необхідне проведення снігозатримання та регулювання сніготанення.

2. На схильних до ерозії дуже забруднених радіонуклідами ділянках проведення заорювання поверхневого шару ґрунту на максимально можливу глибину з наступним обробітком безвідвальними знаряддями 

3. Задерновування і залісення виведених із землекористування внаслідок високого вмісту радіоактивних речовин відкритих територій з ціллю послаблення вітрового перенесення частинок гранту і їх міграції з водними стоками.

4. Для боротьби з виникненням ярів та балок застосування водозатримующих споруд для скиду води, закріплення дна ярів, терасування схилів, використання на схилах від 4 до 12^о ґрунтозахисних сівозмін, головними компонентами яких повинні бути багаторічні трави на зелений корм з підсівом багаторічних трав, озима пшениця, кукурудза. В цілому ж зведення до мінімуму механічного обробітку ґрунту, який руйнує його структуру і посилює ерозійні процеси, особливо на водозборах.

5. Внесення на сільськогосподарських угіддях, що використовуються, підвищених норм мінеральних та органічних добрив, проведення інших заходів, що сприяють збереженню та збагаченню гумусового шару ґрунту, котрі відіграють важливу роль у фіксації та утриманні радіоактивних речовин.

6. Посилення протипожежних заходів, оскільки зола і попіл, які містять кількості радіонуклідів на декілька порядків вищі, ніж ґрунти, на яких вони утворюються, можуть переноситись вітром на значно більші відстані, ніж ґрунтові частинки.

Широке здійснення такої системи протиерозійних заходів дозволяє значно зменшити „розповзання” по території радіонуклідних плям, знизити швидкість міграції радіонуклідів в об’єктах навколишнього середовища та сільськогосподарського виробництва, загальмувати їх рух по харчовим ланцюжкам і в першу чергу перехід з ґрунту в рослини.

         Фітодезактивація грунтів

Особливої уваги серед заходів, що спрямовані на очищення ґрунту від радіонуклідів, заслуговує прийом, який одержав назву „фітодезактивація” (іноді використовуються терміни „фітоекстракція”, „фіторемедіація”). Фітодезактивація – це видалення радіонуклідів з ґрунту за допомогою спеціально вирощуваних на них рослин з наступною переробкою біомаси, концентруванням радіоактивних відходів та захороненням у спеціальних могильниках.

Фітодезактивація – це єдиний прийом, який дозволяє здійснити саме фізичне очищення грунту від радіонуклідів, за винятком хіба що згаданого у попередній главі 10 трудомісткого, ефективного, як правило, тільки у перші періоди після надходження радіоактивних речовин у навколишнє середовище, в усякому разі до першого обробітку грунту, дуже дорогого зняття забрудненого шару грунту з наступним його захороненням у спеціально відведених місцях.

З метою фітодезактивації звичайно застосовують види рослин, які характеризуються максимальним виносом радіонуклідів з грунту, тобто мають високі коефіцієнті накопичення (К_Н) радіонуклідів, і формують велику біомасу. У найбільшій мірі серед вивчених у цьому розумінні видів рослин  цим вимогам відповідає люпин, дещо в меншій мірі люцерна, конюшина та деякі інші бобові рослини, які мають високі К_Н як щодо ⁹⁰Sr, так і ¹³⁷Cs, а також відомі калієфіли кукурудза, соняшник, ріпак, щириця, які мають високі К_Н щодо ¹³⁷Cs, при вирощуванні в ущільнених посівах (на зелену масу), деякі травосумішки, до яких включають конюшину лучну і білу, тимофіївку лучну, лисохвіст лучний, стоколос безостий, кострицю безосту, грястицю збірну. Рекомендуються також деякі мало поширені види, серед яких насамперед слід відзначити рослини з родини бобових козлятник східний (Yalega orientalis L.), чина лісова і лучна (Lathyrus silvestris L., L. pratensis L.), а також кропива дводомна і коноплевидна (Urtica dioica L., U. Cannabiana L.), топінамбур (Helianthus tuberoses L., H. Annuus L.), cільвія пронизанолистна (Silphium perfoliantum L.), живокіст шорсткий (Symphytum asperumLepech.), гірчак забайкальський (Polygonum divaricatum L.).

При додержанні основних правил агротехніки, внесенні оптимальних та підвищених доз добрив, проведенні при необхідності  зрошення, введенні у ґрунт активної мікробіоти (наприклад, силікатних бактерій, які прискорюють руйнування радіоактивних частинок та вивільнення радіонуклідів) та використанні інших чинників, що сприяють створенню оптимальних умов росту рослин та переводу радіонуклідів у доступний для них стан, можна суттєво підвищити винос радіоактивних речовин з ґрунту.

По відношенню до радіонуклідів цезію (порівняно короткоживучого ¹³⁴Cs та ¹³⁷Cs) фітодезактивація найбільш ефективною є у перші роки після їх випадіння на грунт. З роками відбувається їх фіксація на ґрунтових частинках, перехід у важкорозчинний слабодоступний для рослин стан (так зване „старіння” радіонуклідів) і ефективність прийому зменшується. Це в більшому ступеню відноситься до грунтів, що мають високий вбирний комплекс, у першу чергу до чорноземів, і значно меншому - до бідних на нього торфово-болотних та дерново-підзолистих найбільш забруднених грунтів Полісся. І це майже не відноситься до ⁹⁰Sr, який протягом десятиліть зберігає високу рухомість.

У звичайних умовах вирощування щорічний виніс ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ²³⁹Pu як абіогенних елементів становить досить невелику величину – 0,1–1,5 %. Проте, засвоєння радіонуклідів може бути підвищене. Зокрема, суттєве підвищення доз кислих форм азотних добрив (а саме такою є аміачна селітра – найбільш розповсюджене в Україні, як і у більшості європейських країн азотне добриво) буде сприяти з одного боку підкисленню грунту та збільшенню за рахунок цього рухомості і, відповідно, надходження радіонуклідів в рослини, а з іншого – наростанню біомаси рослин. Слід уникати вапнування кислих грунтів, застосування фосфорних і  калійних добрив та здійснення всіх заходів, які сприяють зв’язуванню радіонуклідів у грунті, або зменшують їх надходження за рахунок інших механізмів.

Збільшити надходження ¹³⁷Cs можна за рахунок складання спеціальних сівозмін з таких видів рослин, які, з одного боку, самі по собі мають високу здатність до його виносу завдяки специфічним кореневим виділенням, а з іншого – сприяють підвищенню доступності радіонуклідів рослинам наступної ланки. Так, Ю.О. Кутлахмедов та ін. (2000) в умовах вегетаційного досліду показали, що вирощування ріпаку, кукурудзи, гороху або соняшника сприяє збагаченню грунту на доступні для рослин форми радіоцезію, підвищуючи К_Н у наступній культури – озимого жита у 2–4 рази. А після послідовно вирощуваних гороху і соняшника або кукурудзи і соняшника К_Н у жита збільшувався у 7 разів порівняно з вирощуванням жита без будь-якого попередника (чистий пар). В умовах польових дослідів, здійснених на території 30-кілометрової зони відчуження Чорнобильської АЕС, результати виявились більш скромними, хоча в окремих комбінаціях за рахунок вдало підібраного попередника вдавалось досягти збільшення К_Н у наступної культури в 4,5 рази.

Оцінюючи потенційні можливості фітодезактивації ці ж автори доходять висновку, що максимальну здатністю до виносу ¹³⁷Cs урожаєм, враховуючи К_Н та біомасу, має люпин, а ⁹⁰Sr – редька олійна. За їх даними спроможність люпину щодо виносу з грунту радіоцезію протягом одного вегетаційного періоду можна довести до 10% радіоцезію. Дезактиваційна здатність редьки значно нижча – вона виносить тільки 0,76%  радіостронцію. Автори пов’язують це зі слабою рухомістю по рослині стронцію у порівнянні із цезієм, як і їх хімічних аналогів – відповідно кальцію у порівнянні із калієм.

П’ятирічні дослідження дозволили дійти висновку, що оптимальна система сівозмін з високими значеннями  К_Н у рослин (2–10) і урожаями біомаси (40-80 т/га) дозволяє протягом цього періоду зменшити вміст ¹³⁷Cs, ¹⁴⁴Се, ¹⁰⁶Ru у дерново-підзолистому ґрунті в 4–5 разів.

 Менш оптимістична точка зору висловлюється А.П. Кравець та Ю.О. Павленко [КрП]. На підставі розробленої математичної моделі, яка дає динамічно та кількісно адекватний опис міграційних процесів у системі грунт-рослина протягом вегетаційного періоду, вони розрахували швидкість виносу радіонуклідів з грунту. Модель свідчить, що тільки при підвищенні щорічного виносу радіонуклідів не менш, як до 2–3% (що цілком досяжне) прийом, чи технологія фітодезактивації може дати реальне скорочення часу очищення. Їх висновки заставляють досить скептично віднестись до можливості очищення грунту за допомогою рослин від  ¹³⁷Cs через 5–10 років після надходження радіоактивних речовин. Що ж стосується ⁹⁰Sr, то як свідчить запропонована модель, час  напівочищення верхнього орного шару дерново-підзолистого супіщаного грунту у порівнянні з природним може бути скорочений більш як удвічі. 

Особливого значення проблема фітодезактивації грунтів набуває по відношенню до ²³⁹Pu та інших трансуранових елементів альфа-випромінювачів, які мають дуже довгі періоди піврозпаду (для ²³⁹Pu він складає 24000 років, в той час як для ⁹⁰Sr – 29 і для ¹³⁷Cs – 30 років). Отже, сподівання на дезактивацію цього радіоактивного ізотопу за рахунок природного розпаду малоперспективні. Але конкретних відомостей щодо можливостей його вилучення з грунту за допомогою певних видів рослин немає. Хоча і є дані про те, що різні види по-різному накопичують його, хоча в цілому і у невеликих кількостях. Справа в тому, що не маючи хімічних аналогів серед біологічно важливих хімічних елементів, цей штучний радіоактивний елемент дуже слабо надходить у рослини і пересувається транспортними шляхами. Але це зовсім не означає, що його можна залишати у грунті. Він може надходити в рослини аеральним шляхом, осідаючи на надземних органах з частинками грунту під час вітру, злив; в організм тварин та людини через органи дихання, зрештою через шкіру. Вважається, що його радіохімічна токсичність при попаданні всередину організму у сотні разів вища за  ⁹⁰Sr і ¹³⁷Cs.

Більш того, останнім часом відомості щодо можливостей пересування по рослині ізотопів плутонію, як і інших трансуранових елементів, зокрема америцію, з котрих ²⁴¹Аm з періодом піврозпаду 432 роки є наступним після плутонію забруднювачем навколишнього середовища, переглядаються. Є дані, що ці елементи можуть транспортуватись по рослині разом з залізом, марганцем, кобальтом. При цьому К_Н можуть досягати 0,1–0,3 і навіть 1. Найвищими вони є також для видів рослин родини бобових [Б]. 

Отже, з усіх точок зору (пристосованість до умов Полісся, великі К_Н всіх довгоживучих радіонуклідів, великий вихід біомаси) люпин можна вважати найбільш зручною рослиною для забруднених внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС грунтів. Хоча, безперечно, з цією метою залежно від місцевих умов, зокрема характеру радіонуклідного забруднення, прийнятого набору видів рослин, можуть бути використані й інші види рослин, що згадувались.

Перепоною на шляху широкого застосування фітодезактивації є труднощі утилізації великих кількостей забрудненої радіонуклідами рослинної біомаси.  Технологічно ця проблема вирішується, і вже існують не тільки проекти, але й створені експериментальні установки, які дозволяють спалювати її без попадання радіоактивних продуктів у навколишнє середовище з одержанням золи з дуже високою концентрацією радіонуклідів (у сотні разів). При цьому передбачене одержання електрики. Існують проекти одержання біогазу з такої маси рослин, білкових концентратів, спирту, паперу. Отже, актуальність проблеми фітодезактивації як унікальної та виняткової біотехнології, а саме так – біотехнологією у самому класичному розумінні цього поняття може бути названий прийом очищення ґрунтів від радіонуклідів за допомогою рослин, не викликає сумнівів, і є всі підстави вважати, що вона знайде своє місце серед комплексних систем і способів мінімізації їх переходу у продукцію рослинництва.

Треба відзначити, що процес спонтанної фітодезактивації ґрунту триває постійно. І в агроценозах на забруднених радіоактивними речовинами територіях велика кількість радіонуклідів виноситься з урожаєм. Порівняно високі темпи такої фітодезактивації на луках і пасовищах. Так, з кормовими травами за вегетаційний період  може виноситись  до 10–12% кількості радіонуклідів у ґрунті. І за даними Гідромету рівень радіонуклідного забруднення пасовищ та сіножатей ¹³⁷Cs з урахуванням його розпаду та  міграції по профілю ґрунту у 1997–1998 рр. був у 2–3 рази менший, ніж у 1988–1991 рр. [Ку, Д]. Тепер, через 25 років після аварії, помітні суттєві відміни між рівнями радіоактивності ґрунтів сільськогосподарських угідь, що активно використовуються для вирощування  сільськогосподарських культур, і ґрунтів населених пунктів. Зрозуміло, що в усіх цих випадках радіонукліди включаються в трофічні ланцюжки. І в певних ситуаціях є великий сенс прискорити процес очищення ґрунту від них за допомогою цілеспрямованої фітодезактивації і захистити людину від додаткового опромінення.

Фітодезактивація – один з небагатьох прийомів, який передбачає саме очищення ґрунту від радіонуклідів. Більшість решти прийомів мінімізації переходу їх в рослини базується на утриманні їх у ґрунті за допомогою  зв’язування  з іншими речовинами, переводом у нерозчинний стан, витісненні конкурентними способами з транспортних шляхів та іншими із сподіваннями на їх подальший природній фізичний розпад.

Основною метою захисту ґрунтів від радіонуклідів є зменшення їх переходу в рослини – першу ланку міграційного шляху до людини.

10. Захист рослин від надходження радіонуклідів

В залежності від типу ґрунту і ступеня його радіонуклідного забруднення, хімічних властивостей радіонуклідів і біологічних особливостей рослин, шляхів використання рослин і окремих їх органів, а також багатьох інших застосовують різні прийоми захисту рослин, які забезпечують зменшення в них вмісту радіонуклідів в багато разів. Основні з них досить детально розглянуто у попередній главі. Слід тільки підкреслити, що при цьому за небагатьма винятками всі ці прийоми не впливають на загальний вміст у ґрунті радіоактивних речовин, не зменшують їх кількості. Вони лише переводять їх у форму, стан, місце, важкодоступні для рослин, або зменшують кількісні об’єми переходу.

11. Захист тварин від надходження радіонуклідів

Як відзначалося в попередній лекції, радіонукліди надходять до організму тварин трьома основними шляхами: через шлунково-кишковий тракт, органи дихання, а також крізь ушкоджені і неушкоджені шкіряні покриви. Основні шляхи захисту від надходження через шлунково-кишковий тракт було розглянуто у попередній лекції.

12. Захист водойм від надходження радіонуклідів

Основним прийомом захисту водойм є загорожа їх земляними валами і дамбами. Такі споруди з одного боку захищають водойма від змиву радіонуклідів з забруднених територій дощовими і талими водами, а з другого – від змиву радіонуклідів з забруднених берегів у період весняних паводків.

З метою зменшення переносу радіонуклідів течіями річок улаштовують спеціальні ями-пастки забрудненого мулу, „донні сховища”, які являють собою поперечні канавоподібні заглиблення по дну річок між берегами, різні фільтруючі перемички, греблі, запруди. Ці контрзаходи, що були здійснені під час ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС в 1986–1987 рр. на Дніпрі та його притоках, показали їх достатньо високу ефективність.

Для очищення від радіонуклідів невеликих водойм типу ставків іноді використовують відносно дешеві сорбенти на основі природних мінералів, котрі дозволяють видобути з води, осадити і закріпити їх у донних відкладеннях з наступним механічним видаленням.

Аналогічно розглянутому вище прийому очищення ґрунтів від радіонуклідів за  допомогою рослин – фітодезактивації для очищення водойм також можна застосовувати рослини. Цей спосіб одержав назву різофільтрації (від грецького rhiza – корінь). В умовах водної культури рослини, як і всі гідробіонти, мають дуже великі К_Н радіонуклідів. Так, якщо максимальні їх значення у коренях деяких видів вищих рослин на дерново-підзолистих грунтах легкого гранулометричного складу для ⁹⁰Sr і ¹³⁷Сs можуть досягти 10–20, то в умовах водойм досягають сотень і навіть тисяч. Саме тому окремі види як водяних, так наземних рослин можуть бути використані для очищення від радіонуклідів невеликих водойм.

Але тут, як і у випадку з фітодезактивацією грунтів, виникає проблема утилізації чи ліквідації радіоактивної біомаси.

Інститутом мікробіології та вірусології НАН України запропонована мікробна біотехнологія очищення стічних вод від радіонуклідів та важких металів за допомогою штучних мікробних угруповань. На їх основі створені спеціальні препарати „Мікробний біокаталізатор” (МБК), „Змішані мікробні угруповання” (ЗМУ), які являють собою стійкі у воді гранули, що складаються з живих мікроорганізмів і необхідних для них поживних речовин. Гранули зберігають свою структуру та функції протягом 2–3 років. Пропускаючи забруднену радіонуклідами воду через колонки з гранулами, можна досягти практично повного її очищення від ізотопів стронцію, цезію, америцію, плутонію, урану. Безперечно, масштаби застосування такої технології досить обмежені. 

13. Особливості мінімізації надходження і накопичення радіонуклідів в організмі людини

Концепція мінімізації надходження і накопичення радіонуклідів в організмі людини з метою зменшення формування дози внутрішнього опромінення базується на трьох основних положеннях: 1) обмеження надходження радіонуклідів з продуктами харчування і водою; 2) блокування процесів всмоктування радіонуклідів у шлунково-кишковому тракті та їх депонування в окремих органах і 3) прискорення виведення з організму радіонуклідів, що включились у тканини (інкорпорувались). Принципово ця концепція не відрізняється від системи захисту тварин, викладеної у попередній главі, але деякі з них, застосування котрих з тих чи інших причин вважається недоцільним чи економічно невиправданим по відношенню до тварин, використовуються у комплексному захисті людини.

Цілком очевидно, що основна мета всіх прийомів і заходів з захисту різних об’єктів навколишнього середовища від накопичення радіоактивних речовин, що були розглянуті вище, в тому числі і в главі 10, у підсумку спрямовані на реалізацію першого положення – обмеження надходження радіонуклідів в організм людини з їжею. Що стосується здійснення другого і третього принципів, то в цілому вони засновані на додержуванні принципів раціонального харчування та споживання деяких спеціальних речовин, які з урахуванням особливостей фізико-хімічних властивостей і поведінки радіонуклідів перешкоджають їх засвоєнню в організмі і прискорюють виведення природними шляхами.

При надходженні більшості радіонуклідів з їжею значна їх кількість, незалежно від вихідних форм в продуктах харчування, внаслідок кислої реакції у шлунку переходить у розчинний стан. З одного боку, це прискорює їх всмоктування у шлунково-кишковому тракті, але з іншого – створює відносно сприятливі умови для конкурентної взаємодії радіонуклідів з іншими елементами, а також їх зв’язування різними сполуками. Серед цих речовин, які одержали загальну назву радіоблокаторів,  виділяють три основні класи: антагоністи-конкуренти радіонуклідів, ентеросорбенти і комплексоутворювачі.

Антагоністами-конкурентами основних дозоутворюючих радіонуклідів ⁹⁰Sr і ¹³⁷Сs є вже неодноразово згадувані елементи, відповідно, кальцій і калій. Нормальне забезпечення організму кальцій- і калієвмісними продуктами знижує перехід цих радіонуклідів в тканини. Тому абсолютно недопустимим є дефіцит цих елементів у раціоні наспелення, особливо дітей і підлітків, що проживає на забруднених радіонуклідами територіях. В першу чергу це стосується кальцію – головного мінерального компоненту скелету, потреба у котрому у молодого організму, що росте і формується, особливо велика. При нестачі кальцію стронцій, в тому числі і радіоактивний, маючи до нього чітко виражену хімічну спорідненість, легко включається у каркас кристалічної решітки оксиапатиту – структурної основи кісткової тканини  і накопичується в ній, піддаючи опроміненню червоний кістковий мозок – критичний орган хребетних.

  Основним джерелом кальцію для людини є молоко і молочні продукти. В умовах проживання на забруднених радіонуклідами територіях у раціоні харчування людини акцент слід робити на зневоднених молочних продуктах – вершках, сметані, сирах, як м’якому, так і твердому, при одержанні котрих значна частина радіонуклідів видаляється з відвійками та сироваткою. Джерелом кальцію є також бобові рослини – горох, квасоля, боби, соя та інші. Підвищену його кількість у порівнянні з іншими рослинами містять плоди деяких видів розоцвітих – шипшини, абрикосу, суниці, полуниці.

Головним джерелом калію є овочі і фрукти. Такі розповсюджені і популярні рослини як капуста, картопля, столові буряки, гречка, кукурудза, овочевий перець, котрі складають суттєву частку раціону жителів середньої смуги Євразії, накопичують його у великих кількостях. Дуже багато калію містять виноград і абрикос – їх можна вважати чемпіонами за вмістом цього елементу серед видів, що культивуються в Україні. Всі ці рослини належать до так званих рослин-калієфілів.

Практично всі види рослин є основними поставниками в організм людини мікроелементів, багато з яких, в першу чергу залізо, цинк, марганець, кобальт, мідь, нікель, літій проявляють антагоністичні властивості по відношенню до стронцію і цезію, блокуючи їх всмоктування у шлунково-кишковому тракті. Особливо багато мікроелементів містять салатні овочі – салат-латук, звичайний салат, шпинат, петрушка, селера.

Найбільш відомий сорбент – активоване вугілля, яке широко застосовується у лікувальній практиці при різних харчових отруєннях, виявився малоефективним як засіб поглинання продуктів поділу урану, в тому числі  ¹³⁷Сs, а в особливості ⁹⁰Sr. Ефективним сорбентом ¹³⁷Сs у травному тракті є згаданий у попередній главі фероцін. Однак, якщо у тваринництві вони знайшли достатньо широке застосування, то для захисту людини використовуються тільки в особливих випадках під медичним контролем. Це зумовлене неоднозначним відношенням до можливості прояву деяких негативних побічних ефектів препаратів на їх основі, зокрема впливом на печінку, нирки, селезінку, підвищеним виведенням у деяких ситуаціях разом з цезієм калію.

Здатність вибірково адсорбувати ⁹⁰Sr, знижуючи його всмоктування у травному тракті, зменшувати перехід в тканини і відкладення в організмі мають солі альгінових кислот – альгінати натрію, калію, кальцію, магнію – кислі полісахариди, які виділяють з деяких видів  морських бурих водоростей, зокрема ламінарії біломорської, японської, екваторіальної, водорості цитозіри. На основі альгінатів створені спеціальні сорбенти, які мають селективність до стронцію. Так, препарат „Альгісорб” запобігає всмоктуванню у шлунково-кишковому тракті 60-85% ⁹⁰Sr. В зв’язку з тим, що цей радіонуклід являє особливу небезпеку для дітей, альгінати додаються до деяких продуктів дитячого харчування.

Разом зі стронцієм альгінати можуть блокувати і надходження кальцію. Але встановлено, що добове споживання 3-4 г альгінату натрію дитиною і 6-8 г дорослою людиною, знижуючи всмоктування ⁹⁰Sr в 3-3,5 рази, суттєво не впливають на кальцієвий обмін.

Альгінати, головним чином натрієва сіль, використовуються у деяких виробництвах як емульгуючи засоби. Особливо широко вони застосовуються як стабілізатори при виробництві морозива. І цей молочний продукт, особливо його вищи сорти, з усіма підставами можна віднести до продуктів харчування, що мають радіозахисні властивості.

Подібний ефект мають згадувані пектинові речовини – також кислі полісахариди, вміст яких достатньо великий у коренеплодах, зокрема буряках і моркві, багатьох рослинах родини гарбузячих і в першу чергу саме у гарбузах, плодах цитрусових, плодах сім’ячкових плодових порід – яблуні, груші, айви, деяких кісточкових – сливи, абрикосу, плодах шипшини, смородини, журавлини.

Аналогічну дію проявляє агар-агар, добре відомий бактеріологам і мікробіологам високомолекулярний полісахариди, який виділяють з деяких видів червоних (багряних) водоростей і використовують для приготування твердих поживних середовищ. Агар-агар широко застосовується і в кондитерській промисловості при виготовленні мармеладу, пастили, різних фруктових желе, джемів.

Але, мабуть, найпростішими комплексоутворюючими речовинами слід вважати сполуки фосфору – похідні фосфорних кислот і деякі інші, котрі здатні утворювати з багатьма металами, переважно другої групи періодичної системи елементів, в тому числі зі стронцієм, досить прості, але слабо розчинні і практично нерозчинні в воді комплекси, тобто переводити їх у малодоступний для засвоєння організмом стан. Тому при наявності у складі раціону людини достатньої кількості сполук фосфору значна частина ⁹⁰Sr може транзитом проходити через шлунково-кишковий тракт. Показано, що додаткове введення в раціон людини фосфатів, наприклад у вигляді гліцерофосфату, зв’язує у травному тракті до чверті ⁹⁰Sr, що надійшов.

Джерелом фосфору в раціоні людини є риба, м’ясо, горіхи, багато його у зерні злаків, бобових, олійних видів рослин, салатних овочевих рослин.

Особливо ефективним виявляється спільне підвищення вмісту у раціоні фосфору і кальцію, тобто ці елементи проявляють адитивність у впливові на зменшення надходження ⁹⁰Sr. І це цілком зрозуміло, так як механізми блокування ними всмоктування цього радіонукліду принципово різні.

Виключно вибіркову здатність до комплексоутворення з цезієм і стронцієм мають антоціани – пігменти полі фенольної, точніше флавоноїдної природи, котрі надають рослинам, головним чином квіткам та плодам, рідше листям, характерного червоного, коричневого, синього, фіолетового аж до чорно-фіолетового забарвлення. Хімічною основою всіх антоціанів є фенольні глікозиди, котрі утворюють комплексні сполуки з іонами калію та кальцію, і, відповідно, цезію і стронцію. Антоціани, що надають рослинами червоних відтінків зобов’язані цій властивості особливим сполукам з іонами калію. Пігменти, що надають синього і фіолетового кольорів – сполукам з іонами кальцію. Відповідно, вони утворюють комплекси з цезієм і стронцієм.

Велику кількість антоціанів містять плоди чорної смородини, чорноплідної горобини, ожини, баклажанів, темнозабарвлені сорти сливи, винограду, шовковиці, червоної капусти. Але у плодів томатів червоний колір зумовлений за рахунок пігменту каротину, перця овочевого – капсаіцину, рослини столових буряків зобов’язані фіолетовому забарвленню пігменту бетаїдину – сполукам іншої природи.

Прискорення виведення з організму інкорпорованих радіонуклідів, що відклалися в певних тканинах і органах є дуже актуальним, але надзвичайно складним завданням. Є відомості, що такою властивістю володіють і деякі форми антоціанів.

Прискорюють виведення радіонуклідів різні чаї та настої на основі рослинних зборів з відомих лікарських трав. Є дані про те, що зелений чай і навіть звичайний чорний такою мають здатність до прискорення виведення не тільки відносно добре розчинного ¹³⁷Сs, але й ⁹⁰Sr. Це також пов’язується зі вмістом у чаї і деяких видах рослин великої кількості здатних до комплексоутворення речовин флавоноїдной природи – флавонов, катехінов, тих же антоціанів, рутину, кверцетину, гесперидину та інших, а також дубильних речовин. Всі вони належать до великого класу фенольних сполук, здатність котрих до зв’язування іонів важких металів у стійкі комплекси добре відома. Хоча іноді прискорення виведення радіонуклідів у даній ситуації пояснюється звичайним їх розчиненням та „вимиванням” з організму.

Є відомості про те, що здатність прискорювати виведення радіонуклідів не тільки з шлунково-кишкового тракту, але й інкорпорованого у деякі тканини і органи, мають ферроцин і альгінати. Так, при радіаційній аварії в Гойянії (Бразилія) у 1987 р. з метою прискорення виведення ¹³⁷Сs у 250 чоловік успішно застосовували фероціанід заліза (10–20 г на добу для дорослих і 5–10 г для дітей).

Взагалі ж у практиці радіаційної медицини для виведення застосовують спеціальні синтетичні комплексони, що мають вузьку вибірну здатність по відношенню до зв’язування строго визначених радіонуклідів. Це специфічні комплексні сполуки, які, зв’язуючись з радіонуклідом в тканинах, збільшують їх розчинність, прискорюють транспорт і включення в системи природного виведення. Вони одержали назву радіодекорпораторів. Найбільш відомі з них – пентацін, цинкацін, тетацін. Так, пентацін (кальцію тринатрію пентенат) таким чином прискорює виведення з організму інкорпорованих ізотопів плутонію, церію, ітрію, свинцю і цинку. На жаль, він не виявляє помітної дії на швидкість виведення ізотопів цезію і стронцію. Мабуть саме тому не впливає на вміст калію і кальцію, котрі часто-густо виводяться при застосуванні деяких сорбентів і комплексонів, в тому числі і природних.

Високо оцінюючи важливість певних продуктів харчування, в особливості рослинного походження, в мінімізації надходження і накопичення радіонуклідів в організмі людини, слід підкреслити, що вини проявляють свою дію на фоні забезпечення його оптимальними кількостями вуглеводів, жирів в особливості білків. Доведено, що всмоктування більшості радіонуклідів у шлунково-кишковому тракті суттєво залежить від того. Надходять вони натще чи з їжею. Наприклад, після 12-годинного голодування поглинання ⁹⁰Sr зростає в 2–3 рази. Що стосується білків, то, крім того, що вони самі по собі містять багато речовин, що проявляють радіозахисні властивості на різних рівнях, достатня їх кількість у раціоні не тільки перешкоджає всмоктуванню радіонуклідів, але й сприяє виведенню ¹³⁷Сs з крові, м’язів, печінки, нирок, селезінки, легень та інших органів. При білковому голодуванні накопичення цього радіонукліду в організмі зростає. І абсолютно однозначно встановлено, що за низького вмісту білків у раціоні період піввиведення радіонуклідів з організму зростає. В цих умовах поглинуті дозі внутрішнього опромінення можуть суттєво збільшуватись.

14. Захист лісу і роль лісу у захисті навколишнього середовища від радіонуклідного забруднення

Маючи надзвичайно велику поверхню деревинного, чагарникового і трав’яного пологу, лісові екосистеми грають надзвичайну роль у захисті навколишнього середовища від радіонуклідного забруднення. Присутність на шляху горизонтальних повітряних потоків великих високих масивів лісу і навіть окремих груп дерев забезпечує своєрідну фільтрацію радіоактивних хмар і осіданню радіоактивних частинок на листях, хвої, стовбурах, гілках дерев на кущів. Внаслідок цього при надходженні радіоактивних речовин у навколишнє середовище з атмосфери (а це найбільш частий шлях надходження) щільність радіонуклідного забруднення лісів може у десятки разів перевищувати забруднення відкритих територій. Затримуючи радіоактивні речовини, лісові насадження виконують буферну роль, перешкоджаючи подальшому масовому розносу радіонуклідів. Так, у зоні Чорнобильської АЕС, де лісистість перевищу. 40%, у найбільш гострий період розвитку аварії в кінці квітня-початку травня 1986 р. оточуючий ліс, основною лісоутворюючою породою котрого є сосна звичайна, у значному ступеню поглинув радіоактивні викиди з розруйнованого реактору, попередивши вітровий перенос радіонуклідів на інші території.

Первинне затримання радіоактивних випадінь лісовою рослинністю залежить від дуже великої кількості факторів: висоти деревостою, його зімкнення, біомаси рослинності на одиницю площі, характеру поверхні рослин, біологічних особливостей порід, дисперсності радіоактивних частинок, зрештою, сезону року, погодних умов в період випадіння, особливо атмосферних опадів, руху повітряних мас і деяких інших.

Кількісною характеристикою, що описує первинну взаємодію радіоактивних випадінь з ярусом деревинних рослин, є коефіцієнт первинного затримування радіонуклідів (К_ПЗ), який являє собою відношення кількості радіонукліда, затриманого рослинами, до кількості радіонукліду, що випало на одиницю площі поверхні (обидва, наприклад, у кБк/м²). Звичайно його виражають в процентах.

В таблиці наведені дані про К_ПЗ  ⁹⁰Sr деревинними рослинами. Значення цього показника  варіюють часом в дуже широких межах, що залежить від вищевідзначених умов. У деяких випадках, наприклад, у щільно зімкнутих хвойних лісах зон помірного клімату, в тропічних дощових лісах, радіоактивні речовини частинок, що осідають з атмосферит, можуть практично повністю затримуватись кронами дерев.  

Коефіцієнті первинного затримування (К_ПЗ) радіонуклідів деревинним ярусом лісу

(за Р.М. Алексахіним і М.А. Наришкіним, 1977)

 В наступні періоди внаслідок опадання радіоактивних частинок під полог лісу, їх змиву з поверхні дерев атмосферними опадами, листопадів більше 90% радіоактивності зосереджується у лісовій підстілці, котра, акумулюючи, адсорбуючи і хімічно зв’язуючи радіонукліди, продовжує виконувати захисну роль лісу. У лісових екосистемах практично відсутній поверхневий стік і значно уповільнений горизонтальний стік води. Радіонукліди, що проникають в ґрунт внаслідок вилуговування, зв’язуються в ній різноманітними органічними сполуками. І в подальшому, внаслідок відміченої у главі 8 специфіки кругообігу радіонуклідів в лісових біоценозах, радіоактивність продовжує утримуватись в їх межах протягом багатьох десятиліть. Із зімкнутих лісових насаджень практично виключається будь-який значимий винос пиловидних частинок, в тому числі і радіоактивних.

Слід, однак, враховувати, що надзвичайно висока акумуляція радіонуклідів лісовими масивами є джерелом сильного забруднення всієї флори і фауни лісу, в тому числі і деревини, а також причиною можливого радіаційного ураження окремих радіочутливих видів не тільки тварин, але й рослин. Тим більше, практично всі види деревинних рослин, в особливості хвойні, мають високу радіочутливість.

Таким чином, ліс є потужним біогеохімічним бар’єром, здатним надійно фіксувати радіонукліди і зупиняти їх переніс на інші території. Саме тому при створенні атомних електростанцій та інших об’єктів ядерної енергетики у малолісистих місцевостях їх завжди огороджують густими і щільними рядами штучних деревинно-чагарникових насаджень, використовуючи для посадки в першу чергу великомірні саджанці швидкоростучих порід. Радіус таких буферних зон, здатних забезпечити поглинання можливий радіоактивних викидів та їх стабілізацію, повинен складати не менш 30–60 км.

Що стосується захисту самого лісового біоценозу від радіонуклідного забруднення, то серед дуже небагатьох прийомів певної уваги заслуговує лише механічне видалення лісової підстилки, котра утримує в лісових екосистемах до 90% радіоактивності. Однак лісоводам добре відомо, що повне її видаленні може призвести до усихання лісу і його загибелі. Практично цей прийом можна застосовувати лише при підготовці лісу до суцільної вирубки.

Таким чином, проблема захисту різних компонентів навколишнього середовища від надходження радіонуклідів є такою, що в принципі вирішується на всіх етапах їх міграції трофічними ланцюгами. Вона є головним елементом системи реабілітації забруднених радіонуклідами біоценозів. У практичній реалізації таких радіозахисних заходів приймають участь не тільки радіобіологи і радіоекологи, але й озброєні основами цих наук спеціалісти багатьох інших напрямів – агрономи, меліоратори, гідрогеологи, спеціалісти лісового господарства, технологи харчової промисловості, лікарі радіологи і гігієністи та багато інших. Тільки в такому комплексі може бути достатньо результативно вирішена проблема захисту об’єктів навколишнього середовища від забруднення радіоактивними речовинами і, відповідно, зменшення радіаційного ураження його живих компонентів і в кінцевому підсумку – людини.