Наибольший объем информации был получен при изучении данных медицинской статистики. При этом информация о различных заболеваниях (например, кожи) сопоставлялась с уровнем ультрафиолетового излучения, которое действовало на изучаемые объекты. Правда, не всегда было известно именно ультрафиолетовое изучение, но тем не менее неопределенность при этом не очень велика, поскольку естественные изменения этого излучения Солнца неплохо изучены. При проведении этих исследований ученые пользуются понятием «фактор радиационного усиления». Суть его состоит в следующем. Если общее содержание озона уменьшится на 1 %, то должно произойти радиационное усиление, то есть усиление ультрафиолетового излучения. Это радиационное усиление должно вызвать определенное увеличение канцерогенной эффективности ультрафиолетового излучения, что, естественно, скажется на числе случаев заболеваний, вызванных этим излучением. Поскольку у каждой биосистемы имеется свой «спектр действий», то и «фактор радиационного усиления» для каждой системы (для людей, животных) будет различным.
Повреждающее действие ультрафиолетового излучения определяется дозой облучения, но это не значит, что увеличение дозы в определенное число раз ровно во столько же раз увеличит повреждение организма. Увеличение дозы облучения может быть незначительным, а повреждение организма при этом может оказаться роковым. Специалисты называют такую зависимость одной величины от другой нелинейной (на графике она изображается непрямой линией). Чтобы эту зависимость определить не вообще, а в числах, было введено понятие «фактор биологического усиления». Это понятие нужно потому, что мало знать, как увеличится ультрафиолетовое излучение при уменьшении озона на 1 %. Важно знать, что при этом произойдет с биосистемами, с людьми. А это можно оценить только в том случае, если мы учтем, как каждая доза облучения подействует на биосистему, то есть учтем зависимость повреждающего эффекта излучения от дозы его действия. Ясно, что для каждого заболевания фактор биологического усиления будет своим. Так, по данным эпидемиологических исследований, число заболеваний бази-целлюлярным раком кожи примерно пропорционально квадрату канцерогено-эффективной дозы ультрафиолетового излучения в диапазоне В. Это значит, что если эта доза увеличилась в 2 раза, то заболеваемость возрастет в 22 = 4 раза. Эта закономерность в основном выполняется достаточно хорошо. Поэтому она используется при составлении различных прогнозов и оценок. Какой в этом случае будет фактор биологического усиления? Он равен двум, то есть равен показателю степени в приведенном состоянии. Так, для другого типа рака кожи (спин-целлюлярного) зависимость заболеваемости от дозы более сильная. Если доза увеличилась вдвое, то заболеваемость возрастает в 23 = 8 раз! В этом случае фактор биологического усиления равен трем. Таким образом, надо учитывать как радиационные, так и биологическое усиления. Умножая оба фактора друг на друга, находят обобщенный фактор усиления. Например, для кардинемы основных клеток (бази-целлюлярный рак кожи) обобщенный фактор равен 2 × 2 = 4. Здесь учтено, что фактор радиационного усиления равен 2. Соответственно для кардинемы «чешуйчатых» клеток обобщенный фактор усиления равен 2 × 3 = 6.
Эпидемиологические и клинические обследования больных, страдающих злокачественной меланомой, показывают, что чем меньше географическая широта данного места, тем больше там случаев заболевания меланомой. Другими словами, чем больше ультрафиолета, тем больше заболеваемость. Люди со слабой пигментацией кожи чаще заболевают меланомой. Белые люди, которые переселились в тропики, болеют меланомой чаще, чем аборигены. Чаще заболевают меланомой и те, кто имеет генетический дефицит к предохранению повреждений ДНК, вызванных облучением ультрафиолетом.
Случаи заболевания меланомой и смертности от нее сопоставлялись с данными измерений ультрафиолетового излучения. Из этих сопоставлений можно сделать вывод, что если общее содержание озона уменьшится на 1 %, то число случаев заболеваний злокачественной меланомой увеличится примерно на 1–2 %. Другие исследователи сопоставляли случаи смертности от меланомы со спутниковыми данными о потоках ультрафиолетового излучения. Они получили, что 1 % уменьшения общего содержания озона может вызывать увеличение смертности от меланомы примерно на 0,8–1,5 %.
Изучалось влияние ультрафиолетового излучения на меланому на 511 пациентах, страдающих этим заболеванием и проживающих в Западной Австралии. Было показано, что заболевание возникло и развилось у тех лиц, которые дольше находились на солнце, то есть облучались ультрафиолетом. Изучение немеланомного рака кожи в Кувейте показало, что несмотря на то, что аборигены обладают предохранительной пигментацией, примерно 4/5 случаев рака кожи имели место на тех участках кожи (всего 10 %), которые облучались солнечным светом.
Злокачественная меланома является самой опасной формой рака кожи. Примерно одна треть страдающих им живут не более 5 лет. В период с 1950 по 1967 год смертность от злокачественной меланомы составляла примерно 1–2 человека на 100 тысяч человек (в год). Начиная с 1935 года наблюдается устойчивое увеличение заболеваемости злокачественной меланомой. Заболеваемость не просто растет — она удваивается каждые 10 лет!
Большие дозы облучения приводят к формированию опухолей. Меньшие дозы более часто вызывают возникновение немеланомного рака кожи. Это связано с тем, что защитные реакции (загар, гиперплазия эпидермиса) протекают более активно при больших дозах.
Что касается глазных заболеваний, которые возникают под действием облучения ультрафиолетом, то количественно положение такое же. Хорошо известно, что старческая катаракта обусловлена облучением солнечным светом. Это подтверждается и самыми последними эпидемиологическими исследованиями. Было установлено некоторое соотношение между числом случаев заболевания катарактой и продолжительностью облучения глаз солнечным светом. Это соотношение меняется с возрастом. У молодых людей зависимость сильнее. При уменьшении общего содержания озона на 1 % количество случаев катаракты возрастает примерно на 0,26 %. Если это процентное увеличение перевести в абсолютные числа, то получится, что в США появится дополнительно 24 тысячи больных катарактой (учтено, что сейчас их примерно 9,3 миллиона). Естественно, что такой же или примерно такой же рост будет иметь место и в других странах. Некоторые исследователи склонны цифру 0,26 % увеличить до 0,6 %. Очень важно то, что глаз не способен адаптироваться к ультрафиолетовому излучению в диапазоне В. Поэтому любое уменьшение количества стратосферного озона будет, к сожалению, сопровождаться опасными заболеваниями глаз.
Проводились оценки социально-экономических последствий ухудшения здоровья людей из-за уменьшения общего содержания озона. Одна из таких оценок выглядит так. К 2000 году общее содержание озона может уменьшиться на 5 %. Поэтому доза канцерогенного ультрафиолетового излучения диапазона В увеличится к этому сроку на 10 %. Из-за облучения этим (дополнительным) излучением заболеваемость базально-клеточным раком кожи увеличится на 10 × 2 = 20 %. За этот же период заболевания чешуйчато-клеточным раком кожи увеличится на 10 × 3 = 30 %. Специалисты приводят данные, что в США в последнее время имелось примерно 600 тысяч больных, страдающих немеланомными типами рака кожи. Одна пятая из них страдают чешуйчато-клеточным раком кожи, а остальные — базально-клеточным. Проводим соответствующий расчет и получаем, что к 2000 году, если общее содержание озона увеличится на 5 %, число заболеваний людей базально-клеточным раком увеличится примерно на 88 тысяч. Одновременно на 34 тысячи увеличится число больных, страдающих чешуйчато-клеточным раком. Для того, чтобы лечить новые 122 тысячи больных, понадобятся средства. На лечение 95 % всех таких больных потребуется примерно 114 миллионов долларов (в среднем по 1 тыс. долл. на одного больного в год). Лечение остальных 5 % больных примерно в 10 раз более дорогостоящее. Оно обойдется в 60 миллионов долларов. Таким образом, если общее содержание озона уменьшится на 5 %, то это потребует дополнительного финансирования в сумме 174 миллионов долларов на лечение дополнительно возникших больных раком кожи. Конечно, не все потери измеряются этими миллионами… Возникнет и моральный и социальный ущерб: тысячи ранее здоровых людей станут по этой причине больными. Эти оценки проведены применительно к США. Очень грубо их можно распространить на весь мир. Если число новых больных, которые прогнозируются для США, умножить только на три, то их станет уже более 1/3 миллиона! На их лечение понадобится примерно 0,5 миллиарда долларов.
Некоторым читателям может показаться, что оценки, подобные приведенным выше, беспочвенны и даже бесполезны. Но на самом деле это не так. Сейчас организуются дорогостоящие работы по международным и национальным программам, направленным на сохранение озонного слоя Земли. Это не только измерения и исследования, но и перестройка работы промышленности. Приведенные выше оценки вместе с оценками ущерба от всех последствий уменьшения озона позволяют понять, что лучше, пока не поздно, пожертвовать чем-то, чтобы потом не жертвовать всем!
УМЕНЬШЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ОЗОНА:ВЛИЯНИЕ НА РАСТЕНИЯ И РЫБ
Растения, как и другие биосистемы, чувствительны к изменению ультрафиолетового излучения. Исследования этой чувствительности, проведенные с 200 видами растений, показали, что наибольшей чувствительностью обладают горох, бобы, тыква, дыни и капуста. Эксперименты проводились в так называемых «камерах роста». Подобные исследования чувствительности растений к ультрафиолету, которые находятся в естественных, полевых условиях, выявляют несколько меньшую их чувствительность. Было показано также, что различные культуры одного и того же растения обладают сильно различающейся степенью чувствительности к ультрафиолетовому излучению. Отклик растения на это излучение сильно зависит от других действующих на него факторов. Так, если растению не хватает минеральных веществ, то его чувствительность к ультрафиолету значительно возрастает.