Ионизирующие излучения.

Воздействие ионизирующего излучения на человека может проис­ходить в результате внешнего и внутреннего облучения. Внешнее облучение вызывают источники рентгеновского и гамма-излучения, потоки протонов и нейтронов. Внутреннее облучение вызывают альфа и бетта-частицы, которые попадают в организм человека через органы дыхания и пищеварительный тракт.

Ионизирующее излучение вызывает в организме цепочку обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом воздействия являются процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях. Диссоциация сложных молекул в результате разрыва химических связей – прямое действие радиации. Существенную роль в формировании биологических эффектов играют радиационно-химические изменения, обусловленные продуктами радиолиза воды. Свободные радикалы водорода и гидроксильной группы, обладая высокой активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других элементов биоткани, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций и систем организма.

Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Различают:

1. Острые поражения при однократном равномерном гамма-облучении всего тела и поглощенной дозе выше 0,25 Гр. При дозе 0,25 - 0,5 Гр могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются. В интервале дозы 0,5 - 1,5 Гр возникает чувство усталости, менее чем у 10% облученных может наблюдаться рвота, умеренные изменения в крови. При дозе 1,5 - 2 Гр наблюдается легкая форма острой лучевой болезни, которая проявляется продолжительной лимфопенией, в 30 - 50 случаев – рвота в первые сутки после облучения. Смертельные исходы не регистрируются.

2. Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 2,5 - 4 Гр. Почти у всех облученных в первые сутки наблюдаются тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, появляются подкожные кровоизлияния, в 20% случаев возможен смертельный исход, смерть наступает через 2 - 6 недель после облучения.

3. При дозах, превышающих 6 Гр, развивается крайне тяжелая форма лучевой болезни, которая почти в 100% случаев заканчивается смертью вследствие кровоизлияния ли инфекционных заболеваний.

Однако надо помнить, что в настоящее время имеется ряд противолучевых средств, которые при комплексном лечении позволяют исключить летальный исход при дозах около 10 Гр.

Хроническая лучевая болезнь может развиваться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму.

Степень воздействия радиации зависит от того, является облучение внешним или внутренним (при попадании радиоактивного изотопа внутрь организма). Внутренне облучение возможно при вдыхании, заглатывании радиоизотопов и проникновении их в организм через кожу. Некоторые веществ поглощаются и накапливаются в конкретных органах, что приводит к высоким локальным дозам радиации. Кальций, радий, стронций и другие накапливаются в костях, изотопы йода вызывают повреждение щитовидной железы, редкоземельные элементы – преимущественно опухоли печени. Равномерно распределяются изотопы цезия, рубидия, вызывая угнетение кроветворения, атрофию семенников, опухоли мягких тканей. При внутреннем облучении наиболее опасны альфа-излучающие изотопы полония и плутония.

Способность вызывать отдаленные последствия – лейкозы, злокачественные новообразования, раннее старение – одно из коварных свойств ионизирующего излучения.

Гигиеническая регламентация ионизирующего излучения осуществляется Нормами радиационной безопасности НРБ-96, гигиеническими нормативами ГН 2.6.1.054-96. При этом основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливаются для следующих категорий облучаемых лиц:

1. Персонал – лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б).

2. Все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Основные дозовые пределы облучения лиц из персонала и населения не включают в себя дозы от природных и медицинских источников ионизирующего излучения, а также дозу вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Основные источники ионизирующего облучения человека в окру­жающей среде и средние эквивалентные дозы облучения приведены ниже (в скобках указаны дозы для населения РФ на равнинной местности) в таблице 1:

Таблица 1

мкЗв/год

Естественный фон:

- космическое облучение ................................. 320(300)

- облучение от природных источников:

внешнее ................... 350 (320)

внутреннее ................. 2000 (1050)

Антропогенные источники:

- медицинское обслуживание ............................ 400 - 700 (1500)

- ТЭС в радиусе 20 км ........................................... 3 - 5

- АЭС в радиусе 10 км .......................................... 1,35

- радиоактивные осадки (главным образом по­следствия испытаний ядерного оружия в ат­мосфере) ...... 75 - 200

- телевизоры, дисплеи (*) ............ .…………… 4 - 5 при L =2 м

- керамика, стекло .................................................. 10

- авиационный транспорт на высоте 12 км……. 5 мкЗв/ч

* Доза облучения увеличивается с уменьшением расстояния до экрана. При L=10 см доза возрастает до 250 - 500 мкЗв/год.

Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах РФ, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000 - 3500 мкЗв/год (средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год). Для сравнения предельно допустимая доза для профессионалов (категория А) составляет 5040 мкЗв/год.

Доза облучения, создаваемая антропогенными источниками (за исключением облучений при медицинских обследованиях), невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают.

Рассеивание в атмосфере радионуклидов, содержащихся в выбро­сах, приводит к формированию зон загрязнения около источника выбросов. Обычно зоны антропогенного облучения жителей, прожи­вающих вокруг предприятий по переработке ядерного топлива на расстоянии до 200 км, колеблются от 0,1 до 65 % естественного фона излучения.

Миграция радионуклидов в водоемах и грунте значительно слож­нее, чем в атмосфере. Это обусловлено не только параметрами процесса рассеивания, но и склонностью радионуклидов к концентрации в водных организмах, к накоплению в почве. Приведем распределение (%) отдельных радиоизотопов между составляющими пресноводного водоема:

Изотоп Вода Грунт Биомасса

³² Р ……… 10 28 62

60 Со ............. 21 58 21

90Sr .............. 48 27 25

131I ............. 58 13 29

137Сs ............ 6 90 4

Эти данные свидетельствуют о том, что вода, составляющая 85 % массы Земли, содержит лишь 27 % радиоизотопов, а биомасса, соста­вляющая 0,1 %, накапливает до 28 % радиоизотопов.

Миграция радиоактивных веществ в почве определяется в основном ее гидрологическим режимом, химическим составом почвы и радио­нуклидов. Меньшей сорбционной емкостью обладают песчаная почва, большей - глинистая, суглинки и черноземы. Высокой прочностью удержания в почве обладают 90Sr и 137Сs.Ориентировочные значения радиоактивного загрязнения сухой массы культурных растений следующие (Бк/кг):

90Sr 137Сs

Пшеница ........................ 2,849 10,730

Морковь ........................ 0,555 1,887

Капуста ........................... 0,469 2,109

Картофель ....................... 0,185 1,406

Свекла ............................. 0,666 1,702

Яблоки ............................. 0,333 1,998

Эти загрязнения, обусловленные глобальными поступлениями радиоактивных веществ в почву, не превышают допустимые уровни. Опасность возникает лишь в случаях произрастания культур в зонах с повышенными радиоактивными загрязнениями.

Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС показывает, что ведение сельскохозяйственного производства недопу­стимо на территориях при плотности загрязнения выше 80 Ки/км², а на территориях, загрязненных до 40 - 50 Ки/км², необходимо ограни­чивать производство семенных и технических культур, а также кормов для молодняка и откормочного мясного скота. При плотности загряз­нения 15 - 20 Ки/км по 137Сs сельскохозяйственное производство вполне допустимо.

Уровень радиоактивности в жилом помещении зависит от строи­тельных материалов. В кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он всегда в несколько раз выше, чем в деревянном. Газовая плита привносит в дом не только токсичные газы NОх, СО и другие, включая канцерогены, но и радиоактивные газы. Поэтому уровень радиоактив­ности на кухне может существенно превосходить фоновый при рабо­тающей газовой плите.

В закрытом, непроветриваемом помещении человек может подвер­гаться воздействию радона-222 и радона-220, которые непрерывно высвобождаются из земной коры. Поступая через фундамент, пол, из воды или иным путем, радон накапливается в изолированном поме­щении. Средние концентрации радона обычно составляют (кБк/м³): в ванной комнате 8,5, на кухне 3, в спальне 0,2. Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Изба­виться от избытка радона можно проветриванием помещения.

В этом отношении поучителен опыт Швеции: с начала 50-х годов в стране проводится кампания по экономии энергии, в том числе путем уменьшения проветривания помещений. В результате средняя концен­трация радона в помещениях возросла с 43 до 133 Бк/м при снижении воздухообмена с 0,8 до 0,3 м3/ч. По оценкам, на каждый 1 ГВт/год электроэнергии, сэкономленной за счет уменьшения проветривания помещений, шведы получили дополнительную коллективную дозу облучения в 5600 чел./Зв.