Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини. Радіація - доступною мовою

ІОНІЗУЮЧІ ВИПРОМІНЮВАННЯ, ЇХ ПРИРОДА І ВПЛИВ НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ

Радіація та її різновиди

Іонізуючі випромінювання

Джерела радіаційної небезпеки

Пристрій іонізуючих джерелвипромінювання

Шляхи проникнення випромінювання в організм людини

Заходи іонізуючого впливу

Механізм дії іонізуючого випромінювання

Наслідки опромінення

Променева хвороба

Забезпечення безпеки під час роботи з іонізуючими випромінюваннями

Радіація та її різновиди

Радіація – це всі види електромагнітного випромінювання: світло, радіохвилі, енергія сонця та безліч інших випромінювань довкола нас.

Джерелами проникаючої радіації, що створюють природний фон опромінення, є галактичне та сонячне випромінювання, наявність радіоактивних елементів у ґрунті, повітрі та матеріалах, що використовуються в господарської діяльності, а також ізотопів, головним чином, калію, у тканинах живого організму. Одним із найбільш вагомих природних джерел радіації є радон – газ, що не має смаку та запаху.

Інтерес представляє не будь-яка радіація, а іонізуюча, яка, проходячи крізь тканини та клітини живих організмів, здатна передавати їм свою енергію, розриваючи хімічні зв'язкивсередині молекул і викликаючи серйозні зміни у їх структурі. Іонізуюче випромінювання виникає при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях, гальмуванні заряджених частинок у речовині та утворює при взаємодії із середовищем іони різних знаків.

Іонізуючі випромінювання

Усі іонізуючі випромінювання поділяються на фотонні та корпускулярні.

До фотонного іонізуючого випромінювання відносяться:

а) Y-випромінювання, що випромінюється при розпаді радіоактивних ізотопів або анігіляції частинок. Гамма-випромінювання за своєю є короткохвильовим електромагнітним випромінюванням, тобто. потоком високоенергетичних квантів електромагнітної енергії, довжина хвилі яких значно менша від міжатомних відстаней, тобто. y< 10 см. Не имея массы, Y-кванты двигаются со скоростью света, не теряя её в окружающей среде. Они могут лишь поглощаться ею или отклоняться в сторону, порождая пары ионов: частица- античастица, причём последнее наиболее значительно при поглощении Y- квантов в среде. Таким образом, Y- кванты при прохождении через вещество передают энергию электронам и, следовательно, вызывают ионизацию среды. Благодаря отсутствию массы, Y- кванты обладают большой проникающей способностью (до 4- 5 км в воздушной среде);

б) рентгенівське випромінювання, що виникає при зменшенні кінетичної енергії заряджених частинок та/або при зміні енергетичного стану електронів атома.

Корпускулярне іонізуюче випромінювання складається з потоку заряджених частинок (альфа-, бета-часток, протонів, електронів), кінетична енергія яких є достатньою для іонізації атомів при зіткненні. Нейтрони та інші елементарні частинки безпосередньо не виробляють іонізацію, але в процесі взаємодії з середовищем вивільняють заряджені частинки (електрони, протони), здатні іонізувати атоми та молекули середовища, через яке проходять:

а) нейтрони – єдині незаряджені частинки, що утворюються при деяких реакціях поділу ядер атомів урану чи плутонію. Оскільки ці частинки електронейтральні, вони глибоко проникають у будь-яку речовину, включаючи живі тканини. Відмінною особливістюнейтронного випромінювання є його здатність перетворювати атоми стабільних елементів на їх радіоактивні ізотопи, тобто. створювати наведену радіацію, що різко підвищує небезпеку нейтронного випромінювання. Проникаюча здатність нейтронів можна порівняти з Y-випромінюванням. Залежно від рівня енергії, що носиться, умовно розрізняють нейтрони швидкі (що мають енергію від 0,2 до 20 Ме В) і теплові (від 0,25 до 0,5 Ме В). Ця відмінність враховується під час проведення захисних заходів. Швидкі нейтрони сповільнюються, втрачаючи енергію іонізації, речовинами з малою атомною вагою (так званими водневмісними: парафін, вода, пластмаси та ін). Теплові нейтрони поглинаються матеріалами, що містять бор і кадмій (борна сталь, бораль, графіт борний, сплав кадмію зі свинцем).

Альфа -, бета-частинки і гама - кванти мають енергію всього в кілька мегаелектронвольт, і створювати наведену радіацію не можуть;

б) бета частки - електрони, що випускаються під час радіоактивного розпаду ядерних елементів з проміжною іонізуючою та проникаючою здатністю (пробіг у повітрі до 10-20 м).

в) альфа частинки - позитивно заряджені ядра атомів гелію, а космічному просторі і атомів інших елементів, що випускаються при радіоактивному розпаді ізотопів важких елементів – урану чи радію. Вони мають малу проникаючу здатність (пробіг у повітрі - не більше 10 см), навіть людська шкіра є для них непереборною перешкодою. Небезпечні вони лише при потраплянні всередину організму, оскільки здатні вибивати електрони з оболонки нейтрального атома будь-якої речовини, в тому числі й тіла людини, і перетворювати його на позитивно заряджений іон з усіма наслідками, про які буде сказано далі. Так, альфа частка з енергією 5 МеВ утворює 150 000 пар іонів.

Характеристика проникаючої здатності різних видів іонізуючого випромінювання

Кількісний вміст радіоактивного матеріалу в організмі людини або речовині визначається терміном активність радіоактивного джерела (радіоактивність). За одиницю радіоактивності в системі СІ прийнято беккерель (Бк), що відповідає одному розпаду в 1 с. Іноді практично застосовується стара одиниця активності – кюрі (Ки). Це активність такої кількості речовини, де за 1с відбувається розпад 37 млрд. атомів. Для перекладу користуються залежністю: 1 Бк = 2,7 х 10 Кі або 1 Кі = 3,7 х 10 Бк.

Кожен радіонуклід має постійний, властивий лише йому період напіврозпаду (час, необхідний втрати речовиною половини активності). Наприклад, у урану-235 він становить 4 470 років, тоді як у йоду-131 – лише 8 діб.

Джерела радіаційної небезпеки

1. Головна причина небезпеки – аварія радіації. Радіаційна аварія – втрата управління джерелом іонізуючого випромінювання (ІІІ), спричинена несправністю обладнання, неправильними діями персоналу, стихійними лихами чи іншими причинами, які могли призвести або призвели до опромінення людей вище встановлених норм або радіоактивного забруднення навколишнього середовища. При аваріях, спричинених руйнуванням корпусу реактора або розплавленням активної зони, викидаються:

1) фрагменти активної зони;

2) Паливо (відходи) у вигляді високоактивного пилу, який може довгий час перебувати в повітрі у вигляді аерозолів, потім після проходження основної хмари випадати у вигляді дощових (снігових) опадів, а при попаданні в організм викликати болісний кашель, іноді по тяжкості схожий з нападом астми;

3) лави, що складаються з двоокису кремнію, а також розплавлений внаслідок зіткнення з гарячим паливом бетон. Потужність дози поблизу таких лав досягає 8000 Р/год і навіть п'ятихвилинне перебування поряд згубно для людини. У перший період після випадання опадів РВ найбільшу небезпеку становить йод-131, що є джерелом альфа- та бета-випромінювання. Періоди напіввиведення його із щитовидної залози становлять: біологічний – 120 діб, ефективний – 7,6. Це вимагає якнайшвидшого проведення йодної профілактики всього населення, яке опинилося в зоні аварії.

2. Підприємства з розробки родовищ та збагачення урану. Уран має атомну вагу 92 і три природні ізотопи: уран-238 (99,3%), уран-235 (0,69%) і уран-234 (0,01%). Усі ізотопи є альфа-випромінювачами з незначною радіоактивністю (2800кг урану за активністю еквівалентні 1 г радію-226). Період напіврозпаду урану-235 = 7,13 х 10 років. Штучні ізотопи уран-233 та уран-227 мають період напіврозпаду 1,3 та 1,9 хв. Уран – м'який метал, зовнішньому виглядусхожий на сталь. Зміст урану у деяких природних матеріалах сягає 60 %, але у більшості уранових руд вона перевищує 0,05-0,5 %. У процесі видобутку при отриманні 1 тонни радіоактивного матеріалу утворюється до 10-15 тис. Тонн відходів, а при переробці від 10 до 100 тис. Тонн. З відходів (що містять незначну кількість урану, радію, торію та інших радіоактивних продуктів розпаду) виділяється радіоактивний газ – радон-222, який при вдиху викликає опромінення тканин легень. При збагаченні руди радіоактивні відходи можуть потрапити у прилеглі річки та озера. При збагаченні уранового концентрату можливий деякий витік газоподібного гексафториду урану з конденсаційно-випарювальної установки в атмосферу. Деякі уранові сплави, стружки, тирса, що одержуються при виробництві тепловиділяючих елементів, можуть займатися під час транспортування або зберігання, в результаті в навколишнє середовище можуть бути викинуті значні кількості відходів згорілого урану.

3. Ядерний тероризм. Почастішали випадки крадіжки ядерних матеріалів, придатних для виготовлення ядерних боєприпасів навіть кустарним способом, а також загрози виведення з ладу ядерних підприємств, кораблів з ядерними установкамита АЕС з метою отримання викупу. Небезпека ядерного тероризму існує і побутовому рівні.

4. Випробування ядерної зброї. За Останнім часомдосягнуто мініатюризації ядерних зарядів для випробувань.

Влаштування іонізуючих джерел випромінювання

По устрою ДІВ бувають двох типів – закриті та відкриті.

Закриті джерела поміщені в герметизовані контейнери і становлять небезпеку лише у разі відсутності належного контролю за їх експлуатацією та зберіганням. Свій внесок вносять і військові частини, що передають списані прилади до підшефних навчальних закладів. Втрати списаного, знищення через непотрібність, крадіжки з наступною міграцією. Наприклад, у Братську на заводі будконструкцій, ДІВ, укладений у свинцеву оболонку, зберігався у сейфі разом із дорогоцінними металами. І коли грабіжники зламали сейф, то вони вирішили, що ця масивна болванка зі свинцю теж дорогоцінна. Вкрали її, а потім чесно поділили, розпиливши навпіл свинцеву «сорочку» та заточену в ній ампулу з радіоактивним ізотопом.

Робота з відкритими ДІВ може призвести до трагічних наслідків при незнанні або порушенні відповідних інструкцій щодо правил поводження з даними джерелами. Тому перш ніж розпочинати будь-яку роботу з використанням ДІВ, необхідно ретельно вивчити всі посадові інструкції та положення техніки безпеки та неухильно виконувати їх вимоги. Ці вимоги викладено у «Санітарних правилах поводження з радіоактивними відходами (СПО ГО-85)». Підприємство «Радон» за заявками проводить індивідуальний контроль осіб, територій, об'єктів, перевірку, дозування та ремонт приладів. Роботи у сфері обігу ДІВ, засобів радіаційного захисту, видобутку, виробництва, транспортування, зберігання, використання, обслуговування, утилізації, поховання провадяться лише на підставі ліцензії.

Шляхи проникнення випромінювання в організм людини

Щоб правильно розуміти механізм радіаційних уражень, необхідно мати чітке уявлення про існування двох шляхів, якими випромінювання проникає в тканини організму і впливає на них.

Перший шлях - зовнішнє опромінення від джерела, розташованого поза організмом (в навколишньому просторі). Це опромінення може бути пов'язане з рентгенівськими та гамма променями, а також деякими високоенергетичними бета-частинками, здатними проникати в поверхневі шари шкіри.

Другий шлях – внутрішнє опромінення, спричинене потраплянням радіоактивних речовин усередину організму такими способами:

У перші дні після радіаційної аварії найбільш небезпечні радіоактивні ізотопи йоду, що надходять до організму з їжею та водою. Дуже багато їх у молоці, що особливо небезпечно для дітей. Радіоактивний йод накопичується головним чином у щитовидній залозі, маса якої становить лише 20 г. Концентрація радіонуклідів у цьому органі може бути у 200 разів вищою, ніж в інших частинах людського організму;

Через пошкодження та порізи на шкірі;

Абсорбція через здорову шкіру при тривалому впливі радіоактивних речовин (РВ). При наявності органічних розчинників (ефір, бензол, толуол, спирт) проникність шкіри для РВ збільшується. Причому деякі РВ, що надійшли в організм через шкіру, потрапляють у кровоносне русло і, залежно від їх хімічних властивостей, поглинаються та накопичуються у критичних органах, що призводить до отримання високих локальних доз радіації. Наприклад, кістки кінцівок, що ростуть, добре засвоюють радіоактивний кальцій, стронцій, радій, нирки – уран. Інші хімічні елементи, такі як натрій і калій, будуть поширюватися по всьому тілу більш менш рівномірно, так як вони містяться у всіх клітинах організму. При цьому наявність у крові натрію-24 означає, що організм додатково зазнав нейтронного опромінення (тобто ланцюгова реакція в реакторі в момент опромінення не була перервана). Лікувати хворого, що зазнав нейтронного опромінення, особливо важко, тому необхідно проводити визначення наведеної активності біоелементів організму (Р, S та ін);

Через легені при диханні. Попадання твердих радіоактивних речовин у легені залежить від ступеня дисперсності цих частинок. З випробувань, що проводилися над тваринами, встановлено, що частинки пилу розміром менше 0.1 мікрона поводяться так само як і молекули газів. При вдиху вони потрапляють із повітрям у легені, а при видиху разом із повітрям віддаляються. У легенях може залишатися лише незначна частина твердих частинок. Великі частинки розміром понад 5 мікрон затримуються носовою порожниною. Інертні радіоактивні гази (аргон, ксенон, криптон та ін.), що потрапили через легені в кров, не є сполуками, що входять до складу тканин, і згодом видаляються з організму. Не затримуються в організмі тривалий часта радіонукліди, однотипні з елементами, що входять до складу тканин та вживані людиною з їжею (натрій, хлор, калій та ін.). Вони згодом повністю видаляються з організму. Деякі радіонукліди (наприклад, що відкладаються в кісткових тканинах радій, уран, плутоній, стронцій, ітрій, цирконій) вступають у хімічний зв'язок з елементами кісткової тканини і важко виводяться з організму. При проведенні медичного обстеження жителів районів, що постраждали від аварії на Чорнобильській АЕС, у Всесоюзному гематологічному центрі АМН було виявлено, що при загальному опроміненні організму дозою 50 рад окремі його клітини виявилися опроміненими дозою 1 000 і більше рад. В даний час для різних критичних органів розроблені нормативи, що визначають гранично допустимий вміст кожного радіонукліду. Ці норми викладено у розділі 8 «Числові значення допустимих рівнів» Норм радіаційної безпеки НРБ – 76/87.

Внутрішнє опромінення є небезпечнішим, яке наслідки важчими з таких причин:

Різко збільшується доза опромінення, яка визначається часом перебування радіонукліду в організмі (радій-226 або плутоній-239 протягом усього життя);

Практично нескінченно мала відстань до іонізованої тканини (так зване контактне опромінення);

У опроміненні беруть участь альфа частинки, найактивніші і тому найнебезпечніші;

Радіоактивні речовини поширюються не рівномірно по всьому організму, а вибірково концентруються в окремих (критичних) органах, посилюючи локальне опромінення;

Неможливо використовувати будь-які заходи захисту, які застосовуються під час зовнішнього опромінення: евакуацію, засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) та інших.

Заходи іонізуючого впливу

Мірою іонізуючого впливу зовнішнього випромінювання є експозиційна доза,визначається з іонізації повітря. За одиницю експозиційної дози (Де) прийнято вважати рентген (Р) – кількість випромінювання, у якому 1 куб.см. повітря при температурі 0 С та тиску 1 атм утворюються 2,08 х 10 пар іонів. Згідно з керівними документами Міжнародної компанії з радіологічних одиниць (МКРЕ) РД – 50-454-84 після 1 січня 1990 р. використовувати такі величини, як експозиційна доза та її потужність, в нашій країні не рекомендується (прийнято, що експозиційна доза є поглиненою дозою повітрі). Більшість дозиметричної апаратури в РФ має градуювання в рентгенах, рентген/годинах, і від цих одиниць поки не відмовляються.

Мірою іонізуючого впливу внутрішнього опромінення є поглинена доза.За одиницю поглиненої дози прийнято радий. Це доза випромінювання, передана масі речовини, що опромінюється в 1 кг і що вимірюється енергією в джоулях будь-якого іонізуючого випромінювання. 1 рад = 10 Дж/кг. У системі СІ одиницею поглиненої дози є грей (Гр), що дорівнює енергії 1 Дж/кг.

1 Гр = 100 рад.

1 рад = 10 Гр.

Для переведення кількості іонізуючої енергії у просторі (експозиційна доза) у поглинену м'якими тканинами організму застосовують коефіцієнт пропорційності К = 0,877, тобто:

1 рентген = 0,877 рад.

У зв'язку з тим, що різні види випромінювань мають різну ефективність (при рівних витратах енергії на іонізацію роблять різний вплив), введено поняття «еквівалентна доза». Одиниця її виміру – бер. 1 бер - це доза випромінювання будь-якого виду, вплив якої на організм еквівалентно дії 1 радий гамма випромінювання. Тому при оцінці загального ефекту впливу радіаційного випромінювання на живі організми при сумарному опроміненні всіма видами випромінювань враховується коефіцієнт якості (Q), що дорівнює 10 для нейтронного випромінювання (нейтрони приблизно в 10 разів ефективніше в плані радіаційного ураження) та 20 – для альфа випромінювання. У системі СІ одиницею еквівалентної дози є зіверт (Зв), що дорівнює 1 Гр х Q.

Поряд із величиною енергії, видом опромінення, матеріалом та масою органу важливим фактором є, так званий біологічний період напіврозпадурадіоізотопу - тривалість часу, необхідного для виведення (з потом, слиною, сечею, калом та ін) з організму половини радіоактивної речовини. Вже через 1-2 години після потрапляння РВ до організму вони виявляються у його виділеннях. Поєднання фізичного періоду напіврозпаду з біологічним дає поняття «ефективний період напіврозпаду» - найважливіший у визначенні результуючої величини опромінення, якому піддається організм, особливо критичні органи.

Поруч із поняттям «активність» існує поняття «наведена активність» (штучна радіоактивність). Вона виникає при поглинанні повільних нейтронів. ядерного вибухуабо ядерної реакції), ядрами атомів нерадіоактивних речовин і перетворенні їх на радіоактивні калій-28 і натрій-24, що утворюються, в основному, в ґрунті.

Таким чином, ступінь, глибина і форма променевих уражень, що розвиваються у біологічних об'єктів (у тому числі в людини) при впливі на них радіації, залежать від величини випромінювання, що поглинена, енергії випромінювання (дози).

Механізм дії іонізуючого випромінювання

p align="justify"> Принциповою особливістю дії іонізуючого випромінювання є його здатність проникати в біологічні тканини, клітини, субклітинні структури і, викликаючи одномоментну іонізацію атомів, за рахунок хімічних реакцій пошкоджувати їх. Іонізована може бути будь-яка молекула, а звідси всі структурно-функціональні руйнування в соматичних клітинах, генетичні мутації, вплив на зародок, хвороба та смерть людини.

Механізм такого впливу полягає у поглинанні енергії іонізації організмом та розриві хімічних зв'язків його молекул з утворенням високоактивних сполук, так званих вільних радикалів.

Організм людини на 75% складається з води, отже, вирішальне значення в цьому випадку матиме опосередкований вплив радіації через іонізацію молекули води та подальші реакції з вільними радикалами. При іонізації молекули води утворюється позитивний іон Н О та електрон, який, втративши енергію, може утворити негативний іон Н О. Обидві ці іони є нестійкими і розпадаються на пару стабільних іонів, які рекомбінують (відновлюються) з утворенням молекули води та двох вільних радикалів ВІН та Н, що відрізняються виключно високою хімічною активністю. Безпосередньо або через ланцюг вторинних перетворень, таких як утворення перекисного радикала (гідратного оксиду води), а потім перекису водню Н О та інших активних окислювачів групи ВІН і Н, взаємодіючи з молекулами білків, вони ведуть до руйнування тканини в основному за рахунок енергійних процесів окиснення. При цьому одна активна молекула з великою енергією залучає до реакції тисячі молекул живої речовини. В організмі окисні реакціїпочинають превалювати над відновлювальними. Настає розплата за аеробний метод біоенергетики – насичення організму вільним киснем.

Вплив іонізуючого випромінювання на людину не обмежується зміною структури молекул води. Змінюється структура атомів, у тому числі складається наш організм. В результаті відбувається руйнування ядра, клітинних органел та розрив зовнішньої мембрани. Оскільки основна функція зростаючих клітин – здатність до поділу, втрата її призводить до загибелі. Для зрілих клітин, що не діляться, руйнування викликає втрату тих чи інших спеціалізованих функцій (вироблення певних продуктів, Розпізнавання чужорідних клітин, транспортні функції тощо). Настає радіаційно індукована загибель клітин, яка на відміну від фізіологічної загибелі необоротна, оскільки реалізація генетичної програми термінальної диференціювання в цьому випадку здійснюється на тлі множинних змін нормального перебігу біохімічних процесів після опромінення.

Крім того, додатковий надходження енергії іонізації в організм порушує збалансованість енергетичних процесів, що відбуваються в ньому. Адже наявність енергії в органічних речовин залежить насамперед від їх елементарного складу, як від будови, розташування та характеру зв'язків атомів, тобто. тих елементів, які найлегше піддаються енергетичному впливу.

Наслідки опромінення

Один із найраніших проявів опромінення – масова загибель клітин лімфоїдної тканини. Образно кажучи, ці клітини першими приймають він удар радіації. Загибель лімфоїдів послаблює одну з основних систем життєзабезпечення організму – імунну систему, тому що лімфоцити – такі клітини, які здатні реагувати на появу чужорідних для організму антигенів виробленням суворо специфічних антитіл до них.

Внаслідок впливу енергії радіаційного випромінювання в малих дозах у клітинах відбуваються зміни генетичного матеріалу (мутації), що загрожують їх життєздатності. Як наслідок настає деградація (пошкодження) ДНК хроматину (розриви молекул, ушкодження), які частково або повністю блокують або перекручують функцію геному. Відбувається порушення репарації ДНК – здатності її до відновлення та лікування ушкоджень клітин при підвищенні температури тіла, впливі хімічних речовинта ін.

Генетичні мутації у статевих клітинах впливають життя і розвиток майбутніх поколінь. Цей випадок характерний, наприклад, якщо людина зазнала впливу невеликих доз радіації під час експозиції з медичною метою. Існує концепція – при отриманні дози на 1 бер попереднім поколінням вона дає додатково у потомстві 0.02 % генетичних аномалій, тобто. у 250 немовлят на мільйон. Ці факти та багаторічні дослідження цих явищ привели вчених до висновку, що безпечних доз радіації не існує.

Вплив іонізуючих випромінювань на гени статевих клітин може спричинити шкідливі мутації, які передаватимуться з покоління до покоління, збільшуючи «мутаційний тягар» людства. Небезпечними для життя є умови, які збільшують генетичне навантаження вдвічі. Такою подвійною дозою є, за висновками наукового комітету ООН з атомної радіації, доза 30 рад при гострому опроміненні та 10 рад при хронічному (протягом репродуктивного періоду). Зі зростанням дози підвищується не тяжкість, а частота можливого прояву.

Мутаційні зміни відбуваються і у рослинних організмах. У лісах, які зазнали випадання радіоактивних опадів під Чорнобилем, у результаті мутації виникли нові абсурдні види рослин. З'явилися іржаво-червоні хвойні ліси. У розташованому неподалік реактора пшеничному полі через два роки після аварії вчені виявили близько тисячі різних мутацій.

Вплив на зародок та плід внаслідок опромінення матері під час вагітності. Радіочутливість клітини змінюється на різних етапах процесу розподілу (мітозу). Найбільш чутлива клітина наприкінці спокою та на початку першого місяця поділу. Особливо чутлива до опромінення зигота – ембріональна клітина, що утворюється після злиття сперматозоїда з яйцем. При цьому розвиток зародка в цей період і вплив на нього радіаційного, в тому числі рентгенівського, опромінення можна розділити на три етапи.

1-й етап – після зачаття та до дев'ятого дня. Зародок, що тільки що сформувався, під впливом радіації гине. Смерть здебільшого залишається непоміченою.

2-й етап – з дев'ятого дня до шостого тижня після зачаття. Це – період формування внутрішніх органів та кінцівок. При цьому під впливом дози опромінення в 10 бер у зародка з'являється цілий спектр дефектів - розщеплення піднебіння, зупинка розвитку кінцівок, порушення формування мозку та ін. Результатом опромінення матері в період вагітності також може бути смерть новонародженого в момент пологів або через деякий час після них. Однак, народження живої дитини з грубими дефектами, ймовірно, найбільше нещастя, набагато гірше, ніж смерть ембріона.

3-й етап – вагітність після шести тижнів. Дози радіації, одержані матір'ю, викликають стійке відставання організму в зростанні. У опроміненої матері дитина при народженні має розміри менше норми і залишається нижчою за середнє зростання на все життя. Можливі патологічні зміни у нервовій, ендокринній системах тощо. Багато фахівців-радіологів припускають, що велика ймовірність народження неповноцінної дитини є підставою для переривання вагітності, якщо доза, отримана ембріоном протягом перших шести тижнів після зачаття, перевищує 10 рад. Така доза увійшла до законодавчих актів деяких скандинавських країн. Для порівняння, при рентгеноскопії шлунка основні ділянки кісткового мозку, живіт, грудна клітка отримують дозу випромінювання 30-40 рад.

Іноді виникає практична проблема: жінка проходить серію сеансів рентгенографії, що включають знімки шлунка та органів тазу, а згодом виявляється, що вона вагітна. Ситуація ускладнюється, якщо опромінення відбулося в перші тижні після зачаття, коли вагітність може залишатися непоміченою. Єдине рішенняданої проблеми - не піддавати жінку опромінення у зазначений період. Цього можна досягти в тому випадку, якщо жінка репродуктивного віку проходитиме рентгенографію шлунка або черевної порожнини тільки протягом перших десяти днів після початку менструального періоду, коли немає сумнівів у відсутності вагітності. У медичній практиці це називається правилом десяти днів. За невідкладної ситуації рентгенівські процедури не можуть бути перенесені на тижні або місяці, проте з боку жінки буде розсудливим розповісти лікарю перед проведенням рентгенографії про свою можливу вагітність.

За ступенем чутливості до іонізуючого випромінювання клітини та тканини людського організму неоднакові.

До особливо чутливих органів належать сім'яники. Доза в 10-30 рад може знизити сперматогенез протягом року.

Високу чутливість до опромінення має імунна система.

У нервової системе найбільш чутливою виявилася сітківка ока, оскільки при опроміненні спостерігалося погіршення зору. Порушення смакової чутливості наступали при променевій терапії грудної клітки, а повторні опромінення дозами 30-500 Р знижували тактильну чутливість.

Зміни у соматичних клітинах можуть сприяти виникненню раку. Ракова пухлина виникає в організмі у той момент, коли соматична клітина, вийшовши з-під контролю організму, починає швидко ділитися. Першопричиною цього є викликані багаторазовими або сильним разовим опроміненням мутації в генах, що призводять до того, що ракові клітини втрачають здатність навіть у разі порушення рівноваги гинути фізіологічною, а точніше, програмованою смертю. Вони стають хіба що безсмертними, постійно поділяючись, збільшуючись у кількості і гине лише від нестачі поживних речовин. Так відбувається зростання пухлини. Особливо швидко розвивається лейкоз (рак крові) – хвороба, пов'язана з надмірною появою у кістковому мозку, а потім і в крові неповноцінних білих клітин – лейкоцитів. Щоправда, останнім часом з'ясувалося, що зв'язок між радіацією та захворюванням на рак більш складний, ніж передбачалося раніше. Так, у спеціальній доповіді японсько-американської асоціації вчених сказано, що лише деякі види раку: пухлини молочної та щитовидної залоз, а також лейкемія – розвиваються внаслідок радіаційного ураження. Причому досвід Хіросіми та Нагасакі показав, що рак щитовидної залози спостерігається при опроміненні 50 і більше радий. Рак молочної залози, від якого вмирають близько 50% хворих, спостерігається у жінок, які багаторазово піддавалися рентгенографічним обстеженням.

Характерним для радіаційних уражень є те, що променеві травми супроводжуються важкими функціональними розладами, вимагають складного та тривалого (більше трьох місяців) лікування. Життєздатність опромінених тканин значно знижується. Крім того, через багато років та десятиліть після отримання травми виникають ускладнення. Так, спостерігалися випадки виникнення доброякісних пухлин через 19 років після опромінення, а розвиток променевого раку шкіри та молочної залози у жінок – через 25-27 років. Нерідко травми виявляються на фоні або після дії додаткових факторів нерадіаційної природи (діабет, атеросклероз, гнійна інфекція, термічні чи хімічні травми у зоні опромінення).

Необхідно також враховувати, що люди, які пережили радіаційну аварію, відчувають додатковий стрес протягом кількох місяців і навіть років після неї. Такий стрес може увімкнути біологічний механізм, який призводить до виникнення злоякісних захворювань. Так, у Хіросімі та Нагасакі великий спалах захворювань на рак щитовидної залози спостерігався через 10 років після атомного бомбардування.

Дослідження, проведені радіологами на підставі даних Чорнобильської аварії, свідчать про зниження порога наслідків впливу опромінення. Так, встановлено, що опромінення в 15 бер може викликати порушення діяльності імунної системи. Вже при отриманні дози 25 бер у ліквідаторів аварії спостерігалося зниження в крові лімфоцитів – антитіл до бактеріальних антигенів, а при 40 бер збільшується ймовірність виникнення інфекційних ускладнень. При дії постійного опромінення дозою від 15 до 50 бер часто спостерігалися випадки неврологічних розладів, спричинених змінами у структурах головного мозку. Причому ці явища спостерігалися у віддалені терміни після опромінення.

Променева хвороба

Залежно від дози та часу опромінення спостерігаються три ступені захворювання: гострий, підгострий і хронічний. У вогнищах поразки (при отриманні високих доз) виникає, зазвичай, гостра променева хвороба (ОЛБ).

Розрізняють чотири ступені ОЛБ:

Легка (100 – 200 рад). Початковий період– первинна реакція як і за ОЛБ всіх інших ступенів – характеризується нападами нудоти. З'являються біль голови, блювання, загальне нездужання, незначне підвищення температури тіла, в більшості випадків – анорексія (відсутність апетиту, аж до відрази до їжі), можливі інфекційні ускладнення. Первинна реакція виникає через 15-20 хвилин після опромінення. Її прояви поступово зникають за кілька годин чи доби, а можуть взагалі бути відсутніми. Потім настає прихований період, так званий період уявного благополуччя, тривалість якого обумовлюється дозою опромінення та загальним станом організму (до 20 діб). За цей час еритроцити вичерпують свій термін життя, припиняючи подавати кисень клітинам організму. ОЛБ легкого ступеня виліковна. Можливі негативні наслідки – лейкоцитоз крові, почервоніння шкіри, зниження працездатності у 25% уражених через 1,5 – 2 години після опромінення. Спостерігається високий вміст гемоглобіну у крові протягом 1 року з моменту опромінення. Терміни одужання – до трьох місяців. Велике значенняпри цьому мають особистісне встановлення та соціальна мотивація потерпілого, а також його раціональне працевлаштування;

Середня (200 – 400 рад). Короткі напади нудоти через 2-3 дні після опромінення. Прихований період - 10-15 діб (може бути відсутнім), протягом якого лейкоцити, що виробляються лімфатичними вузлами, гинуть і припиняють відкидати інфекцію, що потрапляє в організм. Тромбоцити перестають згортати кров. Все це результат того, що вбиті радіацією кістковий мозок, лімфатичні вузли і селезінка не виробляють нові еритроцити, лейкоцити і тромбоцити на зміну відпрацьованим. Розвиваються набряк шкіри, бульбашки. Такий стан організму, що отримав назву «кістномозковий синдром», наводить 20% уражених до смерті, яка настає внаслідок ураження тканин кровотворних органів. Лікування полягає в ізоляції хворих від зовнішнього середовища, введенні антибіотиків та переливанні крові. Молоді та літні чоловіки більш схильні до захворювання ОЛБ середнього ступеня, ніж чоловіки середнього віку та жінки. Втрата працездатності настає у 80% уражених через 0,5 – 1 годину після опромінення та після одужання довгий час залишається зниженою. Можливий розвиток катаракти очей та місцевих дефектів кінцівок;

Важка (400 – 600 рад). Симптоми, характерні для кишково-шлункового розладу: слабкість, сонливість, втрата апетиту, нудота, блювання, тривалий пронос. Прихований період може тривати 1-5 діб. Через кілька днів виникають ознаки зневоднення організму: втрата маси тіла, виснаження та повне знесилення. Ці явища - результат відмирання ворсинок стінок кишечника, що всмоктують поживні речовини з їжі, що надходить. Їхні клітини під впливом радіації стерилізуються і втрачають здатність ділитися. Виникають осередки прориву стінок шлунка, і бактерії надходять з кишечника в кровотік. З'являються первинні виразки радіації, гнійна інфекція від радіаційних опіків. Втрата працездатності через 0,5-1 годину після опромінення у 100% постраждалих. У 70% уражених смерть настає через місяць від зневоднення організму та отруєння шлунка (шлунково-кишковий синдром), а також від радіаційних опіків при гаммі опроміненні;

Вкрай важка (понад 600 рад). За лічені хвилини після опромінення виникають сильна нудота та блювання. Пронос – 4-6 разів на добу, у перші 24 години – порушення свідомості, набряк шкіри, сильний головний біль. Дані симптоми супроводжуються дезорієнтацією, втратою координації рухів, утрудненням ковтання, розладом випорожнень, судомними нападами і зрештою настає смерть. Безпосередня причина смерті – збільшення кількості рідини в головному мозку внаслідок її виходу із дрібних судин, що призводить до підвищення внутрішньочерепного тиску. Такий стан отримав назву «синдром порушення центральної нервової системи».

Слід зазначити, що поглинена доза, що викликає ураження окремих частин організму та смерть, перевищує смертельну дозу для всього тіла. Смертельні дози для окремих частин тіла такі: голова – 2000 рад, нижня частина живота – 3000 рад, верхня частина живота – 5000 рад, грудна клітина – 10000 рад, кінцівки – 20000 рад.

Досягнутий на сьогодні рівень ефектності лікування ОЛБ вважається граничним, оскільки заснований на пасивній стратегії – надії на самостійне одужання клітин у радіочутливих тканинах (головним чином кістковому мозку та лімфатичних вузлах), на підтримку інших систем організму, переливання тромбоцитної маси для запобігання кров'ї для запобігання кисневому голодуванню. Після цього залишається лише чекати, коли запрацюють усі системи клітинного оновлення та ліквідують згубні наслідки радіаційного опромінення. Результат хвороби визначається наприкінці 2-3 місяці. У цьому можуть наступити: повне клінічне одужання потерпілого; одужання, у якому його працездатність у тому мірою буде обмеженою; несприятливий результат із прогресуванням захворювання або розвитком ускладнень, що призводять до смерті.

Пересадці здорового кісткового мозку заважає імунологічний конфлікт, який в опроміненому організмі особливо небезпечний, оскільки виснажує і так підірвані сили імунітету. Російські вчені-радіологи пропонують новий шлях лікування хворих на променеву хворобу. Якщо забрати в опроміненого частина кісткового мозку, то в кровотворній системі після цього втручання починаються процеси раннього відновлення, ніж при природному розвитку подій. Вилучену частину кісткового мозку поміщають у штучні умови, а потім через певний термін повертають у той самий організм. Імунологічного конфлікту (відторгнення) немає.

В даний час вченими проводяться роботи, і отримані перші результати застосування фармацевтичних радіопротекторів, що дозволяють людині переносити дози опромінення, що перевищують летальну приблизно вдвічі. Це – цистеїн, цистамін, цистофос та ряд інших речовин, що містять сульфідгідрильні групи (SH) на кінці довгої молекули. Ці речовини, немов «сміттярі», прибирають вільні радикали, що утворюються, які багато в чому відповідальні за посилення окисних процесів в організмі. Однак великим недоліком зазначених протекторів є необхідність введення його в організм внутрішньовенно, так як сульфідгідрильна група, що додається до них для зменшення токсичності, руйнується в кислому середовищі шлунка і протектор втрачає захисні властивості.

Іонізуюча радіація має негативний впливтакож на жири та ліпоїди (жироподібні речовини), що містяться в організмі. Опромінення порушує процес емульгування та просування жирів у ділянці криптального відділу слизової оболонки кишечника. У результаті просвіт кровоносних судин потрапляють краплі неэмульгированного і грубо емульгованого жиру, засвоюваного організмом.

Підвищення окиснення жирних кислот у печінці призводить за інсулінової недостатності до підвищеного кетогенезу печінки, тобто. надлишок вільних жирних кислот у крові знижує активність інсуліну. А це, у свою чергу, веде до широко поширеного сьогодні захворювання на цукровий діабет.

Найбільш характерними захворюваннями, що супроводжують ураження від опромінення, є злоякісні новоутворення (щитовидної залози, органів дихання, шкіри, кровотворних органів), порушення обміну речовин та імунітету, хвороби органів дихання, ускладнення перебігу вагітності, вроджені аномалії, психічні розлади.

Відновлення організму після опромінення – процес складний, і він протікає нерівномірно. Якщо відновлення еритроцитів та лімфоцитів у крові починається через 7 – 9 місяців, то відновлення лейкоцитів – через 4 роки. На тривалість цього процесу впливають як радіаційні, а й психогенні, соціально-побутові, професійні та інші чинники пострадіаційного періоду, які можна об'єднати в одне поняття «якість життя» як найбільш ємно і повно виражає характер взаємодії людини з біологічними факторами середовища, соціальними. та економічними умовами.

Забезпечення безпеки під час роботи з іонізуючими випромінюваннями

Під час організації робіт використовуються такі основні принципи забезпечення радіаційної безпеки: вибір чи зменшення потужності джерел до мінімальних величин; скорочення часу роботи із джерелами; збільшення відстані від джерела до працюючого; екранування джерел випромінювання матеріалами, що поглинають або послаблюють іонізуючі випромінювання.

У приміщеннях, де проводиться робота з радіоактивними речовинами та радіоізотопними приладами, ведеться контроль за інтенсивністю різних видів випромінювання. Ці приміщення повинні бути ізольовані від інших приміщень та оснащені припливно-витяжною вентиляцією. Іншими колективними засобами захисту від іонізуючого випромінювання відповідно до ГОСТ 12.4.120 є стаціонарні та пересувні захисні екрани, спеціальні контейнери для транспортування та зберігання джерел випромінювання, а також для збирання та зберігання радіоактивних відходів, захисні сейфи та бокси.

Стаціонарні та пересувні захисні екрани призначені для зниження рівня випромінювання на робочому місці до допустимої величини. Захист від альфа випромінювання досягається застосуванням оргскла завтовшки кілька міліметрів. Для захисту від бета-випромінювання екрани виготовляють із алюмінію або оргскла. Від нейтронного випромінювання захищає вода, парафін, берилій, графіт, з'єднання бору, бетон. Від рентгенівських та гамма-випромінювань захищають свинець та бетон. Для оглядових вікон використовують свинцеве скло.

Під час роботи з радіонуклідами слід застосовувати спецодяг. У разі забруднення робочого приміщення радіоактивними ізотопами поверх бавовняного комбінезону слід одягати плівковий одяг: халат, костюм, фартух, штани, нарукавники.

Плівковий одяг виготовляється з пластиків або гумових тканин, що легко очищаються від радіоактивного забруднення. У разі застосування плівкового одягу необхідно передбачити можливість подавання повітря під костюм.

У комплекти спецодягу входять респіратори, пневмошоломи та інші засоби індивідуального захисту. Для захисту очей слід застосовувати окуляри зі склом, що містять фосфат вольфраму або свинець. При використанні індивідуальних засобів захисту необхідно суворо дотримуватись послідовності їх надягання та зняття, і дозиметричного контролю.

ІОНІЗУЮЧІ ВИПРОМІНЮВАННЯ, ЇХ ПРИРОДА І ВПЛИВ НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ

Радіація та її різновиди

Іонізуючі випромінювання

Джерела радіаційної небезпеки

Влаштування іонізуючих джерел випромінювання

Шляхи проникнення випромінювання в організм людини

Заходи іонізуючого впливу

Механізм дії іонізуючого випромінювання

Наслідки опромінення

Променева хвороба

Забезпечення безпеки під час роботи з іонізуючими випромінюваннями

Радіація та її різновиди

Джерелами проникаючої радіації, що створюють природний фон опромінення, є галактичне та сонячне випромінювання, наявність радіоактивних елементів у ґрунті, повітрі та матеріалах, що використовуються в господарській діяльності, а також ізотопів, головним чином, калію, у тканинах живого організму. Одним із найбільш вагомих природних джерел радіації є радон – газ, що не має смаку та запаху.

Інтерес представляє не будь-яка радіація, а іонізуюча, яка, проходячи крізь тканини та клітини живих організмів, здатна передавати їм свою енергію, розриваючи хімічні зв'язки всередині молекул та викликаючи серйозні зміни у їх структурі. Іонізуюче випромінювання виникає при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях, гальмуванні заряджених частинок у речовині та утворює при взаємодії із середовищем іони різних знаків.

Іонізуючі випромінювання

Усі іонізуючі випромінювання поділяються на фотонні та корпускулярні.

До фотонного іонізуючого випромінювання відносяться:

а) нейтрони – єдині незаряджені частинки, що утворюються при деяких реакціях поділу ядер атомів урану чи плутонію. Оскільки ці частинки електронейтральні, вони глибоко проникають у будь-яку речовину, включаючи живі тканини. Відмінною особливістю нейтронного випромінювання є його здатність перетворювати атоми стабільних елементів їх радіоактивні ізотопи, тобто. створювати наведену радіацію, що різко підвищує небезпеку нейтронного випромінювання. Проникаюча здатність нейтронів можна порівняти з Y-випромінюванням. Залежно від рівня енергії, що носиться, умовно розрізняють нейтрони швидкі (що мають енергію від 0,2 до 20 Ме В) і теплові (від 0,25 до 0,5 Ме В). Ця відмінність враховується під час проведення захисних заходів. Швидкі нейтрони сповільнюються, втрачаючи енергію іонізації, речовинами з малою атомною вагою (так званими водневмісними: парафін, вода, пластмаси та ін). Теплові нейтрони поглинаються матеріалами, що містять бор і кадмій (борна сталь, бораль, графіт борний, сплав кадмію зі свинцем).

Характеристика проникаючої здатності різних видів іонізуючого випромінювання

Джерела радіаційної небезпеки

1) фрагменти активної зони;

2. Підприємства з розробки родовищ та збагачення урану. Уран має атомну вагу 92 і три природні ізотопи: уран-238 (99,3%), уран-235 (0,69%) і уран-234 (0,01%). Усі ізотопи є альфа-випромінювачами з незначною радіоактивністю (2800кг урану за активністю еквівалентні 1 г радію-226). Період напіврозпаду урану-235 = 7,13 х 10 років. Штучні ізотопи уран-233 та уран-227 мають період напіврозпаду 1,3 та 1,9 хв. Уран - м'який метал, на вигляд схожий на сталь. Зміст урану у деяких природних матеріалах сягає 60 %, але у більшості уранових руд вона перевищує 0,05-0,5 %. У процесі видобутку при отриманні 1 тонни радіоактивного матеріалу утворюється до 10-15 тис. Тонн відходів, а при переробці від 10 до 100 тис. Тонн. З відходів (що містять незначну кількість урану, радію, торію та інших радіоактивних продуктів розпаду) виділяється радіоактивний газ – радон-222, який при вдиху викликає опромінення тканин легень. При збагаченні руди радіоактивні відходи можуть потрапити у прилеглі річки та озера. При збагаченні уранового концентрату можливий деякий витік газоподібного гексафториду урану з конденсаційно-випарювальної установки в атмосферу. Деякі уранові сплави, стружки, тирса, що одержуються при виробництві тепловиділяючих елементів, можуть займатися під час транспортування або зберігання, в результаті в навколишнє середовище можуть бути викинуті значні кількості відходів згорілого урану.

3. Ядерний тероризм. Почастішали випадки крадіжки ядерних матеріалів, придатних для виготовлення ядерних боєприпасів навіть у кустарний спосіб, а також загрози виведення з ладу ядерних підприємств, кораблів з ядерними установками та АЕС з метою отримання викупу. Небезпека ядерного тероризму існує і побутовому рівні.

4. Випробування ядерної зброї. Останнім часом досягнуто мініатюризації ядерних зарядів для випробувань.

Влаштування іонізуючих джерел випромінювання

По устрою ДІВ бувають двох типів – закриті та відкриті.

Вплив радіації на людину залежить від кількості енергії іонізуючого випромінювання, що поглинається тканинами людини. Кількість енергії, яка поглинається одиницею маси тканини, називається поглиненою дозою. Одиницею виміру поглиненої дози є грей(1 Гр = 1 Дж/кг). Часто поглинену дозу вимірюють у раді(1 Гр = 100 рад).

Проте як поглинена доза визначає вплив радіації на людини. Біологічні наслідки залежить від виду радіоактивного випромінювання. Наприклад, альфа-випромінювання в 20 разів небезпечніше, ніж гамма- або бета-випромінювання.

Біологічна небезпека випромінювання визначається коефіцієнтом якостіК. При множенні поглиненої дози на коефіцієнт якості випромінювання виходить доза, що визначає небезпеку випромінювання для людини, яка отримала назву еквівалентний.

Еквівалентна дозамає спеціальну одиницю виміру. зіверт(Зв). Часто для вимірювання еквівалентної дози використовується дрібніша одиниця. бер(Біологічний еквівалент рада), 1 Зв = 100 бер. Отже, основними параметрами радіації є такі (табл. 1).

Таблиця. 1. Основні параметри радіації

Експозиційна та еквівалентна дози радіації

Для кількісної оцінки іонізуючої дії рентгенівського та гамма-випромінювання у сухому атмосферному повітрі використовується поняття «експозиційна доза»- Відношення повного заряду іонів одного знака, що виникають в малому обсязі повітря, до маси повітря в цьому обсязі. За одиницю цієї дози беруть кулон на кілограм (Кл/кг). Застосовується також позасистемна одиниця – рентген (Р).

Кількість енергії випромінювання, поглинена одиницею маси тіла, що опромінюється (тканинами організму), називається поглиненою дозоюі вимірюється у системі СІ у Греях (Гр). Грей -доза випромінювання, при якій опроміненій речовині масою 1 кг передається енергія іонізуючого випромінювання 1 Дж.

Ця доза не враховує, який вид випромінювання вплинув на організм людини. Якщо зважити на цей факт, то дозу слід помножити на коефіцієнт, що відображає здатність випромінювання даного виду пошкоджувати тканини організму. Перераховану таким чином дозу називають еквівалентною дозою:її вимірюють у системі СІ в одиницях, званих зівертами(Зв).

Доза ефективна— величина, яка використовується як міра ризику виникнення віддалених наслідків опромінення всього тіла людини та окремих її органів з урахуванням їхньої радіочутливості. Вона являє собою суму творів еквівалентної дози в органі на відповідний коефіцієнт, що зважує, для даного органу або тканини. Ця доза також вимірюється в зівертах.

Спеціальна одиниця еквівалентної дози - бер -поглинена доза будь-якого виду випромінювання, що викликає рівний біологічний ефект із дозою в 1 рад рентгенівського випромінювання. Радий -спеціальна одиниця поглиненої дози залежить від властивостей випромінювання та поглинаючого середовища.

Поглинена, еквівалентна, ефективна та експозиційна дози, віднесені до одиниці часу, називаються потужністювідповідних доз.

Умовний зв'язок системних одиниць:

100 Рад = 100 Бер = 100 Р = 13 В = 1 Гр.

Біологічна дія випромінювання залежить від кількості утворених пар іонів або від пов'язаної з ним величини - поглиненої енергії.

Іонізація живої тканини призводить до розриву молекулярних зв'язків та зміни хімічної структури різних сполук. Зміна хімічного складузначної кількості молекул призводить до загибелі клітин.

Під впливом випромінювань живої тканини відбувається розщеплення води на атомарний водень Нта гідроксильну групу ВІН, які, володіючи високою активністю, вступають у поєднання з іншими молекулами тканини та утворюють нові хімічні сполукине властиві здорової тканини. В результаті нормальний перебіг біохімічних процесів та обмін речовин порушується.

Під впливом іонізуючих випромінювань в організмі відбуваються гальмування функцій кровотворних органів, порушення нормальної згортання крові і збільшення крихкості кровоносних судин, розлад діяльності шлунково-кишкового тракту, виснаження організму, зниження опірності організму інфекційним захворюванням, збільшення числа лейкоцитів (лейкоцитів).

Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини

В організмі людини радіація викликає ланцюжок оборотних та незворотних змін. Пусковим механізмом впливу є процеси іонізації та збудження молекул та атомів у тканинах. Важливу роль формуванні біологічних ефектів грають вільні радикали Н+ і ОН-, що утворюються в процесі радіолізу води (в організмі міститься до 70% води). Маючи високу хімічну активність, вони вступають у хімічні реакціїз молекулами білка, ферментів та інших елементів біологічної тканини, залучаючи до реакції сотні та тисячі молекул, не порушених випромінюванням, що призводить до порушення біохімічних процесів в організмі. Під впливом радіації порушуються обмінні процеси, уповільнюється та припиняється зростання тканин, виникають нові хімічні сполуки, нс властиві організму (токсини). А це, у свою чергу, впливає на процеси життєдіяльності окремих органів і систем організму: порушуються функції кровотворних органів (червоного кісткового мозку), збільшується проникність і крихкість судин, відбувається розлад шлунково-кишкового тракту, знижується опірність організму (слабшає імунна система людини), відбувається його виснаження, переродження нормальних клітин у злоякісні (ракові) та ін.

Іонізуюче випромінювання викликає поломку хромосом, після чого відбувається з'єднання розірваних кінців у нові поєднання. Це призводить до зміни генного апарату людини. Стійкі зміни хромосом призводять до мутацій, які негативно впливають на потомство.

Перелічені ефекти розвиваються в різні часові рамки: від секунд до багатьох годин, днів, років. Це залежить від отриманої дози та часу, протягом якого вона була отримана.

Гостра променева поразка (гостра променева хвороба)виникає тоді, коли людина протягом кількох годин чи навіть хвилин отримує значну дозу. Прийнято розрізняти кілька ступенів гострого променевого ураження (табл. 2).

Таблиця 2. Наслідки гострого променевого ураження

Ці градації дуже приблизні, оскільки залежить від індивідуальних особливостейкожного організму. Наприклад, спостерігалися випадки загибелі людей та при дозах менше 600 бер, зате в інших випадках вдавалося врятувати людей та при дозах понад 600 бер.

Гостра променева хвороба може виникнути у працівників або населення при аваріях на об'єктах ЯТЦ, інших об'єктах, що використовують іонізуючі випромінювання, а також при атомних вибухах.

Хронічне опромінення (хронічна променева хвороба)виникає при опроміненні людини невеликими дозами протягом багато часу. При хронічному опроміненні малими дозами, у тому числі і від радіонуклідів, що потрапили всередину організму, сумарні дози можуть бути дуже великими. Ушкодження, що наноситься організму, принаймні частково, відновлюється. Тому доза в 50 бер, що призводить при одноразовому опроміненні до болючих відчуттів, при хронічному опроміненні, розтягнутому у часі на 10 і більше років, до видимих явищ не призводить.

Ступінь впливу радіації залежить від того, чи є опромінення. зовнішнімабо внутрішнім(опромінення при попаданні радіонукліда всередину організму). Внутрішнє опромінення можливе при вдиханні забрудненого радіонуклідами повітря, заковтуванні зараженої питної водита їжі, при проникненні через шкіру. Деякі радіонукліди інтенсивно поглинаються та накопичуються в організмі. Наприклад, радіоізотопи кальцію, радію, стронцію накопичуються в кістках, радіоізотопи йоду — у щитовидній залозі, радіоізотопи рідкісноземельних елементів ушкоджують печінку, радіоізотопи цезію, рубідії пригнічують кровотворну систему, ушкоджують сім'яники, викликають пухлини м'яких тканин. При внутрішньому опроміненні найбільш небезпечні альфа-випромінюючі радіоізотопи, тому що альфа-частка має через свою великої масидуже високою іонізуючою здатністю, хоча її проникаюча здатність не велика. До таких радіоізотопів відносяться ізотопи плутонію, полонію, радію, радону.

Нормування іонізуючого випромінювання

Гігієнічне нормування іонізуючого випромінюванняздійснюється за СП 2.6.1-758-99. Норми радіаційної безпеки (НРБ-99). Встановлюються дозові межі еквівалентної дози для наступних категорій осіб:

персонал - особи, які працюють із джерелами радіації (група А) або перебувають за умовами роботи у сфері їх впливу (група Б);
все населення, включаючи осіб з персоналу, поза сферою та умовами у їхній виробничій діяльності.

У табл. 3. наведено основні дозові межі опромінення. Основні дозові межі опромінення персоналу і населення, зазначені в таблиці, не включають дози від природних і медичних джерел іонізуючого випромінювання, а також дози, отримані в результаті радіаційних аварій. На ці види опромінення НРБ-99 встановлюються спеціальні обмеження.

Таблиця 3. Основні дозові межі опромінення (витяг з НРБ-99)

* Дози опромінення, як і решта допустимих похідних рівнів персоналу групи Б, повинні перевищувати 1/4 значень для персоналу групи А. Далі всі нормативні значення категорії персоналу наводяться лише групи А.

** Належить до середнього значення в покривному шарі товщиною 5 мг/см 2 . На долонях товщина покривного шару – 40 мг/см 2 .

Крім дозових меж опромінення в НРБ-99 встановлюються допустимі рівні потужності дози при зовнішньому опроміненні, межі річного надходження радіонуклідів, допустимі рівні забруднення робочих поверхонь тощо, які є похідними від основних дозових меж. Числові значення допустимого рівня забруднення робочих поверхонь наведено у табл. 4.

Таблиця 4. Допустимі рівні загального радіоактивного забруднення робочих поверхонь, частинок/(см 2 . хв) (витяг з НРБ-99)

Об'єкт забруднення	a-активні нукліди	β-активні нукліди
Об'єкт забруднення	окремі	β-активні нукліди
Неушкоджена шкіра, рушники, сльота, внутрішня поверхня лицьових частин засобів індивідуального захисту
Основний спецодяг, внутрішня поверхня додаткових засобів індивідуального захисту, зовнішня поверхня спецвзуття
Зовнішня поверхня додаткових засобів індивідуального захисту, що знімається у сан шлюзах
Поверхні приміщень постійного перебування персоналу та обладнання, що в них знаходиться
Поверхні приміщень періодичного перебування персоналу та обладнання, що знаходиться в них

Для низки категорій персоналу встановлюються додаткові обмеження. Наприклад, для жінок віком до 45 років еквівалентна доза, що припадає на нижню частинуживота, має перевищувати 1 мЗв на місяць.

При встановленні вагітності жінок із персоналу роботодавці зобов'язані переводити їх на іншу роботу, не пов'язану з випромінюванням.

Для учнів віком до 21 року, які проходять навчання з джерелами іонізуючого випромінювання, приймаються дозові межі, встановлені особам із населення.

Атомна енергія досить активно використовується з мирними цілями, наприклад у роботі рентгенівського апарату, прискорювальної установки, що дозволило поширювати іонізуючі випромінювання в народному господарстві. Враховуючи те, що людина щодня піддається її впливу, необхідно дізнатися, якими можу бути наслідки небезпечного контакту і як убезпечити себе.

Основна характеристика

Іонізуюче випромінювання - це різновид енергії променистої, що потрапляє в конкретне середовище, викликаючи процес іонізації в організмі. Подібна характеристика іонізуючих випромінювань підходить для рентгенівських променів, радіоактивних та високих енергій, а також багато іншого.

Іонізуюче випромінювання безпосередньо впливає на організм людини. Незважаючи на те, що іонізуюче випромінювання може застосовуватися в медицині, воно надзвичайно небезпечне, про що свідчить його характеристика та властивості.

Відомими різновидами є радіоактивні опромінення, які з'являються внаслідок довільного розщеплення атомного ядра, що викликає трансформацію хімічних, фізичних властивостей. Речовини, які можуть розпадатись, вважаються радіоактивними.

Вони бувають штучними (сімсот елементів), природними (п'ятдесят елементів) – торій, уран, радій. Слід зазначити, що вони мають канцерогенні властивості, виділяються токсини внаслідок на людини можуть стати причиною раку, променевої хвороби.

Необхідно відзначити такі види іонізуючих випромінювань, які впливають на організм людини:

Альфа

Вважаються позитивно зарядженими іонами гелію, які у разі розпаду ядер важких елементів. Захист від іонізуючих випромінювань здійснюється за допомогою паперового листка, тканини.

Бета

- Потік негативно заряджених електронів, які з'являються у разі розпаду радіоактивних елементів: штучних, природних. Вражаючий фактор набагато вищий, ніж у попереднього вигляду. Як захист знадобиться товстий екран, міцніший. До таких випромінювань відносяться позитрони.

Гамма

- жорстке електромагнітне коливання, що з'являється після розпаду ядер радіоактивних речовин. Спостерігається високий фактор, що проникає, є найнебезпечнішим випромінюванням з трьох перерахованих для організму людини. Щоб екранувати промені, потрібно скористатися спеціальними пристроями. Для цього знадобляться хороші та міцні матеріали: вода, свинець та бетон.

Рентгенівське

Іонізуюче випромінювання формується у процесі роботи з трубкою, складними установками. Характеристика нагадує гама промені. Відмінність полягає у походженні, довжині хвилі. Є проникаючий фактор.

Нейтронне

Випромінювання нейтронне – це потік незаряджених нейтронів, що входять до складу ядер, крім водню. В результаті опромінення речовини отримують порцію радіоактивності. Є найбільший фактор, що проникає. Усі ці види іонізуючих випромінювань дуже небезпечні.

Головні джерела випромінювання

Джерела іонізуючого випромінювання бувають штучними, природними. В основному організм людини отримує радіацію від природних джерел, до них належать:

земна радіація;
опромінення внутрішнє.

Щодо джерел земної радіації, багато з них канцерогенні. До них відносять:

уран;
калій;
торій;
полоній;
свинець;
рубідій;
радон.

Небезпека полягає в тому, що вони є канцерогенними. Радон - газ, у якого відсутній запах, колір, смак. Він важчий за повітря в сім з половиною разів. Продукти його розпаду набагато небезпечніші за газ, тому вплив на організм людини вкрай трагічний.

До штучних джерел відносяться:

енергетика ядерна;
фабрики збагачувальні;
копальні уранові;
могильники з радіоактивними відходами;
рентгенівські апарати;
вибух ядерний;
наукові лабораторії;
радіонукліди, які активно використовують у сучасній медицині;
освітлювальні пристрої;
комп'ютери та телефони;
побутова техніка.

За наявності зазначених джерел поблизу існує фактор поглиненої дози іонізуючого випромінювання, одиниця якого залежить від тривалості впливу на організм людини.

Експлуатація джерел іонізуючого випромінювання відбувається щодня, наприклад: коли ви працюєте за комп'ютером, дивіться телепередачу або розмовляєте мобільним телефоном, смартфоном. Всі перелічені джерела певною мірою канцерогенні, вони здатні викликати тяжкі та смертельні захворювання.

Розміщення джерел іонізуючого випромінювання включає перелік важливих, відповідальних робіт, пов'язаних з розробкою проекту з розташування опромінювальних установок. У всіх джерелах випромінювання міститься певна одиниця радіації, кожна з яких має певний вплив на організм людини. Сюди можна зарахувати маніпуляції, які проводяться для монтажу, введення даних установок в експлуатацію.

Слід зазначити, що обов'язково проводиться утилізація джерел іонізуючого випромінювання.

Це процес, який допомагає вивести з експлуатації джерела, що генерують. Ця процедура складається з технічних, адміністративних заходів, спрямованих на забезпечення безпеки персоналу, населення, а також є фактором захисту навколишнього середовища. Канцерогенні джерела та обладнання є величезною небезпекою для організму людини, тому їх потрібно утилізувати.

Особливості реєстрації випромінювань

Характеристика іонізуючих випромінювань показує, що вони невидимі, вони не мають запаху і кольору, тому їх складно помітити.

І тому існують методи реєстрації іонізуючих випромінювань. Що стосується способів виявлення, вимірювання, то все здійснюється побічно, за основу береться якась властивість.

Використовують такі методи виявлення іонізуючих випромінювань:

Фізичний: іонізаційний, пропорційний лічильник, газорозрядний лічильник Гейгера-Мюллера, іонізаційна камера, лічильник напівпровідниковий.
Калориметричний спосіб виявлення: біологічний, клінічний, фотографічний, гематологічний, цитогенетичний.
Люмінесцентний: лічильники флуоресцентний та сцинтиляційний.
Біофізичний метод: радіометрія, розрахунковий.

Дозиметрія іонізуючих випромінювань здійснюється за допомогою приладів, здатні визначити дозу випромінювання. Прилад включає три основні частини - лічильник імпульсу, датчик, джерело живлення. Дозиметрія випромінювань можлива завдяки дозиметру, радіометру.

Вплив на людину

Дія іонізуючого випромінювання на організм людини є особливо небезпечною. Можливі такі наслідки:

є фактор дуже глибокої біологічної зміни;
є накопичувальний ефект одиниці поглиненої радіації;
ефект проявляється через час, оскільки відзначається прихований період;
у всіх внутрішніх органів, систем різна чутливість до одиниці поглиненої радіації;
радіація впливає все потомство;
ефект залежить від одиниці поглиненої радіації, дози опромінення, тривалості.

Незважаючи на використання радіаційних приладів у медицині, їхня дія може бути згубною. Біологічна дія іонізуючих випромінювань у процесі рівномірного опромінення тіла у розрахунку 100% дози відбувається наступне:

кістковий мозок – одиниця поглиненої радіації 12%;
легені – щонайменше 12%;
кістки – 3%;
сім'яники, яєчники- Поглиненої дози іонізуючого випромінювання близько 25%;
заліза щитовидна– одиниця поглиненої дози близько 3%;
молочні залози – приблизно 15%;
решта тканин – одиниця поглиненої дози опромінення становить 30%.

В результаті можуть виникати різні захворювання аж до онкології, паралічу та променевої хвороби. Надзвичайно небезпечно для дітей та вагітних, оскільки відбувається аномальний розвиток органів та тканин. Токсини, радіація – джерела небезпечних хвороб.

Ступінь впливу іонізуючого випромінювання на організм людини залежить від дози випромінювання, її потужності, щільності іонізації випромінювання, виду опромінення, тривалості впливу, індивідуальної чутливості, фізіологічного стану організму та ін. Під впливом іонізуючих випромінювань у живій тканині , Як і в будь-якому середовищі, поглинається енергія і виникають збудження та іонізація атомів опромінюваної речовини. В результаті виникають первинні фізико-хімічні процеси в молекулах живих клітин і навколишнього субстрату і як наслідок - порушення функцій цілого організму. Первинні ефекти на клітинному рівні проявляються у вигляді розщеплення молекули білка, окислення їх радикалами ВІН і Н, розрив найменш міцних зв'язків, а також пошкодження механізму мітозу та хромосомного апарату, блокування процесів оновлення та диференціювання клітин.

Найбільш чутливими до дії радіації є клітини тканин, що постійно оновлюються, і органів. (кістковий мозок, статеві залози, селезінка та ін.).

Ці зміни на клітинному рівні та загибель клітин можуть призводити до порушення функцій окремих органів і систем, міжорганних зв'язків, порушення нормальної життєдіяльності організму та його загибелі.

Опромінення організму може бути зовнішнім , коли джерело випромінювання знаходиться поза організмом, і внутрішнім - при попаданні радіоактивної речовини (радіонуклідів) усередину організму через травний тракт, органи дихання та через шкіру.

При зовнішньому опроміненні найбільш небезпечними є гамма-, нейтронне та рентгенівське випромінювання. Альфа- та бета-частинки через їх незначну проникаючу здатність викликають в основному шкірні ураження.

Внутрішнє опромінення небезпечне тим, що воно викликає на різних органах виразки, що довго не гояться. Опромінення людей іонізуючими випромінюваннями може призвести до соматичних, сомато-стохастичних та генетичних наслідків.

Соматичні ефекти виявляються у вигляді гострої чи хронічної променевої хвороби всього організму, а також у вигляді локальних променевих ушкоджень.

Сомато-стохастичні ефекти проявляються у вигляді скорочення тривалості життя, злоякісні зміни кровотворних клітин (лейкози), пухлини різних органів та клітин. Це віддалені наслідки.

Генетичні ефекти виявляються в наступних поколінняху вигляді генних мутацій як результат дії опромінення на статеві клітини при рівнях дози, які не є небезпечними даному індивіду.

Гостра променева хвороба характеризується циклічності перебігу з наступними періодами:

період первинної реакції;

прихований період; період формування хвороби; відновлювальний період; період віддалених наслідків та наслідків захворювання.

Хронічна променева хвороба формується поступово при тривалому та систематичному опроміненні дозами, що перевищують допустимі при зовнішньому та внутрішньому опроміненні. Хронічна хвороба може бути легкою ( I ступінь), середньої (II ступінь) та важкої (III ступінь).

Перший ступінь променевої хвороби проявляється у вигляді незначного головного болю, млявості, слабкості, порушення сну та апетиту та ін.

Середній або другий ступінь характеризується посиленням зазначених симптомів та нервово-регуляторних порушень з появою функціональної недостатності травних залоз, серцево-судинної та нервової систем, порушенням деяких обмінних процесів, стійкою лейко- та тромбоцитопенією.

При тяжкому ступені Крім того, розвивається анемія, з'являється різка лейко- і тромбопенія, виникають атрофічні процеси в слизовій оболонці шлунково-кишкового тракту та ін. (Зміни в центральній нервовій системі, випадання волосся).

Віддалені наслідки променевої хвороби виявляються у підвищеній схильності організму до злоякісних пухлин та хвороб кровотворної системи.

Небезпека радіонуклідів, що потрапили всередину організму, обумовлюється низкою причин. , - здатністю деяких з них вибірково накопичуватися в окремих органах, збільшенням часу опромінення до виведення нукліду з органу та його радіоактивного розпаду, зростанням небезпеки високоіонізуючих альфа- та бета-часток, які є малоефективними при зовнішньому опроміненні.

Критичні органи поділяють на три групи :

I-все тіло, репродуктивні органи (гонади), червоний кістковий мозок;

II - м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик очі;

III-кісткова тканина, шкірний покрив, руки, передпліччя, ступні ніг.