Ионизирующим излучением называют потоки частиц и электромагнитных квантов, в результате воздействия которых на окружающую среду образуются разнозаряженные ионы. Различные виды излучения сопровождаются высвобождением определенного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на организм.
Наибольшую опасность для человека представляют радиоактивные излучения, такие как у-излучение, рентгеновское, а-излучения.
Любой вид ионизирующего излучения вызывает биологические изменения как при внешнем (источник излучения находится вне организма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества попадают внутрь организма, например, ингаляционным путем).
Биологическое действие ионизирующих излучений. Энергия, излучаемая радиоактивными веществами, поглощается окружающей средой. В результате действия ионизирующих излучений на организм человека в тканях происходят сложные процессы. Никакой другой вид энергии, поглощенной в том же количестве, не сопровождается такими тяжелыми поражениями организма, какие вызывает ионизирующее излучение.
Первичные процессы, возникающие при облучении биологической ткани, имеют несколько стадий различной длительности:
• физическая стадия (I0-13 с) сводится к поглощению энергии в процессах ионизации и возбуждения, которая запускает сложную цепь реакций;
• физико-химическая стадия оо-15 с), когда происходит распределение избыточной энергии возбужденных молекул, в результате чего появляются химически активные продукты (ионы свободные радикалы);
• химическая стадия (10-6 с), когда происходит ионов и радикалов друг с другом, а также с окружающими кулами, что приводит к стойким структурным повреждениям молекул живой клетки.
В результате действия ИИ в организме нарушаются течение биохимических процессов и обмен веществ. В зависимости от поглощенной дозы и индивидуальных особенностей вызываемые изменения могут быть обратимыми и необратим Особенности биологического действия ИИ.
1. Неощутимость действия на организм человека. У людей отсутствуют органы чувств, которые воспринимали бы ИИ. Поэтому человек может проглотить, вдохнуть радиоактивное вещество без каких-либо первичных ощущений.
2. Наличие скрытого (латентного) периода проявления эффекта. Видимые поражения кожного покрова, характерные для лучевого заболевания, проявляются не сразу, а спустя некоторое время.
3. Наличие эффекта суммирования поглощенных доз происходит скрыто. Если в организм человека систематически падают радиоактивные вещества, то со временем дозы суммируются, что неизбежно приводит к неблагоприятным эффектам.
4. При облучении энергия поглощаемых радиоактивных веществ и наружных источников обладает очень высокой эффективностью, что связано с наличием физического и биологического механизма усиления эффекта радиации. Физический механизм усиления действия ИИ заключается в миграции и концентрации энергии в определенных функционально активных участках микроструктур (в частности в митохондриях ядра) с последующим их повреждением. Биологические механизмы усиления ИИ связаны с высокой чувствительностью к ним некоторых биомолекул. При облучении наиболее глубокие изменения возникают в клеточных органеллах, богатых высокомолекулярными веществами и нуклеиновыми кис лотами.
Последствия воздействия ИИ на человека. Изменения на клеточном уровне не только приводят к нарушению функций отдельных органов и систем в облученном организме и способствуют возникновению злокачественных новообразований, но и вызывают наследственные изменения, отражающиеся на последующих поколениях облученных людей. Условно различают три группы индуцированных ионизируюшим излучением эффектов:
1) соматические (неинфекционные): острая и хроническая лучевая болезнь, локальные лучевые повреждения (ожоги, катаракты);
2) стохастические (вероятностные): сокращение продолжительности жизни, канцерогенез, нарушение эмбриогенеза;
3) генетические (наследственные): доминантные или рецессивные генные мутации, хромосомные аберрации. Генетические последствия обычно не выявляются у самого пострадавшего, а обнаруживаются при статистическом изучении его потомства. Они выражаются в повышении в потомстве облученных родителей числа новорожденных с пороками развития, в увеличении детской смертности, числа выкидышей и мертворожденных, изменении соотношения рождаемых мальчиков и девочек.
Внешнее облучение. Естественные источники ИИ создают в среднем мощность эквивалентной дозы 2,25 м3в/год. Интенсивность общего космического излучения несколько изменяется в зависимости от широты, высотных, метеорологических, ландшафтных, сезонных и суточных условий. Космическое излучение в околоземных условиях, благодаря атмосфере, магнитным полям Земли, уменьшающим плотность и жесткость потока элементарных частиц, в отличие от открытого космоса не вызывает лучевой болезни, однако это не исключает других реакций в тканях организма. Поглощенная доза космического излучения всеми органами человека в течение года составляет всего 2,5-3,5 мкГр, т.е. в 100 раз меньше поглощенной дозы рентгеновского излучения, полулученной человеком во время одного рентгенологического обследования.
Опасность радиоактивных веществ тем больше, чем выше их активность. Наибольшее поражающее действие оказывают в основном источники а-излучения, а затем Р- и у-активные вещества, т.е. наблюдаются обратные по сравнению с действием внешнего облучения последовательности.
Поражающее действие попавших в организм радиоактивных веществ определяется суммарной активностью радиоизотопов в их смеси, физическим периодом полураспада, типом и энергией излучения, характером распределения в организме, величиной накопления в критическом органе, скоростью выведения из организма.
Если радионуклиды, попавшие внутрь организма, однотипны с теми элементами, которые потребляет человек с пищей (натрий, хлор, калий и др.), то они не задерживаются на длительное время, а выделяются из организма вместе с ними. Инертные радиоактивные газы (аргон, криптон, ксенон и др.), попавшие через легкие в кровь, не являются соединениями, входящими в состав тканей. Поэтому они со временем полностью удаляются из организма. Не которые радиоактивные вещества распределяются более или менее равномерно, другие концентрируются в отдельных внутренних органах. Так, в костной ткани откладываются источники а-излучения
Специфические проявления лучевого воздействия, снижение иммунореактивности, катаракта выразится следующей
Тэф = Тбиол + Tl/2 Тбиол/Тt/2·
Причем ТэФ может значительно отличаться от Т1;2 и Т6иош но если Т112 значительно больше Т6иаш то ТэФ равно Т6иош и если Т1;2 значительно меньше Т6иош то ТЭФ равно Т1;2·
Гипофункция щитовидной железы, возрастание риска развития опухолей (аденом и рака) с вероятностью около 1 · 102.
Важным фактором при действии ИИ на организм является продолжительность облучения. Степень поражения зависит также от размера облученной поверхности. Организм женщин, детей и под ростков является более чувствительным к ионизирующим излучениям, чем мужской организм.
К числу отдаленных последствий относятся лейкозы, анемии, астенические состояния с вегетативными дисфункциями, пониженная сопротивляемость к инфекционным заболеваниям, образования, обострение хронических инфекций.
Доврачебная помощь заключается в изоляции пострадавшего от воздействия ИИ и немедленное обращение к врачу.
Хроническая лучевая болезнь развивается при длительном воздействии повреждающего фактора. В начальной стадии заболевания пострадавший жалуется на повышенное утомление, общую слабость, снижение памяти, расстройство сна, повышенную раздражительность, эмоциональную неустойчивость. Отмечаются неустойчивость пульса, снижение артериального давления, изменения в крови (снижение содержания тромбоцитов, лейкоцитов и пр.), снижение половой потенции, а у женщин- нарушения менструального цикла. У некоторых заболевших появляются жалобы на отсутствие аппетита, боли в области желудка, запоры. Наблюдаются изменения кожи, она становится сухой, истонченной и шелушится. Истончаются ногти, они становятся ломкими и расщепляющимися. Если не принять должных лечебно-профилактические мер, к описанным изменениям состояния здоровья может присоединиться более значимая патология: резкое снижение кровяного давления, пульса и форменных элементов крови, развиваются анемия и кровоточивость десен, поражения желудочно-кишечного тракта (язвенная болезнь и пр.) и нервной системы. У больных учащаются различные инфекционные заболевания- грипп, ангина, воспаление легких и др. Нельзя исключить возникновение катаракты и онкологических заболеваний.
Местные хронические лучевые поражения более часто развиваются на коже рук и стоп с покраснениями и болезненностью. Они могут заканчиваться появлением язвочек и рубцов. При начальной стадии заболевания требуется временное отстранение человека от контакта с ионизирующими излучениями и его лечение, что обычно приводит к выздоровлению. Больных с выраженными признаками лучевой болезни и местных лучевых поражений надо полностью отстранять от выполняемой ими работы и назначать соответствующее лечение.
Профилактические мероприятия. Медицинская профилактика указанных заболеваний состоит в предварительных (перед поступлением на работу) и периодических (раз в год) осмотрах. Лица, имеющие заболевания крови, сердца, сосудов глаз и данные не которых других заболеваний не должны приниматься на работу или продолжать ее во избежание ухудшения своего здоровья.
Для защиты от вредных воздействий радиации применяют радиопротекторы (антидоты). Это лекарственные препараты, повышающие устойчивость организма к воздействию радиации или снижающие тяжесть клинического течения лучевой болезни. Они действуют эффективно, если введены в организм перед облучением. Защитный эффект, оцениваемый так называемым фактором защиты, зависит от приема антидота относительно начала попадания радиоактивного вещества в организм.
Основная цель радиационной защиты - это обеспечение опасности от ИИ как отдельных лиц и их потомства, так и населения в целом. Кроме того, должны быть созданы условия для практической деятельности человека в сфере использования атомной энергии. Концепция нормирования исходит из того, что всякое воздействие ИИ несет с собой некоторый риск возникновения вероятностных радиоиндуцированных эффектов.
В зависимости от группы критических органов в качестве основных дозовых пределов устанавливаются предельно допустимая доза (ПДД) за календарный год или предел дозы (ПД) за календарный год.
ПДД - такое наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы ИИ за календарный год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья человека неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.
ПД - такое наибольшее среднее значение индивидуальной эквивалентной дозы ИИ за календарный год у критической группы лиц, при котором равномерное облучение в течение 70 лет не может вызвать в состоянии их здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.
Класс нормативов "допустимые уровни" включает величины, которые являются производными дозовых пределов: предельно допустимое годовое поступление радионуклида через органы дыхания; допустимое содержание радионуклида в критическом органе; допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны (атмосферном воздухе, воде); допустимое загрязнение кожи, спецодежды и рабочих поверхностей.
Цель установления контрольных уровней - предотвратить превышение облучения и уменьшить дозовую нагрузку на персонал.
Их рекомендуется устанавливать ниже допустимых уровней и на столько низкими, насколько это достижимо на практике, с учетом конкретных условий производства.
Меры технического оздоровительного характера. Радиационная безопасность должна быть обеспечена техническими, санитарно-гигиеническими и медико-профилактическими мероприятиями.
5.2 Химические факторы
В мире насчитывается более 100 млн. химических веществ и ежегодно синтезируется около 100 тыс. с ними человек имеет постоянный или временный контакты на протяжении всей жизни. Химические вещества поддерживают жизнедеятельность, создавая комфортные условия в быту, на рабочем месте, во время отдыха, могут существовать в различных агрегатных состояниях (газ, жидкость, пар, твердое состояние, в чистом виде, в смесях, как при меси), во всех средах обитания человека (воздух, вода, почва). В организм человека химические вещества попадают тремя путями; самый частый путь поступления - через органы дыхания галяционный). Таким путем проникают оксид углерода (угарный диоксиды серы, азота, пары металлов (свинца, ртути, марганца пр.). Другой путь поступления - через желудочно-кишечный с пищей из невымытых рук, и третий путь - всасывание неповрежденную кожу и слизистые оболочки верхних путей, глаз, ротовой полости и пр. Например, органические растворители из группы ароматических углеводородов при попадании на кожу легко проникают в организм.
Химические вещества (факторы) обладают определенными только им присущими свойствами и в связи с этим подразделяются следующие классы*:
1 чрезвычайно опасные, ПДК в воздухе рабочей зоны О, 1 мгjм3 (ртуть металлическая, свинец и его неорганические единения, хромовый ангидрид и др.);
2 высокоопасные, ПДК в воздухе рабочей зоны О, 1-1,О мг (акролеин, оксид кобальта, фенол, формальдегид и др.);
3 - умеренно опасные, ПДК в воздухе рабочей зоны 1,О 10 мгjм 3 (бензол, вольфрам, оксиды азота и др.);
4 - малоопасные, ПДК более 10 мгjм 3 (бензин, ацетон, ЛОЛ И др.).