Ионизирующее излучение и его воздействие на человека

Основной механизм влияния разнообразных ионизирующих излучений на любые биологические ткани обусловлен высокой энергией ее носителей (элементарных частиц или квантов элек­тромагнитного поля), входящих в состав такого рода излучений. В свою очередь эта высокая энергия радиационных воздействий вызывает два важных вида биологических эффектов.

Первый вид обусловлен прямым попаданием высокоэнергети­ческих элементарных частиц в сложные молекулы ДНК клеточных структур и их повреждением или разрывом. Восстановительная способность организма по отношению к таким повреждениям хотя и существует, но весьма ограничена. Необратимые же по­вреждения генетических структур ведут, с одной стороны, к се­рьезным нарушениям нормального хода процессов функциони­рования и клеточного синтеза самого биологического организма, подвергшегося радиационной «бомбардировке», а с другой сто­роны, в случае повреждения ДНК половых клеток — к наслед­ственным мутациям его последующих поколений.

Второй вид эффектов, вызываемых в биологических тканях радиационными воздействиями, обусловлен именно ионизиру­ющим характером высокоэнергетических корпускулярных и элек­тромагнитных излучений по отношению к веществам клеточных и межклеточных структур. Прежде всего это относится к соеди­нениям на основе воды, которая подвергается под действием иони­зирующих воздействий так называемому радиолизу, заключающе­муся в образовании радикалов водорода и гидроксильной группы.

В свою очередь образовавшиеся свободные радикалы, обладая высокой химической активностью, не только приводят к формированню молекул негативных для организма соединений (типа пе­рекиси водорода Н2О2), но и вступают в многочисленные хими­ческие реакции с белковыми структурами и ферментами, нарушая весь ход его внутренних биохимических процессов. Как следствие, замедляется или полностью прекращается клеточная активность, изменяются функции и структура систем организма.

Иначе говоря, порожденные ионизирующими воздействиями свободные радикалы вызывают своего рода лавинообразное во­влечение в химические реакции огромного числа биологических молекул, даже не подвергшихся первоначальному негативному действию радиации. И в этом заключается одна из основных важнейших особенностей ее биологического влияния на живые организмы.

Другая важная особенность ионизирующих воздействий свя­зана с фактором времени, который проявляется, во-первых, в ко­личестве радиации, полученной организмом единовременно или за какой-то определенный временной период, а во-вторых, в ра­стянутости негативных последствий для организма таких ради­ационных воздействий не только на долгие годы, но часто и на всю жизнь человека. В случае передачи организмом измененных биологических признаков по наследству в круговорот отдален­ных по времени последствий радиационного влияния оказыва­ются втянутыми и потомки подвергшегося ионизирующему об­лучению человека.

Таким образом, радиация, наряду с некоторыми видами ток­сических веществ и вирусных заболеваний, способна воздей­ствовать на генетическую структуру наследственной памяти че­ловека, что делает такие воздействия потенциально опасными и для последующих поколений людей.

Несмотря на различную степень опасности поражения иони­зирующими воздействиями различных систем организма, наи­большей чувствительностью по отношению к радиации у челове­ка обладают лимфоидная ткань, костный мозг, гонады (половые железы), органы зрения, слизистые оболочки, кожа, легкие, щи­товидная железа, органы пищеварения.

Все макропоследствия радиационных поражений для здоро­вья человека разделяются клинической медициной на две основ­ные группы:

• детерминированные пороговые эффекты в виде лучевой болезни, лучевых ожогов, лучевой катаракты, лучевого беспло­дия и т.д.;

• стохастические беспороговые эффекты в виде злокачествен­ных опухолей, наследственных болезней, лейкоза и т.д.

В первом случае, при острых лучевых поражениях, можно поставить во взаимосвязь количество полученной организмом энергии ионизирующих воздействий и определенный характер возникающего в результате этого заболевания. Во втором случае приходится учитывать лишь вероятность возникновения того или иного последствия для здоровья человека, которое никак не связано с существованием какого-либо порогового значения не­гативною ионизирующего воздействия.

В последнем случае это означает, что даже незначительные уровни радиации, например естественного характера, могут быть причиной, хотя теоретически и маловероятной, возникно­вения у человека злокачественных опухолей или наследственных отклонений. И наоборот, значительные уровни ионизирующих воздействий (обязательно допороговых значений) могут, хотя также с малой вероятностью, не повлечь за собой никаких нега­тивных последствий и болезней, что, впрочем, наблюдается до­вольно редко.

С количественной точки зрения ионизирующие воздействия на организм человека принято оценивать величиной поглощен­ной дозы излучения. Единицей измерения поглощенной дозы излучения, принятой в Международной системе единиц СИ, служит грей (Гр). О значимости этой величины свидетельству­ет хотя бы тот факт, что острые лучевые поражения могут раз­виваться даже при однократном облучении всего организма че­ловека ионизирующим гамма-воздействием с поглощенной дозой излучения свыше 0,25 Гр.

При дозах 1,5—2 Гр лучевая болезнь протекает еще без на­ступления смертельного исхода, но уже при поглощенной дозе излучения 2,5—4 Гр смертельный исход наблюдается в 20% случа­ев через несколько недель после ионизирующего воздействия на организм человека. Характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения формулы крови, нарушения функций иммунной и нервной систем, подкожные кровоизлия­ния и поражения кожи, ухудшение зрения. Поглощенная доза из­лучения более 6 Гр оказывается наверняка смертельной для по­раженного радиацией человека без использования специального комплексного лечения.

Особенно опасным является внутреннее радиоактивное облу­чение, связанное с попаданием внутрь человека радиоактивных веществ вместе с вдыхаемым воздухом или через пищеваритель­ный тракт вместе с водой и пищей. Накопление радиоактивных изотопов йода, радия, стронция, цезия, плутония в тканях орга­низма приводит к их атрофии и росту опухолей.

Для характеристики качества ионизирующего излучения с точки зрения его опасности для человека введена специальная величина, называемая эквивалентной дозой. Измеряется эквивалентная доза в специальных единицах, по­лучивших название зиверт (Зв).

Наконец, еще одной довольно часто используемой характери­стикой ионизирующих воздействий на человека с учетом отда­ленных последствий облучения является эффективная доза. Единицей измерения указанной эффективной дозы, так же как и для эквивалентной дозы, является зиверт (Зв). Согласно установленным нормам эффективная доза для персонала, рабо­тающего с ионизирующими излучениями, не должна превышать за период трудовой деятельности 1000 мЗв, а для обычного на­селения за всю жизнь — 70 мЗв.

В качестве нормативных документов по отношению к иони­зирующим воздействиям выступают специальные Нормы ради­ационной безопасности, принятые в 1999 г. (НРБ—99), представ­ляющие собой категорию Санитарных правил.

В указанном документе выделяются следующие основные группы лиц, в той или иной степени подверженных влиянию ра­диации:

• персонал, непосредственно работающий с техногенными источниками ионизирующих излучений (группа А) или находя­щийся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

• все население, включая лиц из числа персонала, вне сферы и условий производственной деятельности.

Для указанных групп потенциально облучаемых людей уста­новлены следующие классы нормативов обеспечения радиацион­ной безопасности:

• пределы доз (ПД) ионизирующих воздействий;

• допустимые уровни, соответствующие основным пределам доз;

• контрольные уровни ионизирующих излучений.

Установлены нормативные пределы на один год: индивиду­ального риска техногенного радиационного облучения лиц из числа персонала — 10^-3; риска облучения для населения — 5 10~⁵; пренебрежимого риска облучения — Ю^-6.

Занятие №3: