Пути проникновения излучения в организм человека
Чтобы правильно понимать механизм радиационных поражений, необходимо иметь четкое представление о существовании двух путей, по которым излучение проникает в ткани организма и воздействует на них.
Первый путь – внешнее облучение от источника, расположенного вне организма. Связано с рентгеновскими и γ-лучами, β-частицами.
Второй путь– внутреннее облучение. Вызвано попаданием радиоактивных веществ внутрь организма следующими способами:
- с пищей и водой, с молоком (изотопы йода);
- через повреждения и порезы на коже;
- абсорбция через здоровую кожу;
- через легкие.
Из легких выводятся частицы, газы (аргон, ксенон, криптон и др.), радионуклиды. Некоторые радионуклиды (радий, уран, плутоний и др.) остаются в костной ткани и с трудом выводятся из организма.
Внутреннее облучение более опасно (в облучении участвуют β- частицы, самые активные и опасные, радиоактивные вещества распространяются неравномерно по организму и др.).
Мерой ионизирующего воздействия внутреннего излучения является поглощенная доза. Мерой ионизирующего воздействия внешнегоизлучения является экспозиционная доза, определяемая по ионизации воздуха. В разных единицах измеряют, в том числе в рентгенах). Важный фактор – биологический период полураспада радиоизотопа – продолжительность времени, необходимого для выведения из организма половины радиоактивного вещества.
Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся у биологических объектов (в том числе, у человека) при воздействии на них радиации, зависят от величины поглощенной энергии излучения (дозы).
Принципиальной особенностью действия ионизирующего излучения является его способность проникать в биологические ткани, клетки, субклеточные структуры и, вызывая одномоментную ионизацию атомов, за счет химических реакций повреждать их. Ионизирована может быть любая молекула, а отсюда все структурно-функциональные разрушения в соматических клетках, генетические мутации, воздействие на зародыш, болезнь и смерть человека.
Механизм такого воздействия заключается в поглощении энергии ионизации организмом и разрыве химических связей его молекул с образованием высокоактивных соединений, так называемых свободных радикалов.
Одно из наиболее ранних проявлений облучения – массовая гибель клеток лимфоидной ткани. Эти клетки первыми принимают на себя удар радиации. Гибель лимфоидов ослабляет одну из основных систем жизнеобеспечения организма – иммунную систему, так как лимфоциты – такие клетки, которые способны реагировать на появление чуждых для организма антигенов выработкой строго специфических к ним антител.
В результате воздействия энергии радиационного излучения в малых дозах в клетках происходят изменения генетического материала (мутации), угрожающие их жизнеспособности. Как следствие, наступает деградация (повреждение) ДНК хроматина (разрывы молекул, повреждения), которые частично или полностью блокируют или извращают функции генома. Происходит нарушение репарации ДНК – способности ее к восстановлению и лечению повреждений клеток. Генетические мутации в половых клетках оказывают влияние на жизнь и развитие будущих поколений. Рассчитано, что при получении дозы в 1 бэр в предыдущем поколении, в последующем поколении наблюдается 250 генетических аномалий на 1 миллион младенцев (0,02%). Эти данные показали, что безопасного уровня радиации не существует.
Мутационные изменения происходят и в растительных организмах. Так, в окрестностях Чернобыля образовались необычные ржаво-красные леса, абсурдные виды растений.
Облучение действует на зародыш в период беременности.
По степени чувствительности к ионизирующему излучению клетки и ткани человеческого организма неодинаковы. К особо чувствительным органам относятся семенники. Высокой чувствительностью обладает иммунная система. В нервной системе наиболее чувствительной оказалась сетчатка глаза.
В соматических клетках после облучения может возникнуть рак. Особенно быстро развивается лейкоз (рак крови). Однако, связь между радиацией и заболеванием рака более сложная.
Смертельные дозы для отдельных частей тела следующие: голова – 2000 рад, нижняя часть живота – 3000 рад, верхняя часть живота – 5000 рад, грудная клетка – 10000 рад, конечности – 20000 рад.
Нередко через много лет и десятилетий после облучения возникают осложнения. Так, наблюдались случаи возникновения доброкачественных опухолей через 19 лет после облучения, а развитие лучевого рака кожи и молочной железы у женщин – через 25–27 лет. Необходимо также учитывать, что люди, пережившие радиационную аварию, испытывают дополнительный стресс в течение нескольких месяцев и даже лет после нее. Такой стресс может включить биологический механизм, который приводит к возникновению злокачественных заболеваний. Так, в Хиросиме и Нагасаки крупная вспышка заболеваний раком щитовидной железы наблюдалась спустя 10 лет после атомной бомбардировки.
Исследования, проведенные радиологами на основании данных Чернобыльской аварии, свидетельствуют о снижении порога последствий от воздействия облучения. Так, установлено, что облучение в 15 бэр может вызвать нарушения в деятельности иммунной системы. Уже при получении дозы в 25 бэр у ликвидаторов аварии наблюдалось снижение в крови лимфоцитов – антител к бактериальным антигенам, а при 40 бэрах увеличивается вероятность возникновения инфекционных осложнений. При воздействии постоянного облучения дозой от 5 до 50 бэр часто отмечались случаи неврологических расстройств, вызванных изменениями в структурах головного мозга. Причем эти явления наблюдались в отдаленные сроки после облучения.
При получении высоких доз облучения человек заболевает лучевой болезнью (см. тему 3).
Лечение лучевой болезни основано на пассивной стратегии. В настоящее время получены первые результаты по применению фармацевтических радиопротекторов, которые позволяют переносить летальные дозы облучения примерно вдвое. Это – цистеин, цистамин, цистофос и другие, содержащие сульфигидрильные группы (SH) на конце длинной молекулы.
Защита от облучения
6.4.1. Допустимые дозы облучения
Исследования показали, что облучение в 15 бэр может вызвать нарушения иммунитета. При 40 бэр увеличивается вероятность возникновения инфекционных осложнений, которые трудно излечиваются. После облучения в 25 бэр наблюдается снижение лимфоцитов в крови, при 30 бэр развивается катаракта глаз. Радиация в малых дозах относится к слабым канцерогенам (см. тему 3).
Радиационное облучение в малых дозах (до 0.5 бэр в год) не вызывает в организме значительных соматических изменений. Тем не менее, оно противопоказано, что видно на примере рентгеновского обследования организма человека.
Существует положение «Нормы радиационной безопасности НРБ-76/90». В этих нормах установлены основные дозовые пределы и соответствующие им допустимые уровни радиации для органов человеческого организма в разных условиях (климат, часть здания, состояние здоровья, одежда и др.). Нарушение норм влечет за собой дисциплинарную и административную ответственность, а за грубые нарушения виновные привлекаются к уголовной ответственности по ст. 220, 221 УК РФ.
Действуют также «Основные санитарные правила работы с РВ и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87» (возрастные ограничения работы, строительные нормы и др.).
Допустимые пределы доз изложены в ст. 9 Закона «О радиационной безопасности населения» от 5.12.95. В законе приведены допустимые уровни содержания радионуклидов в продуктах и воде.
Все организации, имеющие дело с ионизирующими объектами должны иметь паспорт на радиационную безопасность (постановление правительства № 93 от 28.01.97 г.).
6.4.2. Защита от облучения при радиационной аварии
Существующие способы защиты от облучения довольно широко освещены в литературе. Это, прежде всего, эвакуация, укрытие в защитных сооружениях, использование средств индивидуальной защиты.
Общие принципы защиты, которые необходимо знать всем, включают в себя время, расстояние и наличие экрана.
1. Первый принцип защиты–«защита с помощью времени».Любое должностное лицо и, тем более, руководитель должны сообщить исполнителям, в том числе и населению, допустимое время (Т) для ведения действий (пребывания) на зараженной территории, чтобы не была превышена допустимая доза облучения (Д = РхТ). При этом по степени опасности зараженную местность делят на следующие 5 зон:
• зона А – радиационной опасности – 14 мрад/час;
• зона Б – умеренного заражения – 140 мрад/час;
• зона В – сильного заражения – 1,4 рад/час;
• зона Г – опасного заражения – 4,2 рад/час;
• зона Д – чрезвычайно опасного заражения – 14 рад/час.
2. Второй принцип защиты – «защита с помощь расстояния». Необходимо учитывать, что интенсивность излучения J уменьшается с увеличением расстояния R от источника по закону обратных квадратов, то есть J = 1/R2. Следовательно, при увеличении расстояния от источника излучения в два раза интенсивность его уменьшается в четыре раза и т.д. А из этого вытекает выбор того или иного способа действий на зараженной территории. Вокруг радиационно-опасного объекта установлены следующие зоны:
А – санитарно-защитная (радиус 3 км). Возможно пребывание людей, проводящих опытные работы и захоронение радиоактивных отходов;
Б – зона возможного опасного загрязнения. После аварии не разрешается постоянное проживание;
В – зона наблюдения (радиус 50 км);
Г – 100-километровая зона проведения защитных мероприятий.
3. – третий принцип защиты – «защита экранированием». Осуществляется с помощью бетона или свинца. Кроме того, на зараженной местности следует носить неокрашенную одежду.
Противогазы обладают слабыми защитными свойствами. Достаточный защитный эффект обеспечивают респираторы «Лепесток». В первый период после аварии необходимо максимально использовать защитные свойства жилых и производственных помещений.
6.4.3.Памятка для действий при аварии с выходом радиационных веществ
По сигналу «РАДИАЦИОННАЯ АВАРИЯ» вы должны:
1. Оставаться в помещении, приняв меры по его герметизации. Ограничить пребывание вне помещений, особенно детей.
2. При длительном пребывании в помещении, радиоактивно зараженном, необходимо снять со стен и потолков обои, краску, линолеум и осуществлять удаление пыли в помещении, применяя для этих целей водные растворы солей (хлористый калий и ему подобные) или вяжущие вещества (барда, шлам, сульфатоцеллюлозный щелок и др.).
3. Провести экстренную йодную профилактику (как можно раньше, но только после специального оповещения). Это обусловливается тем, что введение стабильного йода за шесть или менее (но не более) часов до подхода радиоактивного облака или выпадения РВ обеспечивает почти стопроцентную защиту. Если его принять в начале облучения, то эффективность защиты снижается на 10 %, а через шесть часов – наполовину.
Йодная профилактика заключается в приеме аппарата стабильного йода – йодистого калия. Его могут заменить другие соли йода (иодид натрия, сайондин), спиртовая настойка йода или раствор Люголя. При этом может быть достигнута максимальная степень защиты от накопления радиоактивного йода в щитовидной железе. Иодистый калий следует принимать после еды с чаем, компотом или водой один раз в день в течение 7 суток:
- детям до двух лет – по 0,04 г за один прием;
- детям старше двух лет и взрослым – по 0,125 г за прием.
Водно-спиртовый раствор йода необходимо принимать после еды 3 раза в день в течение 7 суток:
- детям до двух лет – по 1–2 капли 5%-ой настойки на 100 мл молока (консервированного) или питательной смеси;
- детям старше двух лет и взрослым – по 3–5 капель на стакан молока или воды.
Рекомендуется одновременно наносить на поверхность кистей рук настойку йода в виде сетки 1 раз в течение недели. Необходимо помнить, что нарушение данного графика проведения йодной профилактики может привести к химическому токсикозу.
4. Чтобы снизить попадание радиоактивного йода в органы дыхания, необходимо использовать простейшие средства защиты (носовые платки, бумажные салфетки, кухонные полотенца, ватно-марлевые повязки). Их фильтрующая эффективность повышается при смачивании. В частности, испытания показали, что хлопчатобумажные фильтры, используемые в качестве фильтров аэрозолей, газов и паров, снижали их концентрацию в 10 раз. Особенно нельзя пренебрегать этими простейшими средствами защиты в первое время после аварии, когда вы находитесь на улице, идете в укрытие или участвуете в проведении эвакомероприятий.
5. При психомоторном возбуждении и реакции страха, вызванными аварией, целесообразно принять внутрь 1–2 таблетки феназепама по 0,0005 г, а при расстройстве стула и болях в животе кроме сульфадемитоксина – 1–2 таблетки фенилсалицилата с белладонной (бесалол) или фталазола (1–2 г). Феназепам, кроме успокаивающего действия, повышает иммунологические защитные свойства организма.
6. При попадании радионуклидов внутрь организма важна быстрота их выведения. В этих целях принимают препараты, связывающие радионуклиды в желудочно-кишечном тракте (абсорбенты), из которых наиболее эффективны пентацин, хелат и стабильный йод. Затем промывают желудок и очищают кишечник с помощью содовых слабительных, а также клизм. Для промывания желудка следует выпить 3–4 стакана воды и вызвать рвоту. Такое промывание желудка можно сделать вторично, а затем принять с водой 2–3 чайных ложки порошкообразного активированного угля и 2 чайных ложки слабительной соли. Обильное промывание желудка в ранние сроки (в течение 1–2 часов после приема продуктов или воды, зараженных радионуклидами) имеет существенное значение.
7. При попадании радионуклидов через органы дыхания в порядке оказания первой помощи применяют отхаркивающие средства (термопсис с водой), а также обильное промывание носа и ротовой полости. Под воздействием радионуклидов на верхние дыхательные пути возникают ринофаринголарингиты. В порядке оказания самопомощи рекомендуется полоскание полости рта и глотки 2–3%-ным раствором бикарбоната натрия (пищевой соды), закапывание в нос растительного масла по 5–7 капель три раза в день и проведение ингаляции одним из растворов:
• физиологическим раствором – 100,0 мл;
• 0,1%-ным раствором адреналина – 2,0 мл и 40%-ным раствором глюкозы – 3,0 мл;
• раствором Леворина – 1:500,0 мл;
• щелочно-масляными растворами.
8. Так как β-излучение большинства радионуклидов, имеющих достаточно низкую проникающую способность, в значительной мере задерживается одеждой, защита от внешнего β-излучения несложна. Однако при этом следует учитывать сравнительно большую опасность внешних потоков β-частиц для глаз. Хрусталик глаза обладает повышенной по сравнению с кожей радиочувствительностью, а прикрывающие его роговые слои составляют толщину весьма незначительную. Поэтому при наличии β-излучения рекомендуется применять защитные очки из оргстекла толщиной 6 мм. Для защиты кожи рук необходимы защитные перчатки.
9. Наиболее эффективным средством для удаления РВ с кожи является препарат «Защита-7». Так, кожа ладоней после трехкратной обработки данным препаратом (три чистки по 3 мин каждая) полностью дезактивируется.
10. Устойчивость к облучению повышается при сухом состоянии кожи или при обезвоженном состоянии организма.
11. Перед проведением санобработки необходимо рентгенометром произвести оценку зараженности тела и одежды, повторить ее после санобработки, чтобы определить несмываемый остаток зараженности (загрязнения).
12. Особого внимания заслуживает вопрос о лечебно-терапевтических мероприятиях в условиях постоянного незначительного поступления в организм РВ с «грязными» продуктами питания. Анализ аварийных ситуаций на атомных предприятиях позволил выделить пять главных радионуклидов, поступающих в организм с пищевыми продуктами. Это йод-131, цезий-134 и -137, стронций-89 и -90. Причем главным дозообразующим элементом является йод-131. Радиоактивные вещества превышают ПДД меньше, чем в 2 раза. В этом случае лимитирующим фактором применения лекарственных препаратов становится опасность нанесения вреда организму при их длительном применении. В большинстве случаев в подобной ситуации лучшим способом защиты следует считать ограничение или исключение употребления «загрязненных» пищевых продуктов до тех пор, пока радиоактивность не спадет до приемлемых уровней, обеспечивающих полную безопасность.
Необходимо знать, что приборы дозиметрической разведки, используемые в невоенизированных формированиях гражданской обороны, не рассчитаны на измерения в обычных условиях (малые дозы). Приборы используются строго для определенных целей. Использование приборов для других целей может привести к грубым ошибкам.