Биологическое действие и нормирование ионизирующих излучений
Ионизирующее излучение — излучение, взаимодействие которого со средой приводит к возникновению ионов различных знаков.
Характеристики ионизирующего излучения
· Экспозиционная доза — отношение заряда вещества к его массе [Кл/кг];
· Мощность экспозиционной дозы [Кл/кг×с];
· Поглощенная доза — средняя энергия в элементарном объеме на массу вещества в этом объеме [Гр=Грей], внесистемная единица - [Рад];
· Мощность поглощенной дозы [Гр/с], [Рад/с];
· Эквивалентность — вводится для оценки заряда радиационной опасности при хроническом воздействии излучения произвольным составом [Зв=Зиверт], внесистемная единица [бэр].
1 Зв=1Гр/Q, где Q - коэффициент качества (зависит от биологического эффекта ИИ).
· Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения
Активностью радионуклида называется величина, которая характеризуется числом распада радионуклидов в ед. времени или числом радиопревращений в ед. времени. [Беккерель — Бк]
Виды и источники ИИ в бытовой, произв. и окружающей среде:
— корпускулярная (a, b нейтроны);
— (g,лент,электромагн.)
По ионизирующей способности наиболее опасно a излучение, особенно для внутреннего излучения (внутр. органы, проникая с воздухом и пищей).
Внешнее излучение действует на весь организм человека.
Фоновое облучение организма человека создается космическим излучением, искусственными и естественными радиоактивными веществами, которые содержатся в теле человека и окружающей среде.
Фоновое облучение включает:
1) Доза от космического облучения;
2) Доза от природных источников;
3) Доза от источников, испускающих в окружающую среду и в быту;
4) Технологически повышенный радиационный фон;
5) Доза облучения от испытания ядерного оружия;
6) Доза облучения от выбросов АЭС;
7) Доза облучения, получаемая при медицинских обследованиях и радиотерапии;
Эквивалентная доза — от космического облучения — 300 мкЗв/год.
В биосфере Земли находится примерно 60 радиоактивных нуклидов. Эффективность дозы облучения ТЭЦ в 5 - 10 раз выше, чем АЭС в увеличении фона.
При полете в самолете на высоте 8 км дополнительное облучение составляет 1,35 мкЗв/год.
Цветной телевизор на расстоянии 2,5 метра от экрана 0,0025 мкЗв/час, 5 см. от экрана — 100 мкЗв/час.
Ср. эквивалентная доза облучения при медицинских исследованиях 25 - 40 мкЗв/год. Дополнительные дозы облучения 0,5 млБэр/час на расст. 5 м. от бытовой аппаратуры 28 млРент/час.
Виды воздействий:
1) Соматическое действие ( воздействие на тело) – лучевая болезнь, ожоги
2) Сомато–стохастическое – лейкозы, опухоли, ранее старение
3) Генетическое – на последующие поколения
4) Сверхвысокие дозы воздействия. 3 сценария:
1. Церебральная форма (разрегуляция всех систем организма)
Эквивалентная доза – 100 Зв
Смерть за 1,5 – 48 часов
2. Желудочно-кишечная форма
Эквивалентная доза – 10-12 Зв
Смерть за 7 – 9 часов
3. Развитие острого лейкоза
Абсолютная смертельная доза 6 Зв
Среднесмертельная доза, может погубить половину человечества 3,25 Зв
Нормирование.
Нормы радиационной безопасности (НРБ — 76/87)
Регламентируются 3 категории облучаемых лиц:
А — персонал, связей с источником ИИ;
Б — персонал (ограниченная часть населения), находящихся вблизи источника ИИ;
В — население района, края, области, республики.
Группа критических органов (по мере уменьшения чувствительности):
1. Все тело, половая сфера, красный костный мозг
2. Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань и др. органы за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам
3. Кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, стопы.
4.
Основные дозовые пределы, допустимые и контрольные уровни, которые приводятся в НРБ — 76/87 установлены для лиц категории А и Б.
Нормы радиационной безопасности для категории В не установлены, а ограничение облучений осуществляются регламентацией или контролем радиоактивных объектов окр. среды.
А дозовый предел — ПДД - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, которое при равномерном воздействии в течении 50 лет не вызывает отклонении в состоянии здоровья обслуживающего персонала, обнаруживаемые современными методами исследования.
Б дозовый предел — ПД - основной дозовый предел, который при равномерном облучении в течение 70 лет не вызывает отклонений у обслуживающего персонала, обнаруживаемые современными методами исследования.
Основные дозовые пределы для категорий А и Б:
| Категории | группы критических органов | ||
| I | II | III | |
| А | |||
| Б |
Эффективная доза для всех органов Дэф=Дэкв·Кр, Зв
Кр – коэффициент распределения по органам
Кр для красного костного мозга = 0,12
Кр для половых органов = 0, 2
Кр для внутренних органов = 0,05
Кр для рук, ног, костей = 0,01
Эквивалентная доза Дэкв=Дпогл·Кк, Зв
Кк – коэффициент качества излучения
Кк(α)=20
Кк(β)=3-10
Кк(γ)=1
Воздействие и нормирование параметров микроклимата.
На рабочих местах большое значение отводится созданию комфортных условий труда, которые обеспечиваются параметрами микроклимата и степенью запыленности воздуха.
Терморегуляция организма человека — способность человеческого тела поддерживать постоянную температуру.
Механизмы терморегуляции
Температура тела человека — это баланс между образованием тепла в организме (как продукта всех обменных процессов в организме) и отдачей тепла через поверхность тела, особенно кожу (до 90-95%), а также через лёгкие, фекалии и мочу.
Эти процессоры регулируются гипоталамусом, который действует как термостат. При состояниях, вызывающих повышение температуры, гипоталамус даёт команду симпатической нервной системе на вазодилатацию кровеносных сосудов кожи, повышенное потоотделение, что увеличивает теплоотдачу. При снижении температуры гипоталамус даёт команду задерживать тепло с помощью сужения кровеносных сосудов кожи, мышечной дрожи.
Повышение температуры — это результат воздействия различных внешних и внутренних стимулов, которые перестраивают «гипоталамический термостат» (тепловой центр) на поддержание температуры на более высоком уровне, чем в норме. Например, был «запрограммирован» на уровень 35-37, а стал работать на уровне 37-39.
Чаще всего пусковым звеном являются так называемые экзогенные пирогены. К ним относятся прежде всего инфекционные возбудители (бактерии, вирусы, грибы, паразиты) и их токсины; продукты распада белков (например, резорбционная лихорадка при некрозах, инфарктах, гематомах, гемолизе, ожогах); аллергены и иммунные комплексы (коллагенозы, сывороточная болезнь); прочие пирогенные субстанции.
Экзогенные пирогены влияют на тепловой центр гипоталамуса не прямо, а опосредованно через эндогенный пироген.
Эндогенный пироген — низкомолекулярный белок, вырабатываемый моноцитами крови и макрофагами тканей печени, селезёнки, лёгких, брюшины. При некоторых опухолевых заболеваниях — лимфомы, моноцитарный лейкоз, рак почки (гипернефрома) — происходит автономное продуцирование эндогенного пирогена и, следовательно, в клинической картине присутствует лихорадка.
Эндогенный пироген после освобождения из клеток действует на термочувствительные нейроны преоптической области гипоталамуса, где с участием серотонина индуцируется синтез простагландина Е1, Е2 и цАМФ. Эти биологически активные соединения, с одной стороны, вызывают интенсификацию теплопродукции путём перестройки гипоталамуса на поддержание температуры организма на более высоком уровне, а с другой — влияют на сосудодвигательный центр, вызывая сужение периферических сосудов и уменьшение теплоотдачи, что в целом ведёт к лихорадке. Увеличение теплопродукции происходит за счет увеличения интенсивности метаболизма главным образом в мышечной ткани.
В некоторых случаях стимуляция гипоталамуса может быть обусловлена не пирогенами, а нарушениями функции эндокринной системы (тиреотоксикоз, феохромоцитома) или вегетативной нервной системы (нейроциркуляторная дистония, неврозы), влиянием некоторых медикаментов (лекарственная лихорадка).
Чаще всего причиной лекарственной лихорадки выступают пенициллины и цефалоспорины, сульфаниламиды, нитрофураны, изониазид, салицилаты, метилурацил, новокаинамид, антигистаминные препараты, аллопуринол, барбитураты, внутривенные вливания хлористого кальция или глюкозы и др.
Лихорадка центрального происхождения обусловлена непосредственным раздражением теплового центра гипоталамуса в результате острого нарушения мозгового кровообращения, опухоли, черепно-мозговой травмы.
Таким образом, повышение температуры тела может быть обусловлено активацией системы экзопирогенов и эндопирогенов (инфекции, воспаление, пирогенные субстанции опухолей) либо другими причинами вообще без участия пирогенов.
Поскольку степень повышения температуры тела контролируется «гипоталамическим термостатом», то даже у детей (с их незрелой нервной системой) лихорадка редко превышает 410 С. Кроме того, степень повышения температуры в значительной мере зависит от состояния организма больного: при одном и том же заболевании у разных лиц она может быть различной. Например, при пневмонии у молодых людей температура достигает 400 С и выше, а в старческом возрасте и у истощённых лиц такого значительного подъёма температуры не бывает; иногда она даже не превышает нормы.
Пиротерапия — метод лечения различных заболеваний с помощью искусственного повышения температуры тела человека, или искусственного вызывания гипертермии.
Нормативные содержания вредных веществ и микроклимата.
При наличии вредных веществ их концентрация регламентируется величиной предельно допустимой концентрации (ПДК).
ПДК = [мг/м3]
ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху раб. зоны.
ПДК в воздухе рабочей зоны — такая концентрация вредных веществ, которая в течение 8-ми часового раб. дня или раб. дня другой продолжительности, но не более 41-го часа в неделю не вызывает отклонений в состоянии здоровья работающих, а также не влияет на настоящее и будущее поколения.
В воздухе населенных мест содержание вредных веществ регламентируется в соответствии с СН 245-71.
ПДКСС (средне суточная) — такая концентрация, которая не вызывает отклонений при прямом или косвенном воздействии на человека в воздухе населенного пункта в течение сколь угодно долгого дыхания.
ПДКМР (max разовое) — такая концентрация, которая не вызывает со стороны организма человека рефлекторных реакций (ощущение запаха. изменение световой чувствительности, биоэлектрической активности мозга и т.д.)
Эти величины определены для »1203 веществ, для остальных ОБУВ (ориентировочно-безопасный уровень воздействия) сроком » 3 года.
В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 все вредные вещества подразделяются на 4 класса по величине ПДК:
I класс < 0,1 мг/м3 — чрезвычайно- опасные вредные вещества;
II класс 0,1 — 1 мг/м3 — высоко опасные
III класс 1 — 10 мг/м3 — умеренно опасные
IV класс > 10 мг/м3 — мало опасные
Эффект суммации — при нахождении в воздухе нескольких вполне определенных веществ, они обладают свойством усиливать действие друг друга.
Для того, чтобы оценить действие веществ, обладающих эффектом суммации используется формула:
С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + … +СN/ПДКN, где
С1, С2 ... СN - фактические концентрации вредных веществ в воздухе
ПДК1 ... ПДКN - величины их предельно допустимых концентраций
Нормирование параметров микроклимата
Микроклимат на раб. месте характеризуется:
- температура, t, °С;
- относительная влажность, j, %;
- скорость движения воздуха на раб. месте, V, м/с;
- интенсивность теплового излучения W, Вт/м2;
- барометрическое давление, р, мм рт. ст. (не нормируется)
В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 нормируемые параметры микроклимата подразделяются на оптимальные и допустимые.
Оптимальные параметры микроклимата — такое сочетание температуры, относит. влажности и скорости воздуха, которое при длительном и систематическом воздействии не вызывает отклонений в состоянии человека.
t = 22 - 24, °С
j = 40 - 60, %
V £ 0,2 м/с
Допустимые параметры микроклимата — такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном воздействии вызывает приходящее и быстро нормализующееся изменение в состоянии работающего.
t = 22 - 27, °С,
j £ 75, %,
V = 0,2-0,5 м/с
Рабочая зона — пространство над уровнем горизонтальной поверхности, где выполняется работа, высотой 2 метра.
Рабочее место — (м.б. постоянным или непостоянным), где выполняется технологическая операция.
Для определения нормы микроклимата на рабочем месте, необходимо знать 2 фактора:
1. Период года (теплый, холодный). + 10 °С граница
2. Категория выполняемой работы, которая подразделяется в зависимости от энергозатрат:
- легкую (Iа — работа сидя, Iб — работа сидя и стоя);
- средней тяжести (IIа — перенос тяжести до 1 кг, IIб — перенос тяжестей от 1 кг до 10 кг);
- тяжелая (III — свыше 10 кг).