Дія іонизуючих вимпромінювань на людину
Однак поглинені дози від випромінювання різних типів викликають нерівнозначний біологічний ефект. Останній визначається коефіцієнтом відносної біологічної ефективності (ВБЕ), який являє собою відношення поглиненої дози рентгенівського випромінення до поглиненої дози випромінювання іншого типу, що викликає такий самий біологічний ефект.
Дози опромінення
Розрізняють експозиційну, поглинену, еквівалентну і ефективну еквівалентну дози опромінення.
Експозиційною дозою оцінюють ступінь іонізації повітря. Одиниця її виміру – Рентген: Дексп=[1P]. Саме з вимірювання кількості опромінення в повітрі і починалася, власне, дозиметрія, коли по дозі у повітрі робили висновок про дозу опромінення людини. Нині Рентген використовують для виміру потужності дози рентгенівського і γ-випромінювання, або інакше - рівня радіації (Р/год, мР/год, мкР/год).
Поглиненою дозою називають кількість поглиненої 1 кг маси тіла енергії радіації. Вимірюється вона в Греях: Дпогл = [1Гр = 100 рад = Дж/кг].Рад – несистемна одиниця, означає скорочення: „радіаційно-адсорбційна доза”. Потужність поглиненої дози - це відношення дози до інтервалу часу її накопичення: Дпогл/t.
Прийнято вважати, що КВБЕ для α-частинок у 20 разів вище, а КВБЕ для β-частинок у 10 разів вище, ніж КВБЕ для γ-випромінення, який прийнятий за 1.
Тому для розв'язання практичних задач радіаційної безпеки введено поняття еквівалентної дози, яка визначається добутком поглиненої дози на коефіцієнт КВБЕ. Одиниця виміру еквівалентної дози - "бер" (біологічний еквівалент ренгена), або Зіверт:
Декв = [13в = 100бер].
Іноді дози опромінення окремих ділянок тіла або органів неоднакові, особливо при внутрішньому опроміненні. Щоб привести нерівномірне опромінення тіла до рівномірного і цим забезпечити однакові умови порівняння і оцінки наслідків користуються поняттям ефективної еквівалентної дози ( ДЕЕД).
Для її розрахунку введені так звані виважені коефіцієнти W:
- для статевих залоз W=0,25
- для кісткового мозку і легенів W=0,12
- для щитовидної залози W=0,03.
Це означає, наприклад, що доза опромінення щитовидної залози в 1Зв (100 бер) аналогічна за наслідками рівномірному опроміненню всього тіла дозою 0,03 Зв. Тобто: ДЕЕД = W·Декв.
Дія іонізуючого опромінення на організм людини має такі особливості:
1) Надзвичайно висока ефективність поглинання енергії. Навіть незначна кількість поглиненої енергії випромінювання може викликати глибокі зміни в організмі.
2) Наявність прихованого (інкубаційного) періоду проявлення дії іонізуючого
випромінювання. Цей період часто називають періодом удаваного благополуччя.
Тривалість його скорочується при опроміненні у великих дозах.
3/ Дія малих доз може накопичуватися, тобто може мати місце кумуляція.
4/ У великих дозах опромінення може викликати генетичний ефект. Тобто опромінення діє не тільки на даний живий організм, але й на його
потомство.
5/ Різні органи живого організму мають різну чутливість до опромінення. При щоденній дозі 20-50 мР вже настають зміни в крові.
6. Не кожен організм однаково реагує на опромінення, але в цілому організм здатний відновлювати процеси нормального функціонування при опроміненні невеликими дозами (до 100 Р).
6. Наслідки опромінення залежать від частоти (повторюваності). Одноразове опромінення у великій дозі викликає більш серйозні наслідки, ніж фракціоноване опромінення.
Початковим етапом механізму біологічного впливу радіації є іонізація і збудження атомів і молекул тіла, на яку витрачається енергія опромінення. Відомо, що на 2/3 організм людини складається з води. Вода під впливом опромінювання розкладається на водень Н+ і гідроксильну групу ОН.- Останні безпосередньо, або ж через ланку вторинних перетворень утворюють продукти з високою хімічною активністю: гідратний оксид НО2 і перекис водню Н2О2. Ці сполучення взаємодіють з молекулами органічних речовин в організмі, окислюючи і руйнуючи їх.
При невеликих дозах ушкоджена тканина через 14 тижнів на 90% відновлює свою функціональну діяльність. Великі дози при тривалому впливі можуть викликати незворотне ушкодження окремих органів чи всього організму. Опосередкований вплив на організм людини малих доз радіації може проявлятися, наприклад, у зниженні імунітету проти інфекційних захворювань.
НАСЛІДКИ ІОНІЗУЮЧИХ ОПРОМІНЮВАНЬ
| Еквівалентна доза (Зв) | Наслідки опромінювання |
| Біля 100 | Миттєва форма променевої хвороби (смертність 100% протягом кількох годин із-за порушень ЦНС) |
| 50 - 10 | Миттєва форма променевої хвороби (смертність 100% від доби до двох тижнів від крововиливів) |
| 10 – 9,5 | Променева хвороба 4 ступеня, (смертність 80 – 100 % протягом двох місяців) |
| 9,5 - 7 | Променева хвороба 2 ступеня (50 – 10 % ураження серцево-судинної системи, крововиливи, лейкози) |
| 4,5 Зв (4500 мЗв) | Важкий ступінь променевої хвороби (помирає 50 % опромінених) |
| 3 - 2 | Променева хвороба 2 ступеню (лікується). Однак в подальшому виникають різні захворювання: лейкози, рак молочної та щитовидної залози, легень, шлунку. |
| 1 Зв (1000 мЗв) | Легкий ступінь променевої хвороби |
| 0,75 Зв (750 мЗв) | Незначна короткочасна зміна складу крові |
| 0,6 | При одноразовому опроміненні у 10 % опромінених виникають легкі ознаки (нудота, втома) при багаторазовому – працездатність не порушується. Ракові захворювання 10-2 (смертність від 5 · 10-3 до 1 · 10-3 |
| 0, 30 – 0,20 Зв (200 – 300 мЗв) | Опромінення під час рентгенографії шлунка (місцеве) |
| 0,10 Зв (100 мЗв) | Припустиме разове опромінення населення |
| 0,005 Зв | Припустиме опромінювання населення при нормальних умовах за рік |
| 0,001 Зв | Фонове опромінювання за рік |
| 0,0001 Зв (0,1 мЗв) | 2 години перегляд телевізора, або ввімкнений монітор комп’ютера |
Зовнішнє опромінення – вплив на організм іонізуючого випромінювання, що приходить ззовні. Зовнішнє випромінювання може бути всього тіла та місцеве (локальне).
Контактне опромінення – різновид зовнішнього опромінення, коли радіоактивна речовина або джерело іонізуючого випромінювання безпосередньо стикається із шкірними покривами. Найчастіше піддається інтенсивному опроміненню шкіра рук. Глибина ураження залежить від дози, виду, енергії та часу впливу випромінювання.
Внутрішнє опромінення – відбувається за рахунок радіонуклідів, що попадають усередину організму із вдихуваним повітрям (інгаляційно), через ушкоджений шкірний покрив (контактно) або з їжею й водою (перорально). Небезпека внутрішнього опромінення в порівнянні із зовнішнім значно вище, тому що збільшується час опромінення, джерело випромінювання наближається до органу, що опромінюється, впритул і застосування захисту практично неможливо. Крім того, більшість радіонуклідів мають властивість вибірково накопичуватися в окремих органах організму. Проникнення радіоактивних речовин усередину організму через органи дихання є найпоширенішим шляхом і відбувається, як правило, у результаті неправильного застосування або відсутності ЗІЗ органів подиху при роботі в умовах аерозольного радіоактивного забруднення повітря.
1. Радіаційний захист від джерел іонізуючого випромінювання.
Джерело іонізуючого випромінювання – пристрій або радіоактивна речовина, що випускає або здатне випускати іонізуюче випромінювання.
Зменшення дози переважно зовнішнього опромінення організму від джерел іонізуючих випромінювань може бути досягнуто:
- використанням захисних матеріалів (захист екрануванням);
- обмеженням часу роботи (захист часом);
- збільшенням відстані від джерела випромінювання (захист відстанню).
Ці принципи, покладені в основу радіаційного захисту, залежать від геометрії джерел і виду випромінювання.
Зовнішнє альфа-випромінювання повністю екранується рукавичками, спецодягом, аркушем картону або склом. Проникаюча здатність (пробіг) альфа-часток у повітрі досягає 9-11 см, а в біологічній тканині організму – до 0,05-0,07 мм.
Для захисту від зовнішнього бета-випромінювання досить екрана з легких матеріалів (алюміній, оргскло та т.д.). Проникаюча здатність бета-часток у повітрі досягає 14-17 м, у біотканині – до 1,5-2 см.
Зовнішнє опромінення альфа- і бета-частками менш небезпечно. Вони мають невелику проникаючу здатність у біологічній тканині і не досягають кровоутворюючих і інших внутрішніх органів. Тому основний принцип захисту від радіонуклідів (радіоактивних речовин), що є альфа- і бета-випромінювачами, полягає в запобіганні потрапляння їх усередину організму. При зовнішньому опроміненні необхідно враховувати гама- і нейтронне випромінювання, які глибоко проникають у тканину й руйнують її.
Доза зовнішнього опромінення від джерел гама- і нейтронного випромінювання прямо пропорціональна часу опромінення. Для точкових джерел випромінювання доза зворотнопропорційна квадрату відстані від нього.
(Практично можна вважати точковим джерелом будь-яке устаткування, що є гамма-випромінювачем, на відстанях більш, ніж в 6-8 разів перевищуючі його розміри). Гамма-випромінювання найбільше ефективно послабляється матеріалами з високою щільністю (свинець, сталь, бетон, свинцеве скло). Нейтронне випромінювання ефективно послабляється легкими водноутримуючими матеріалами (вода, графіт, пластмаси, поліетилен, парафін) і бороутримуючими матеріалами (борна сталь, борний графіт, карбід бору, бораль, а також кадмій і бетон).
Чим менше випромінювання в часі, тим менше його уражаюча дія. Із зменшенням поверхні, що опромінюється, зменшується і біологічний ефект.
Розрахунок конкретних тимчасових і просторових параметрів для визначення захисту від джерел іонізуючих випромінювань виконується дозиметристом.
При деяких аваріях на ядерних реакторах (з викидом в атмосферу радіоактивних речовин – продуктів розподілу) основним компонентом, у першу чергу, що обумовлює найбільшу небезпеку внутрішнього опромінення, з'явиться радіоактивний ізотоп йоду (йод-131 в аерозольній, молекулярній формі, органічних сполуках), особливо в перші години та тижні після аварії. На першому етапі після аварії (від 0,5 години до 1 доби) основний внесок у дозу опромінення персоналу й населення вносить надходження всіх радіонуклідів йоду із вдихуваним повітрям, а доза зовнішнього опромінення від радіоактивної хмари буде приблизно в 100 разів менше дози опромінення щитовидної залози. Найбільш ефективним і простим у реалізації методом захисту щитовидної залози від радіоактивних ізотопів йоду, що вибірково накопичуються в цьому органі, є прийом усередину лікарських препаратів стабільного йоду (йодна профілактика). Максимальний захисний ефект (зниження дози опромінення щитовидної залози приблизно в 100 разів) може бути досягнуть у випадку попереднього й одночасного з надходженням радіоактивного йоду прийому препаратів йодистого калію або його аналогів. Залежно від радіаційної обстановки час і порядок проведення йодної профілактики визначає керівник пожежно-рятувального підрозділу спільно з фахівцем з радіаційної безпеки.
Серед заходів щодо скорочення надходження радіоактивних речовин в організм людини важливе місце займає своєчасне використання засобів захисту органів дихання. Для цієї мети придатні в першу чергу респіратори різних типів (ШБ-1Б "Пелюстка", Р-2, "Астра" та ін.). При відсутності респіраторів можуть бути використані протигази або найпростіші засоби – ватно-марлеві пов'язки, протипилові маски й т.д.