Козловский В.А., Козловский А.В. Безопасность жизнедеятельности Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Изотопами называются химические элементы, ядра атомов которых

содержат одинаковое число протонов(положительно заряженных частиц),

но различное количество нейтронов (не имеющих заряда элементарных

частиц).

Все изотопы одного химического элемента имеют один порядковый

номер в таблице Д.И. Менделеева. Изотопы обладают одинаковыми

химическими, но различными физическими свойствами (в частности,

отличаются массой или массовым числом). Например, у урана встречается

12 изотопов. Наиболее известными из них являются:

233

235

238.

Здесь цифра 92 означает число протонов в ядре, определяющее заряд ядра

и порядковый номер элемента в таблице Менделеева, а цифры 233, 235 и

238 – массовые числа изотопов, определяющие общее количество

протонов и нейтронов в ядре.

Какие же частицы испускают радионуклеотиды при своем распаде?

Экспериментально установлено, что ими являются: альфа- и бета-частицы

(α, β), гамма-кванты (γ-частицы), нейтроны и др.

Чем же они отличаются друг от друга и насколько опасны для

человека? Альфа-частицы, образующиеся при α – распаде, представляют

собой поток ядер гелия (Не). Вследствие большой ионизирующей

способности пробег α –частиц очень мал. В воздухе он составляет не более

10 см и до 0,1 мм в биоткани (живой клетке). Они полностью поглощаются

листом бумаги. Поэтому с точки зрения внешнего облучения альфа-

частицы не представляют опасности для человека, за исключением случаев

непосредственного контактного воздействия их на кожные покровы тела и

слизистую оболочку глаз. Однако при попадании их внутрь организма с

воздухом, пищей и водой они могут оказать существенное поражающее

действие на слизистую оболочку желудка и другие органы.

Β-частицы – электроны и позитроны обладают в сотни раз меньшей

ионизирующей способностью, чем α-частицы. Вследствие этого они

распространяются в воздухе до10-20 м, в биоткани – на глубину 5-7 мм, в

дереве – до 2,5 мм, алюминии – до 1 мм. Скорость их распространения

различна и зависит от величины энергии β-частиц.

Одежда человека почти наполовину ослабляет действие β-излучения.

Они практически полностью поглощаются оконными или автомобильными

128

стеклами, бортом автомашины и любым экраном толщиной в несколько

единиц миллиметров. Но при контакте с кожными покровами и попадании

внутрь организма они также опасны, как и α-излучение.

Альфа и бета – распад зачастую сопровождается невидимым

электромагнитным излучением, получившим название гамма-излучения.

Гамма-излучение (γ-излучение), испускаемое ядрами отдельными

порциями, (квантами), представляет собой поток материальных

электрически нейтральных частиц, называемых фотонами, и

распространяется со скоростью света.

Обладая относительно небольшой ионизирующей способностью (в

тысячи раз меньшей альфа-излучения), гамма-излучение распространяется

в воздухе на расстояние в несколько сот метров. Оно свободно проникает

сквозь одежду, тело человека и через значительные толщи материалов.

В зависимости от периода полураспада (времени, в течение которого

распадается половина всех атомов данного радиоактивного изотопа),

различают короткоживущие изотопы, период полураспада которых

исчисляется долями секунды, минутами, часами, сутками, и долгоживущие

изотопы, период полураспада которых от нескольких месяцев до

миллиардов лет.

При оценке воздействия ионизирующих излучений используется

понятие «доза излучения». Доза излучения характеризует энергию

излучений, поглощенную 1 см

вещества или единицей его массы.

Различают экспозиционную, поглощенную и эквивалентную дозы

излучения. Экспозиционная доза – это доза излучения в воздухе. Она

характеризует потенциальную опасность воздействия излучения при

общем и равномерном облучении тела человека.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы, широко

применяемой в медицине и работах по радиационной защите, является

рентген (Р).Внесистемной единицей мощности экспозиционной дозы

(уровня радиации) является рентген в час (Р/ч); производные единицы:

миллирентген в час (мР/ч) – 10

–3

Р/ч, микрорентген в час (мкР/ч) – 10

-6

Р/ч.

Эти единицы широко используются при измерениях в дозиметрических

приборах.

129

Поглощенная доза более точно характеризует воздействие

ионизирующих излучений на биологические ткани. Для характеристики

поглощенной дозы в международной системе единиц (СИ) используется

единица грей (Гр).Внесистемной единицей поглощенной дозы излучения

является рад. Достоинство рада как дозиметрической единицы в том, что

его можно использовать для измерения дозы любого вида излучения в

любой среде.

Однако биологическое действие излучений зависит не только от

поглощенной дозы, но и от того, на какую глубину это излучение может

проникать в биологические ткани. Поэтому для оценки биологического

действия ионизирующих излучений используется эквивалентная доза.

В качестве единицы эквивалентной дозы в системе СИ используется

единица зиверт (Зв). Внесистемной единицей эквивалентной дозы

является бэр ( биологический эквивалент рентгена). Для β- и γ-излучений

1 бэр = 1 рад = 1 Р. Для α-излучения 1 бэр = 20 рад. Для общей оценки

биологического действия ионизирующих излучений при неравномерном

облучении различных участков тела или органов человека введено понятие

«эффективная эквивалентная доза» (Дээд). Величина этой дозы равна

поглощенной дозе излучения данного участка тела (органа), умноженной

на соответствующий коэффициент пересчета: для половых желез – 0,25,

костного мозга и легких – 0,12, щитовидной железы – 0,03 и т.д., все тело –

1,0. Например, доза излучения щитовидной железы в 200 бэр

соответствует Дээд = 200·0,03 = 6 бэр, т.е. данном случае облучение

щитовидной железы дозой 200 бэр эквивалентно биологическому

действию на организм в целом дозы в 6 бэр.

Для сравнения можно указать, что доза излучения при просмотре

телепередачи (4часа в день) составляет 1 мбэр; рентгенографии зубов – 3

бэр, при рентгеноскопии желудка (разовое) – 30 бэр. Допустимые дозы

излучения населения в нормальных условиях от различных источников

неаварийного облучения (естественный природный фон, медицинская

рентгенодиагностика, строительные материалы зданий и др.) – 0,5 бэр/год

(0,06 мбэр/ч). Персонала «радиационных объектов (работников АЭС,

радиологов, рентгенологов и др.) в нормальных условиях – 5 бэр/год;

130

допустимые дозы аварийного облучения населения (разовое) – 10 бэр,

персонала 25 бэр.

Ионизирующее излучение - уникальное явление окружающей среды,

последствия от воздействия которого на организм на первый взгляд

совершенно неэквивалентны величине поглощенной энергии. В настоящее

время распространена гипотеза о возможности существования цепных

реакций, усиливающих первичное действие ионизирующих излучений.

Процессы взаимодействия ионизирующих излучений с веществом

клетки, в результате которых образуются ионизированные и возбужденные

атомы и молекулы, являются первым этапом развития лучевого

поражения. Ионизированные и возбужденные атомы и молекулы в

течение 10

-6

с взаимодействуют между собой, давая начало химически

активным центрам (свободные радикалы, ионы, ионы-радикалы и др.).

Затем происходят реакции химически активных веществ с

различными биологическими структурами, при которых отмечается как

деструкция, так и образование новых, несвойственных для организма

соединений.

На следующих этапах развития лучевого поражения проявляются

нарушения обмена веществ в биологических системах с изменением

соответствующих функций.

Однако следует подчеркнуть, что конечный эффект облучения

является результатом не только первичного облучения клеток, но и

последующих процессов восстановления. Такое восстановление, как

предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено

энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит

деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют

естественный мутационный процесс.

Если принять в качестве критерия чувствительности к

ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки и

ткани организма человека по степени возрастания чувствительности

можно расположить в следующем порядке:

 нервная ткань;

 хрящевая и костная ткань;

 мышечная ткань;

131

 соединительная ткань;

 щитовидная железа;

 пищеварительные железы;

 легкие;

 кожа;

 слизистые оболочки;

 половые железы;

 лимфоидная ткань, костный мозг.

Эффект воздействия источников ионизирующих излучений на

организм зависит от ряда причин. Главными из них принято считать

уровень поглощенных доз, время облучения и мощность дозы, объем

тканей и органов, вид излучения.

Уровень поглощенных доз - один из главных факторов,

определяющих возможность реакции организма на лучевое воздействие.

Однократное облучение собаки у-излучением в дозе 4 - 5 Гр (400–500 рад)

вызывает у нее острую лучевую болезнь; однократное же облучение дозой

0,5 Гр (50 рад) приводит лишь к временному снижению числа лимфоцитов

и нейтрофилов в крови.

Фактор времени в прогнозе возможных последствий облучения

занимает важное место в связи с развивающимися после лучевого

повреждения в тканях и органах процессами восстановления.

Заболевания, вызываемые действием ионизирующих излучений.

Важнейшие биологические реакции организма человека на действие

ионизирующей радиации условно разделены на две группы. К первой

относятся острые поражения, к второй - отдаленные последствия, которые

в свою очередь подразделяются на соматические и генетические эффекты.

Острые поражения. В случае одномоментного тотального

облучения человека значительной дозой (или распределения ее на

короткий срок) эффект от облучения наблюдается уже в первые сутки, а

степень поражения зависит от величины поглощенной дозы.

При облучении человека дозой менее 100 бэр, как правило,

отмечаются лишь легкие реакции организма, проявляющиеся в формуле

крови, изменении некоторых вегетативных функций.

132

При дозах облучения более 100 бэр развивается острая лучевая

болезнь, тяжесть течения которой зависит от дозы облучения. Первая

степень лучевой болезни (легкая) - возникает при дозах 100 - 200 бэр;

вторая (средней тяжести) - при дозах 200 - 300 бэр; третья (тяжелая) - при

дозах 300 - 500 бэр и четвертая (крайне тяжелая) - при дозах более 500 бэр.

Дозы однократного облучения 500 - 600 бэр при отсутствии медицинской

помощи считаются смертельными.

Другая форма острого лучевого поражения проявляется в виде

лучевых ожогов. В зависимости от поглощенной дозы ионизирующей

радиации имеют место реакции I степени (при дозе до 500 бэр), II степени

(до 800 бэр), Ш степени (до 1200 бэр) и IV степени (при дозе выше 1200

бэр). Реакции проявляются в разных формах: от выпадения волос,

шелушения и легкой пигментации кожи (I степень ожога) до язвенно-

некротических поражений и образования длительно незаживающих

трофических язв (IV степень лучевого поражения).

При длительном повторяющемся внешнем или внутреннем

облучении человека в малых, но превышающих допустимые величины

дозах, возможно развитие хронической лучевой болезни.

Отдаленные последствия. К отдаленным последствиям

соматического характера относятся разнообразные биологические

эффекты, среди которых наиболее существенными являются лейкемия,

злокачественные новообразования, катаракта хрусталика глаз и

сокращение продолжительности жизни.

Лейкемия – относительно редкое заболевание. Большинство

радиобиологов считают, что вероятность возникновения лейкемии

составляет 1 - 2 случая в год на 1 млн. населения при облучении всей

популяции дозой 1 бэр.

Злокачественные новообразования. Первые случаи развития

злокачественных новообразований от воздействия ионизирующей

радиации описаны еще в начале XX столетия. Это были случаи рака кожи

кистей рук у работников рентгеновских кабинетов.

Сведения о возможности развития злокачественных

новообразований у человека пока носят описательный характер, хотя в

133

ряде экспериментальных исследований на животных были получены

некоторые количественные характеристики.

Развитие катаракты наблюдалось у лиц: переживших атомные

бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки; у физиков, работавших на

циклотронах; у больных, глаза которых подвергались облучению с

лечебной целью. Одномоментная катарактогенная доза ионизирующей

радиации, по мнению большинства исследователей, составляет около 200

бэр. Скрытый период до появления первых признаков развития поражения

обычно составляет от 2 до 7 лет.

Сокращение продолжительности жизни в результате воздействия

ионизирующей радиации на организм обнаружено в экспериментах на

животных (предполагают, что это явление обусловлено ускорением

процессов старения и увеличением восприимчивости к инфекциям).

Продолжительность жизни животных, облученных дозами близкими к

летальным, сокращается на 25 - 50% по сравнению с контрольной группой.

При меньших дозах срок жизни животных уменьшается на 2-4 % на

каждые 100 рад.

Достоверных данных о сокращении сроков жизни человека при

длительном хроническом облучении малыми дозами до настоящего

времени не получено.

По мнению большинства радиобиологов, сокращение

продолжительности жизни человека при тотальном облучении находится в

пределах 1 - 15 дней на 1 бэр.

Регламентация облучения и принципы радиационной

безопасности. Облучения людей в

РФ регламентируют: СП 2. 6. 1. 758-99,

«Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)»; «Основные санитарные

правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ–99), СП

2.6.1.799 – 99». Основные дозовые пределы облучения и допустимые

уровни устанавливают для следующих категорий облучаемых лиц:

 персонал - лица, работающие с техногенными источниками

(группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия

(группа Б);

 население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их

производственной деятельности.

134

Для указанных категорий облучаемых предусматриваются три

класса нормативов:

 основные дозовые пределы (предельно допустимая доза - для

категории А, предел дозы - для категории Б);

 допустимые уровни (допустимая мощность дозы, допустимая

плотность потока, допустимое содержание радионуклидов в критическом

органе и др.);

 контрольные уровни (дозы и уровни), устанавливаемые

администрацией учреждения по согласованию с Госсанэпиднадзором на

уровне ниже допустимого.

Основные дозовые пределы установлены для трех групп

критических органов (наименее дифференцированные ткани,

характеризующиеся интенсивным размножением клеток).

К первой группе критических органов относятся гонады, красный

костный мозг и все тело, если тело облучается равномерным излучением.

Ко второй группе - все внутренние органы, эндокринные железы (за

исключением гонад), нервная и мышечная ткань и другие органы, не

относящиеся к первой и третьей группам. К третьей группе - кожа, кости,

предплечья и кисти, лодыжки и стопы.

В НРБ-99 в качестве основных дозовых пределов используется

эффективная доза. Основные дозовые пределы облучения лиц из персонала

и населения установлены без учета доз от природных и медицинских

источников ионизирующего излучения, а также доз в результате

радиационных аварий. Регламентация указанных видов облучения

осуществляется специальными ограничениями и условиями.

Помимо дозовых пределов облучения НРБ-99 устанавливают

допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от

техногенных источников, а также допустимые уровни общего

радиоактивного загрязнений рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и

средств индивидуальной защиты.

Соблюдение установленных норм облучения и обеспечение

радиационной безопасности персонала предопределяются комплексом

многообразных защитных мероприятий, зависящих от конкретных условий

135

работы с источниками ионизирующих излучений, и в первую очередь от

типа (закрытого или открытого) источника излучения.

Защитные мероприятия, позволяющие обеспечить радиационную

безопасность при применении закрытых источников, основаны на знании

законов распространения ионизирующих излучений и характера их

взаимодействия с веществом. Главные из них следующие:

 доза внешнего облучения пропорциональна интенсивности

излучения и времени воздействия;

 интенсивность излучений от точечного источника

пропорциональна количеству квантов или частиц, возникающих в нем за

единицу времени, и обратно пропорциональна квадрату расстояния;

 интенсивность излучения может быть уменьшена с помощью

экранов.

Из этих закономерностей вытекают основные принципы

обеспечения радиационной безопасности:

 уменьшение мощности источников до минимальных величин

("защита количеством");

 сокращение времени работы с источниками ("защита временем");

 увеличение расстояния работающих от источников ("защита

расстоянием");

 экранирование источников излучения материалами,

поглощающими ионизирующие излучения ("защита экранами").

Гигиенические требования по защите персонала от внутреннего

переоблучения при использовании открытых источников ионизирующего

излучения определяются сложностью выполняемых операций при

проведении работ. Вместе с тем главные принципы защиты остаются

неизменными К ним относятся:

 использование принципов защиты, применяемых при работе с

источниками излучения в закрытом виде;

 герметизация производственного оборудования для изоляции

процессов, которые могут быть источниками поступления радиоактивных

веществ во внешнюю среду;

 мероприятия планировочного характера;

136

 применение санитарно-технических устройств и оборудования,

использование защитных материалов; использование средств

индивидуальной защиты и санитарная обработка персонала;

 выполнение правил личной гигиены.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое ионизирующее излучение?

2. Что понимают под поглощенной, экспозиционной и

эквивалентной дозами?

1. Каковы современные представления о биологическом действии

ионизирующих излучений?

2. Назовите основные виды лучевых поражений, развивающихся

при воздействии ионизирующих излучений.

3. Укажите принципы обеспечения радиационной безопасности

персонала при применении закрытых и открытых источников излучения.

137