Радиационный фактор. Его роль в формировании экологии и здоровья человека.

Карточка 1

Современная наука убедительно показала, что действие радиации на человека может быть смертельно опасным, при больших дозах вызывая серьезнейшие поражения тканей, а при малых – возникновение онколо­гических заболеваний и генетических дефектов, проявляющихся у по­следующих поколений лиц, подвергшихся облучению.

ПОНЯТИЯ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРА

Ионизирующим излучением называется любое излучение (кроме УФ и видимой части спектра), которое приводит к образованию электричес­ких зарядов различных знаков. Иными словами, ионизирующее излуче­ние является потоком частиц и квантов, способных прямо или косвенно вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом объекте. В жи­вых организмах ионизирующая радиация приводит к разрыву химичес­ких связей молекул, и тем самым вызывает биологически важные изме­нения.

Процесс спонтанных превращений ядер атомов, сопровождающий­ся ионизирующим излучением, называется радиоактивностью. Само явление характеризуется радиоактивным распадом, на скорость тече­ния которого не оказывают никакого воздействия изменения температу­ры и давления, наличие электрического и магнитного полей, вид хими­ческого соединения данного радиоактивного элемента и его агрегатное состояние.

Все процессы происходят при участии радионуклидов, которые явля­ются радиоактивными атомами с определенным массовым числом и атом­ным номером. Радионуклиды элемента называются его изотопом.

Мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном электрическом состоянии в данный момент времени, называется активностью (А). Единицей активности является Беккерель (Бк). Использовавшаяся ранее внесистемная единица активности (Ки) составляет 3.7´10¹⁰ Бк.

Ниже ознакомимся с некоторыми терминами и определениями, кото­рые применяются в соответствии с «Нормами радиационной безопаснос­ти» (НРБ-99) СП 2.6.1.758-99.

К ним, в частности, относятся:

• активность минимально значимая (МЗА) – активность открытого источника ионизирующего излучения в помещении или на рабочем мес­те, при превышении которой требуется разрешение органов Госсанэпиднадзора на использование этих источников, если при этом также превы­шено значение минимально значимой удельной активности;

• активность минимально значимая удельная (МЗУА) – удельная активность открытого источника ионизирующего излучения в помеще­нии или на рабочем месте, при повышении которой требуется разрешение органов Госсанэпиднадзора на использование этого источника, если при этом также превышено значение минимально значимой активности.

• группа критическая – группа лиц из населения не менее 10 человек, однородная по одному или нескольким признакам (полу, возрасту, соци­альным или профессиональным условиям, месту проживания, рациону питания), которая подвергается наибольшему радиационному воздействию по данному пути облучения от данного источника излучения;

• источник излучения природный – источник ионизирующего излу­чения природного происхождения, на который распространяется действие настоящих Норм и Правил;

• источник излучения техногенный – источник ионизирующего из­лучения, специально созданный для его полезного применения или явля­ющийся побочным продуктом этой деятельности;

• население – все лица, включая персонал вне работы с источниками ионизирующего излучения;

• облучение – воздействие на человека ионизирующего излучения;

• облучение природное – облучение, которое обусловлено Природны­ми источниками излучения;

• облучение производственное – облучение работников от всех техногенных и природных источников ионизирующего излучения в процессе производственной деятельности;

• облучение профессиональное – облучение персонала в процессе его работы с техногенными источниками ионизирующего излучения;

• облучение техногенное – облучение от техногенных источников, как в нормальных, так и в аварийных условиях, за исключением медицинс­кого облучения пациентов;

• радиационная безопасность населения – состояние защищеннос­ти настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоро­вья воздействия ионизирующего излучения;

• риск радиационный – вероятность возникновения у человека или его потомства какого-либо вредного эффекта в результате облучения.

Радиоактивные явления, происходящие в природе, называются ес­тественной радиоактивностью; аналогичные процессы, происходящие в искусственно полученных веществах – искусственной радиоактив­ностью.

Данные процессы участвуют в формировании радиационного фона (РФ). Под РФ принято понимать ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, а также от искусст­венных радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельнос­ти человека. РФ воздействует на все население земного шара, имея относительно постоянный характер. РФ обусловлен факторами окружаю­щей среды и не включает облучение лиц, работающих с источниками ионизирующего излучения, облучение в диагностических и лечебных целях и др.

Различают:

1. естественный (природный) радиационный фон (ЕРФ);

2. технологически измененный естественный радиационный фон (ТИЕРФ);

3. искусственный радиационный фон (ИРФ).

Естественный радиационный фон (ЕРФ) является основным ком­понентом радиационного фона и представляет собой ионизирующее из­лучение, действующее на человека на поверхности Земли, от природных источников космического и земного происхождения. Основную часть облучения население земного шара получает именно от естественных источников радиации. Ионизирующее излучение от источников естествен­ного облучения подразделяется на внешнее и внутреннее по отношению к человеку. При внешнем облучении радиоактивные вещества могут на­ходиться вне организма и облучать его снаружи, а при внутреннем – по­падают в организм с воздухом, водой и пищей. В свою очередь, природ­ные источники ионизирующего излучения, формирующие ЕРФ, подразделяются на:

• внешние источники внеземного происхождения (космическое излу­чение);

• внешние источники земного происхождения (радионуклиды земной коры, воды, воздуха);

• внутренние источники, т.е. радионуклиды естественного происхож­дения, содержащиеся в организме.

Уровень ЕРФ зависит от климато-географических особенностей тер­ритории проживания, а также использования некоторых стройматериа­лов, видов топлива, герметизации помещений и т.д.

В последние десятилетия, кроме ЕРФ, заслуживает внимания по сво­ему вкладу в дозу облучения человека уровень технологически изме­ненного естественного радиационного фона (ТИЕРФ).

ТИЕРФ представляет собой ионизирующее излучение от природных источников, претерпевающих определенные изменения в результате дея­тельности человека.

Примером такого рода излучений могут быть:

• добыча полезных ископаемых;

• добыча, использование и выброс в окружающую среду продуктов сгорания органического топлива;

• изготовление и использование минеральных удобрений;

• изготовление и использование строительных материалов;

• авиационные перелеты;

• курение.

Искусственный радиационный фон (ИРФ) представляет собой излу­чение, обусловленное рассеянными в биосфере искусственными радио­нуклидами. Он формируется за счет:

• объектов атомного цикла (добыча, переработка и захоронение ра­диоактивного сырья и отходов);

• работа АЭС и АЭУ;

• использование рентгено-радиоизотопной диагностики и лечения;

• применение бытовых приборов (телевизоры, электронные приборы, наручные часы и т.д.);

• радиоактивные выпадения вследствие испытаний ядерного оружия. Следует отметить, что данные ионизирующие излучения увеличивают ЕРФ всего на 1-3%. Таким образом, можно сказать, что решающий вклад в популяционную и индивидуальную дозу облучения вносят ЕРФ, ТИЕРФ, в основном, за счет пребывания в зданиях, а также рентгеноло­гические и радиоизотопные диагностические исследования.

Как известно, для организма опасен не сам фон, а доза полученного облучения, так как именно она определяет количество образовавшихся ионов и, соответственно, неблагоприятные последствия для человека. Число используемых характеристик и единиц измерения излучения дол­жно быть строго определенным и оправданным, чтобы сделать возмож­ным практическое сопоставление радиационных эффектов. Наиболее четко эта задача решена в Нормах радиационной безопасности (НРБ-99).

В данном документе представлено, что величина энергии ионизирую­щего излучения, переданная веществу, называется дозой поглощения (Д). В единицах СИ поглощенная доза измеряется в Джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг) и имеет специальное название-Грей (Гр). Использо­вавшаяся ранее внесистемная единица рад равна 0.01 Гр.

Средняя поглощенная доза в определенном органе или ткани челове­ческого тела называется дозой в органе или ткани (Дт).

Установлено, что биологическое действие одинаковых доз различно­го вида излучений (a-, b-, g- и т.д.) на организм неодинаково.

Эффект лучевого воздействия на организм зависит не только от по­глощенной дозы и ее фракционирования во времени, но и в значительной степени от пространственного распределения поглощенной энергии, ко­торое характеризуется линейной передачей энергии (ЛПЭ) или удельной ионизацией излучения. Чем выше удельная ионизация, тем больше коэф­фициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества (КК-Q). ОБЭ (КК) показывает, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения боль­ше, чем рентгеновского или g-излучения при одинаковой поглощенной дозе в тканях. ОБЭ определяется как отношение доз данного и стандарт­ного излучений для получения одинакового эффекта:

ОБЭ (КК)= Доза рентгеновского излучения (180-250 кэВ)

Поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения,

вызывающая такой же эффект

Величина ОБЭ (КК-Q) в определенной степени зависит от физичес­ких и биологических факторов, выражающихся в целом характеристи­кой линейной передачи энергии (ЛПЭ).

Для выработки общей основы, позволяющей сравнивать все виды ионизирующих излучений в отношении возможного возникновения вред­ных эффектов от облучения, вводится понятие дозы эквивалентной (Н_T,R).

Доза эквивалентная (Н_T,R) – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для дан­ного вида излучения:

Н_T,R =W_R rD_T,R,

где D_T,R – средняя поглощенная доза в органе или ткани Т, а W_R – взвешивающий коэффициент для излучения R.

При воздействии различных видов излучения с различными взвеши­вающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения:

H_T=S H_T,R

Единицей эквивалентной дозы является Зиверт (Зв). Учитывая, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие, то для оценки используется также доза эффективная (Е).

Доза эффективная (Е) – величина, используемая как мера риска воз­никновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

E=S W_T´ H_T

где Н_T – эквивалентная доза в органе или ткани Т, а Wт – взвешиваю­щий коэффициент для органа или ткани Т.

Единица эффективной дозы – Зиверт (Зв).

Взвешивающие коэффициенты для ткани и органов при расчете эффективной дозы (Wт) – множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чув­ствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации:

Гонады 0.20

Костный мозг (красный) 0.12

Толстый кишечник 0.12

Легкие 0.12

Желудок 0.12

Мочевой пузырь 0.05

Грудная железа 0.05

Печень 0.05

Пищевод 0.05

Щитовидная железа 0.05

Кожа 0.01

Клетки костных поверхностей 0.01

Остальное 0.05*

* При расчетах необходимо учитывать, что «остальное» включает надпочеч­ники, головной мозг, экстраторакальный отдел органов дыхания, тонкий кишеч­ник, почки, мышечную ткань, поджелудочную железу, селезенку, вилочковую железу и матку. В тех исключительных случаях, когда один из перечисленных органов или тканей получает эквивалентную дозу, превышающую самую большую дозу, получен­ную любым из 12 органов или тканей, для которых определены взвешивающие коэф­фициенты, следует приписать этому органу или ткани взвешивающий коэффици­ент, равный 0.025, а оставшимся органам или тканям из рубрики «остальное» приписать суммарный коэффициент, равный 0.025.

В медицине и радиобиологии доза эффективная рассматривается как полный показатель риска для здоровья, обусловленного воздействием ионизирующего излучения любой продолжительности, независимо от вида и энергии излучения. При этом определяются эффекты излучения де­терминированные и эффекты излучения стохастические.

Эффекты излучения детермированные – клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучени­ем, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше – тяжесть эффекта зависит от дозы.

Эффекты излучения стохастические – вредные биологические эф­фекты, вызванные ионизирующим излучением, не имеющие дозового порога возникновения, вероятность возникновения которых пропорцио­нальна дозе и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы.

Выше рассмотренные понятия описывают только индивидуально по­лучаемые дозы. Однако для решения гигиенических и экологических задач, связанных с развитием популяций и проведения долгосрочных эк­спертных оценок по формированию здоровья населения и факторного влияния среды на организм, необходимо использовать показатели, ха­рактеризующие эффект воздействия ионизирующих излучений на груп­пы населения.

Доза эквивалентная (Нт(t)) или эффективная (Е(t)), ожидаемая при внутреннем облучении – доза за время т, прошедшее после поступ­ления радиоактивных веществ в организм:

Нт(t)= Нт(t)dt, (t₀+t)/t₀

Е(t)= -WтrНт(t),

где t₀ – момент поступления, а Нт(t) – мощность эквивалентной дозы к моменту времени t в органе или ткани Т.

Когда t не определено, то его следует принять равным 50 годам для взрослых и (70- t₀) – для детей.

Доза эффективная (эквивалентная) годовая – сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облу­чения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же год.

Единица годовой эффективной дозы – Зиверт (Зв).

Доза эффективная коллективная – мера коллективного риска воз­никновения стохастических эффектов облучения; она равна сумме ин­дивидуальных эффективных доз. Единица эффективной коллективной дозы – человеко-зиверт (чел.-Зв).

Доза предотвращаемая – прогнозируемая доза вследствие радиаци­онной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприя­тиями.

Структура коллективных доз облучения населения России складыва­ется из следующих основных источников:

• природные источники ионизирующего излучения – радон и долго-живущие продукты распада радона – ДПР (вклад в коллективную дозу – 56%, космическое излучение – 14%, всего – 70%);

• медицинские источники ионизирующего излучения (рентгенодиаг­ностика и радионуклидная диагностика, всего – 29%);

• техногенные источники ионизирующего излучения (всего – 1%).

Дата добавления: 2015-07-12