3.3.1. Радиационные поражения

Энергия, излучаемая РВ, поглощается окружающей средой. В результате воздействия ионизирующего излучения (ИИ) на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы.

Основными поражающими факторами радиационных аварий являются:

• воздействие внешнего облучения (гамма- и рентгеновского; бета- и гамма- излучения; гамма-нейтронного излучения и др);

• внутреннее облучение от попавших в организм человека РВ (радионуклидов с альфа- и бета- излучением);

• комбинированное воздействие как радиационных, так и нерадиационных факторов (механическая травма, ожоги и др.).

Поглощенная энергия от различных видов ИИ вызывает ионизацию атомов и молекул вещества, в результате чего молекулы и клетки ткани разрушаются. Ионизация является одним из основных звеньев в биологическом действии излучений.

Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод; вода (Н₂О)- под воздействием излучения расщепляется на водород Н и гидроксидную группу ОН, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный окисел НО₂ и перекись водорода Н₂О₂. Эти вещества являются сильными окислителями и вступают в реакцию с белковыми веществами организма, окисляя и разрушая их, что влечет за собой нарушение обмена веществ и возникновение токсических продуктов – радиотоксинов, т.е. веществ, оказывающих поражающее действие. В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и от индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут обратимыми и необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма. Любой вид ИИ вызывает биологические изменения в организме как при внешнем облучении (источник находится вне организма), так и при внутреннем облучении (РВ попал во внутрь организма с водой, с пищей, через раны и слизистые оболочки).

Биологический эффект ИИ зависит от величины суммарной дозы и времени воздействия излучения, от вида излучения, размеров облучаемой поверхности, радиочувствительности тех или иных органов и индивидуальных особенностей организма.

Энергию любого вида излучения, поглощенную 1г вещества, принято называть поглощенной дозой, а единицу поглощенной дозы – радом (рад), он равен 100 эрг/г, в системе СИ – джоуль/кг (Дж/кг) или Грей (Гр).

Связь между единицами измерения поглощенной дозы: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 10⁴ эрг/г.

В настоящее время для оценки радиационной опасности хронического облучения различных видов ИИ введено понятие “эквивалентная доза”.

Эквивалентная доза – доза любого вида излучения в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза эталонного рентгеновского или гамма-излучения (Д_эк.) Она равна:

Д_экв. = Д_п * ВК_ии (Зиверт (Зв) или бэр).

где Д_п – поглощенная доза (Гр. или рад.); ВК_ии – взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения: гамма-излучение, бета-излучение = 1; альфа-излучение = 20, нейтроны с различной энергией от - 5 до 20.

При однократном облучении всего тела человека (до 4 суток) возможны следующие биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения:

до 25 рад – видимых нарушений нет;

25-50 рад – возможны изменения в крови;

50-100 рад – изменения в крови, нормальное состояние трудоспособности нарушается;

100-200 рад – нарушение нормального состояния, возможна потеря трудоспособности; лучевая болезнь /первая степень/;

200-400 рад – потеря трудоспособности, возможен смертельный исход; лучевая болезнь второй степени;

400-600 рад – смертельные случаи до 50%, лучевая болезнь третьей степени;

600 рад и более – смертельные случаи достигают 100%, лучевая болезнь четвертой степени.

Наружное облучение альфа- и бета-частицами менее опасно, так как они имеют небольшую величину пробега в ткани (от 40 мк до 1,5 мм) и не достигают кроветворных и других органов. При внешнем облучении необходимо учитывать нейтронное и гамма-облучения, которые проникают в ткани на большую глубину и разрушают ее.

Индивидуальные особенности организма человека проявляются лишь при небольших поглощенных дозах. Чем человек моложе, тем выше его чувствительность к облучению, особенно высока она у детей. Взрослый человек в возрасте 25 лет и старше наиболее устойчив к облучению.

При попадании РВ внутрь организма поражающее действие оказывают в основном альфа-источники, а затем - бета- и гамма-источники, т.е. в обратной наружному облучению последовательности. РВ могут попасть внутрь организма при вдыхании воздуха, зараженного радиоактивными элементами, с зараженной пищей или водой и через кожу, а также при заражении ран.

Опасность радиоактивных элементов, попавших тем или иным путем в организм человека, тем больше, чем выше их активность, которая определяется числом атомов, распадающихся в единицу времени. Единицей активности является кюри (Ки).

Кюри – это такое количество РВ, в котором происходит 37 миллиардов распадов атомов за 1с.

Чем больше период распада радиоизотопов, тем больше весомое количество его соответствует 1 Ки. Например, одному кюри равен 1г радия-226 (Т_1/2 = 1590 лет), или 1мг кобольта-60 (Т_1/2 = 5 лет), или 570 кг урана –235 (Т_1/2 = 880 миллионов лет), или 16 г плутония-239 (Т_1/2 = 24 тыс. лет).

Активность в ряде случаев измеряют в милликюри (мКи) = 10^-3 Ки и микрокюри (мкКи) = 10^-6 Ки. В системе СИ за единицу активности принят беккерель (Бк). Это такое количество РВ, в котором происходит 1 расп/с.

Степень опасности зависит также от скорости выведения вещества из организма. Если радиоизотопы, попавшие внутрь организма, однотипны с элементами, которые потребляются человеком с пищей (натрий, хлор, калий и др.), то они не задерживаются на длительное время в организме, а выделяются вместе с ними.

Инертные радиоактивные газы (аргон, ксенон, криптон и др.), попавшие через легкие и кровь, не являются соединениями, входящими в состав ткани. Поэтому они со временем полностью удаляются из организма.

Некоторые РВ, попадая в организм, распространяются в нем более или менее равномерно (цезий-137), другие концентрируются в отдельных внутренних органах. В щитовидной железе – йод-131, в костной ткани - источники альфа-излучения – радий, уран, плутоний; бета-излучения – стронций и иттрий; гамма-излучения – цирконий. Эти элементы, химически связанные с костной тканью, очень трудно выводятся из организма, особенно такой долгоживущий изотоп, как стронций – 90 (Т_1/2 = 29 лет). Оседают РВ в печени, селезенке, почках и некоторых других органах.

Вследствие различного оседания РВ в органах и тканях происходит их облучение, что приводит к возникновению различных по своему характеру патологических процессов, онкологических заболеваний, лучевой болезни.

Попадание РВ на кожные покровы может вызывать радиационные ожоги. Поражение развивается в несколько стадий: ранняя стадия, скрытый период, период острого воспаления и период восстановления.

Ранняя реакция проявляется через несколько часов после попадания РВ в виде покраснения кожи. Затем покраснение исчезает и наступает скрытый период, когда никаких внешних признаков не наблюдается. Период острого воспаления вновь начинается с покраснения кожи, затем образуются пузырьки, наполненные прозрачной жидкостью. Пузырьки самопроизвольно вскрываются, и на их месте, если поражение сильное, образуются долго незаживающие раны (от 2 до 12 месяцев).

Тяжелые поражения характеризуются изменением формы ногтей, волосяных гнезд, ногти легко ломаются.

К числу местных радиационных поражений относится также лучевая катаракта.

Любой вид ИИ оказывает вредное не только соматическое, но и генетическое действие на человека.

Согласно современным представлениям, гены, находящиеся в клетках ткани человека, являются материальными носителями определенных наследственных признаков и определяют все унаследованные черты человека. На развитие каждого индивидуума влияют генотип и окружающая среда.

При воздействии ИИ на любой живой организм гены подвергаются мутациям, которые в отличие от естественных мутаций называются наведенными (радиацией). Число наведенных мутаций под действием ИИ прямо пропорционально поглощенной дозе излучения. Мутации почти всегда вредны для жизни, развития и воспроизводства новых поколений.

Итак, ионизация и возбуждение атомов и молекул ткани человека обусловливают специфику поражающего действия ИИ. Также известны следующие особенности биологического действия этих излучений:

1. Действия ИИ на организм не ощущаются человеком.У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ИИ. Поэтому человек может получить смертельную поглощенную дозу излучения, проглотить, вдохнуть РВ без всяких первичных ощущений.

2. Видимые поражения кожного покрова, недомогания, характерные для лучевого заболевания, проявляются не сразу, а спустя некоторое время.

3. Суммирование доз происходит скрыто. Если человек систематически подвергается облучению и в его организм систематически попадают РВ, то со временем дозы суммируются, что неизбежно приводит к необратимым соматическим или генетическим изменениям как в организме самого облучаемого, так и в организмах его потомков.

Таковы краткие сведения о радиационных поражениях, их характере и внешних признаках. Как видно, они таят в себе большую опасность для человека, и не только для него самого, но и для его потомков. Поэтому предупреждение лучевых поражений, защита от них является очень важной задачей.