Глава 6. Основные принципы нормирования и нормы радиационной безопасности.

C первых же дней применения рентгеновских лучей и радиоактивных веществ стало очевидным их возможное вредное воздействие на организм. Уже через год после открытия Х-лучей в научной и клинической литературе появились описания многих десятков случаев, когда у пациентов и особенно исследователей появлялись лучевые поражения кожи в виде эпиляций (выпадения волос), эритем и даже некроза. 3 июня 1901 года Анри Беккерель на протяжении 6 часов носил в кармане жилета ампулу с радием и получил ожог - эритема, а потом и долго незаживающая язва. В 1902 году был зарегистрирован первый случай возникновения лучевого рака кожи, а общее число зарегистрированных профессиональных поражений кожи достигло к этому времени 172 случаев. Первые исследователи радиоактивных веществ и рентгеновского излучения часто становились и жертвами новой, ранее неизвестной лучевой болезни. От нее умер К. Рентген и М. Кюри и многие десятки других исследователей. С этого момента стали вводиться первые меры предосторожности — слабый прообраз современной системы радиационной безопасности.

Для выработки рекомендаций по обеспечению радиационной безопасности человека и окружающей среды необходимо выяснить механизмы возникновения неблагоприятных последствий действия радиации на отдельные биологические объекты и популяции, оценить характеристики естественного фонового излучения, в котором проходило зарождение и эволюция живых организмов, провести анализ последствий воздействия различных доз радиации на человеческую популяцию и сформулировать критерии приемлемости радиационных технологий, используемых для удовлетворения потребностей человека.

§ 6.1. Биологические эффекты радиационного воздействия.

По данным НКДАР ООН в основе биологического действия ионизирующих излучений лежат физико-химические процессы, возникающие в молекулах клетки и окружающем ее субстрате. Основным актом взаимодействия ионизирующих излучений с клетками и тканями организма является ионизация, при которой происходит отрыв электронов от атомов, возникают возбужденные атомы, молекулы, появляются свободные радикалы, вызывающие различные реакции в организме. Меняются биохимические процессы, нарушается структура клеточных элементов, подавляется течение ферментативных процессов, прекращается или замедляется рост тканей, наступает гибель клеток.

6.1.1. Детерминированные соматические поражения.

Действие радиации на живые клетки может привести к гибели некоторых из них или модификации других. Многие органы и ткани не чувствительны к потере даже большого числа клеток. Однако, если потери достаточно велики, это может привести к нарушению работы органа и всего организма, что в итоге может закончиться смертельным исходом. Такие эффекты могут наблюдаться у организмов, подвергающихся облучению в дозах, превышающих некоторое пороговое значение. Такое проявление действия радиации при дозах, превышающих некоторое пороговое значение, относится к детерминированным соматическим поражениям, и, следовательно, их можно определить, как повреждение клеточной популяции, характеризующееся порогом дозы излучения, тяжесть развития которого увеличивается при увеличении дозы. Это поражение имеет также название «реакция ткани». Следует отметить, что тяжесть поражения организма зависит от того, получает ли организм одну и ту же дозу сразу — в течение нескольких минут или часов (острое облучение) или в несколько приемов (дробное, пролонгированное облучение) или в течение месяцев или лет (хроническое облучение). Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения за счет процесса репарации поврежденных клеток, поэтому организм лучше переносит серию мелких доз и, тем более, хроническое облучение, нежели суммарную дозу облучения, полученную за один прием. Тем не менее, если доза облучения достаточно велика, облученный человек погибнет.

Очень большие поглощенные дозы облучения порядка 100 Гр, которые имели место при ядерных взрывах в Хиросиме и Нагасаки, при аварийных ситуациях на ядерных объектах вызывают настолько сильное поражение центральной нервной системы, что смерть наступает в течение нескольких часов или дней.

При поглощенных дозах на организм в десятки грей поражение центральной нервной системы может оказаться не настолько серьезным, чтобы сразу привести к летальному исходу, но человек все равно погибнет через одну-две недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте.

При поглощенных дозах от 5 до 10 грей может не произойти серьезных повреждений желудочно-кишечного тракта, и тем не менее смерть наступает в течение месяца с момента облучения, главным образом, из-за разрушения клеток красного костного мозга — основного компонента кроветворной системы организма.

При воздействии на организм поглощенной дозы 3-5 Гр возникает тяжелая лучевая болезнь с резким нарушением кроветворной функции костного мозга и других органов, при которой в течение одного-двух месяцев погибает без специального лечения половина облученных.

При поглощенных дозах 1-2 грея возникает легкая или средней тяжести лучевая болезнь, при которой все облученные могут быть спасены и даже со временем полностью вылечены.

При поглощенных дозах в десятые доли грея общего облучения лучевая болезнь, как правило, не возникает, а происходящие функциональные изменения в системе кроветворения имеют временный проходящий характер. При меньших дозах они вообще не регистрируются.

Приведенные случаи нарушений в организме относятся к категории детерминированных эффектов действия радиации и они четко демонстрируют степеь поражения организма от величины поглощенной дозы.

Гораздо лучше и в гораздо большей степени переносит организм локальные облучения, хотя при этом важно, какой орган или система оказались в поле облучения и какая на них воздействовала доза. Органы и ткани человеческого организма обладают разной радиочувствительностью и способностью переносить большие дозы радиации.

Наиболее чувствительны к радиации репродуктивные органы, особенно семенники у мужчин. Однократное облучение семенников при поглощенной дозе всего лишь в 0,1 Гр приводит к временной стерильности мужчин, а поглощенные дозы свыше 2 Гр могут вызвать постоянную стерильность. Яичники женщины гораздо менее чувствительны к действию радиации, но однократная поглощенная доза 3 Гр и в них вызывает стерильность, хотя дробные дозы они могут перенести гораздо большие, сохраняя функцию к деторождению.

Высокой радиочувствительностью обладает хрусталик глаза. Даже накопленная за 10-20 лет весьма вероятная профессиональная поглощенная доза свыше 0,5 Гр приводит к увеличению плотности и помутнению хрусталика.

Но самым радиочувствительным оказался плод, находящийся в утробе матери между восьмой и пятнадцатой неделями беременности. В этот период в нем формируется кора головного мозга и существует большой риск того, что в результате облучения матери (например, при некоторых видах рентгеновского обследования) родится умственно отсталый ребенок.

Дети гораздо более чувствительны к действию радиации, чем взрослые. Это относится как ко всему организму, так и, особенно, к отдельным органам. Так, сравнительно небольшие поглощенные дозы, применяемые в лучевой терапии, могут замедлить или вовсе остановить у них рост костей, что приводит к развитиям аномалий скелета. Чем меньше ребенок, тем больше подавляется рост костей. Такое же облучение мозга может вызвать потерю памяти, развитие слабоумия. У взрослых эти эффекты не возникают.

Многие органы взрослого человека переносят без существенных изменений весьма большие лучевые нагрузки в среднем за месяц: легкие до 10 Гр; почки до 20 Гр; печень до 40 Гр; мочевой пузырь до 55 Гр; зрелая хрящевая ткань до 70 Гр.

К счастью, человеку с представленными выше поглощенными дозами приходится сталкиваться только в чрезвычайных радиационных ситуациях или при лучевой терапии, когда, как правило, с целью сохранения жизни и здоровья пациента, у него направленным излучением выжигают опухоль или другие нежелательные образования.

Гораздо большее значение для большинства населения имеют малые дозы радиации, действие которых проявляется в виде стохастических поражений.