Основні характеристики іонізуючих випромінювань (ів)

Система одиниць вимірювання	Експозиційна доза фотонного випромінювання, X = ,S m Повітря (S–радіоактивне джерело)	Поглинута доза іонізуючого випромінювання, D = , S m Нежива речовина	Еквівалентна доза іонізуючого випромінювання, H = , S m Людина	Активність нуклідав радіактивному джерелі A = – S	Потужність: а) експозиційної дози = , A / кг; (ампер на кілограм) В системі СГС –мкР/год. б) поглиненої дози = , Гр / с ; в) еквівалентної дози = , Зв / с
СІ	Кулон / кг (Кл / кг)	Грей 1 Гр = 1 Дж / кг	Зіверт 1 Зв = 1 Дж / кг	1 Бекерель 1 Бк = 1 ядерне перетворення за одну секунду	Пояснення: Відміна живої біосистеми від звичайних речовин в поглинанні ІВ пов’язана з введенням радіаційного зважуючого фактору –wr, який,відповідно НРБУ-97, характеризує інтенсивність біологічної дії конкретного ІВ: а) wr=20 (); б) wr=5 – 20 (і потік нейтронів); в) wr=1(). Тоді: H =wrD
СГС	Рентген (Р)	1 рад 1рад = 1 ерг / г (рад – абревіатура від англ. “theradiation ofabsorbeddose”)	1 бер 1бер = 1 ерг / г (бер – “біологічний еквівалент рентгена”)	1 Кюрі 1 Кu = 3,7 1010 Бк (актіврозпаду нукліда водну секунду)
Співвідношення одиниць вимірювання	1Р = 2,58 10-4 Кл/кг 1Р = 87,7 рад	1 Гр = 100 рад 1 рад = 0,01 Гр	1 Зв = 100 бер 1 бер = 0,01 Зв	1 Бк = 2, 703 10-11 Кu

_______________________________________________________________________________ 11.Біологічний вплив іонізуючого випромінювання.

Механізм взаємодії випромінювання з речовиною залежить від властивостей середовища, виду та енергії випромінювання.

Вивчення дії випромінювання на організм людини визначило наступні особливості:

• дія ІВ на організм невідчутна людиною. У людей відсутній орган почуття, що сприймає іонізуючі випромінювання. Тому людина може проковтнути чи вдихнути радіоактивну речовину без усяких первинних відчуттів. Дозиметричні прилади є як би додатковим органом почуттів, призначеним для сприйняття ІВ;

• висока ефективність поглиненої енергії. Мала кількість поглиненої енергії випромінювання може викликати глибокі біологічні змінив організмі;

• різні органи живого організму мають свою чутливість до опромінення. При щоденному впливі дози 0,002-0,005 Гр вже настаютьзміни в крові;

• наявність прихованого чи інкубаційного періоду прояву дії іонізуючого випромінювання. Цей період часто називають періодом удаваного благополуччя. Тривалість його скорочується зі збільшеннямдози;

• дія малих доз може підсумовуватися чи накопичуватися. Цейефект називається кумуляцією;

• вилив опромінювання може проявлятися безпосередньо на живому організмі у вигляді миттєвих уражень (соматичний ефект), черездеякий час у вигляді різноманітних захворювань (соматично-стохастичний ефект), а також на його потомстві (генетичний ефект);

• не кожен організм у цілому однаково реагує на опромінення.

Іонізуюче випромінювання, впливаючи на живий організм, викликає в ньому ланцюг зворотних і незворотних змін, що призводять до тих чи інших біологічних наслідків, залежно від виду, рівня опромі­нення, часу дії, розміру поверхні, яка опромінюється, та властивостей організму. Первинним етапом - спусковим механізмом, що ініціює різноманітні процеси в біологічному об'єкті, є іонізація і порушення молекулярних зв'язків. У результаті впливу ІВ порушується нормаль­ний плин біохімічних процесів і обмін речовин, блокується ділення клітин та процеси регенерації тканин. Відомо, що 2/3 загального скла­ду тканини людини складають вода і вуглець. Вода під впливом випромінювання розщеплюється на водень Н і гідроксильну групу ОН, що безпосередньо, або через ланцюг вторинних ланцюгових пере­творень призводить до утворення продуктів з високою хімічною активністю: гідратного оксиду НО₂ і перекису водню Н₂О₂. Ці з'єд­нання взаємодіють з молекулами органічної речовини тканини, оки­сляючи і руйнуючи її на клітинному рівні.

Залежно від величини поглиненої дози випромінювання та індивідуаль­них особливостей організму викликані зміни можуть бути зворотними чи незворотними. У випадку невеликих доз уражені тканини відновлюють свою функціональну діяльність. Великі дози при тривалому впливі можуть викли­кати незворотне ураження окремих органів чи всього організму.

Будь-який вид ІВ викликає біологічні зміни в організмі як при зовнішньо­му (джерело знаходиться поза організмом), так і при внутрішньому опроміненні (радіоактивні речовини попадають усередину організму, наприклад пероральним чи інгаляційним шляхом). Найбільш небезпечними щодо внутрішнього опромінення є речовини, які мають більшу іонізуючу здатність, тобто - і -випромінювачі. Зовнішнє опромінення -, а також -частками менш небезпечно. Вони мають невеликий пробіг у тканині і не досягають кро­вотворних чи інших внутрішніх органів. Небезпечними для зовнішнього опромінення є - і нейтронне випромінювання, що проникає у тканину на вели­ку глибину і руйнує її.

Важливим фактором впливу ІВ на організм є тривалість опромінення. У результаті одноразового опроміненні всього тіла людини можливі біологічні порушення залежать від сумарної поглиненої дози випромінювання.

Поглинена доза випромінювання, що викликає ураження окремих частин тіла, а потім смерть, перевищує смертельну поглинену дозу опромінення всього тіла. Смертельні поглинені дози для окремих частин тіла наступні: голова - 20 Гр, нижня частина живота - 30 Гр, верхня частина живота - 50 Гр, грудна клітка - 100 Гр, кінцівки - 200 Гр. Променеві захворювання можуть початися вже при дозі в 1 Гр. При загальному опроміненні за короткий термін доза 5-6 Гр призводить до смертельного результату у 100% опромінених, якщо постраждалим не була вчасно надана спеціальна медична допомога.

Ступінь чутливості різних тканин до опромінення неоднакова. Якщо роз­глядати тканини органів у порядку зменшення їхньої чутливості до впливу випромінювання, то одержимо наступну послідовність: зародкові клітини, червоний кістковий мозок, селезінка, легені, лімфатична тканина, зобна зало­за. Велика чутливість кровотворних органів до радіації лежить в основі визна­чення характеру променевої хвороби. У разі одноразового опромінення всього тіла людини поглиненою дозою 0,5 Гр за добу після опромінення може різко скоротитися число лімфоцитів. Зменшиться також і кількість еритроцитів (червоних кров'яних тілець) по закінченні двох тижнів після опромінення. У здорової людини нараховується біля 10¹⁴ червоних кров'яних тілець (щоденне відтворення 10¹²), а у хворого променевою хворобою таке співвідношення порушується, і в результаті гине організм.

Ступінь ураження організму залежить від розміру поверхні, що опроміню­ється. Зі зменшенням поверхні, що опромінюється, зменшується і біологічний ефект. Так, у разі опромінення фотонами поглиненою дозою 4 Гр ділянки тіла площею 6 см² помітного ураження організму не спостерігалося, а у разі опромі­нення такою ж дозою всього тіла було 50% смертельних випадків.

Радіоактивні речовини можуть потрапляти всередину організму в результаті вдиханні повітря, забрудненого радіоактивними елементами, із забрудненою їжею чи водою, через шкіру, а також у результаті зараження від­критих ран.Найчастіше радіоактивні речовини попадають в організм через травний тракт внаслідок недотримання вимог безпеки.

Небезпека радіоактивних джерел, що попадають тим чи іншим шляхом в організм людини, тим більше, чим вище їх активність. Ступінь небезпеки зал­ежить також від швидкості виведення речовини з організму. Період напіввиведення Т_нв, тобто термін за який активність нукліда в організмі зменшиться у два рази, для калію-40 Т_нв = 58 діб; цезію-137 Т =70 діб; для стронцію-90 Т_нв= 1,8 10⁴діб.

Деякі радіоактивні речовини, потрапляючи в організм, розподіляються в ньому більш-менш рівномірно, інші концентруються в окремих внутрішніх органах. Так, у кісткових тканинах відкладаються джерела -випромінювання (радій-226, уран-238, плутоній-239); -випромінювання (стронцій-90, ітрий-91). Ці елементи, хімічно зв'язані з кістковою тканиною, дуже важко виводяться з організму. Тривалий час утримуються в організмі також еле­менти з великим атомним номером (полоній, уран і ін.). Елементи, що утво­рюють в організмі легкорозчинні солі, накопичуються в м'яких тканинах і відносно легко видаляються з організму. У м'язових тканинах більш-менш рівномірно розподіляються джерела -випромінювання натрій-24 та цезій-137, а у щитовидній залозі відбувається накопичування -випромінюючого еле­менту йод-131. Накопичування радіоактивних елементів в окремих ткани­нах та органах обумовлює з часом розвиток в них патологічних змін, напри­клад злоякісних пухлин.

Щодо розвитку онкологічних захворювань лікарі та вчені прийшли до висновку: межі дози по мутагенному ефекту немає. Це означає, що є ймовірність отримати онкологічне захворювання навіть при незначній дозі радіації. Відзначимо, що 1-2 травня 1986 р. в Києві в 1м³ повітря було до 10 «горячих» частинок (радіоактивних ізотопів йоду, стронцію та цезію). За 8 місяців 1986 р. кияни отримали сумарну дозу опромінення приблизно 5 бер /людина.

_____Зазначимо, що в середньому на людину діють радіонукліди й іонізуючі випромінювання:

55% природного походження, 30%_– медичної діагностики, 15% –_чорнобильські._Ні одна рентген діагностика не проходить безслідно для організму. Еквівалентна доза при проходженню флюорографії 0,37 бер / знімок, а допустима доза 0,1 бер / рік. Статистика показує, що виявленість онкологічних захворювань на рентген апаратах біля 0,06 %. Ось чому у всіх розвинутих країнах примусову рентген діагностику не проводять, _а тільки по вказівці _лікарів. Рентген діагностику заміняють на УЗІ, яке в 100 разів менше шкідливе. Відповідно до Закону України «Про захист від впливу іонізуючих випромінювань», “пацієнт має право відмовитися від медичного втручання, пов’язаного з його опроміненням, за винятком, коли таке втручання пов’язане з виявленням небезпечних інфекційних захворювань” [6,c. 61].

Радіаційний фон :

0.22 МкЗв/час - Звичайний радіаційний фон, якому піддаються всі люди в повсякденному житті;

1.00 МкЗв/час - Опромінення отримуване екіпажем літака Токіо, що здійснює переліт в Нью-Йорк через Північний полюс;

2.28 МкЗв/час - Середній допустимий рівень опромінення для працівників атомної промисловості;

11.42 МкЗв/час - Рівень різко збільшує вірогідність розвитку раку;

40.00 МкЗв впродовж життя - Підстава для евакуації людей після катастрофи в Чорнобилі;

114.15 МкЗв разова доза - Викликає променеву хворобу з нудотою і пониженим вмістом білих тілець в крові, але не летальний результат;

570.77 МкЗв разова доза - Половина людей що отримали таку дозу радіації, вмирає протягом місяця.