Примечание. При взвешивающем коэффициенте равном единице, 1 Зв = 1 Гр =

=100 рад = 100 бэр = 100 Р.

Производные единицы зиверта:

миллизиверт (мЗв) : 1 м3в = 10-3 Зв; микрозиверт (мкЗв) : 1мк3в=10-6 Зв.

3.4.3.Воздействие ионизирующих излучений на человека

Радиоактивные вещества могут проникать в организм тремя путями: ингаляционным (с вдыхаемым воздухом), через желудочно-кишечный тракт (с пищей и водой), через кожу. Человек получает не только наружное облучение, но и внутреннее (через внутренние органы). РВ проникают во внутренние органы, особенно в костную ткань и мышцы. Концентрируясь они продолжают облучать организм, нанося ему вред изнутри.

Эффект воздействия источников ионизирующих излучений на организм зависит от ряда причин, главными из которых принято считать уровень поглощенных доз, время облучения и мощность дозы, объем тканей и органов человека, подвергшихся облучению, вид излучения.

Биологическое действие ионизирующих излучений. Лучевые поражения — это процессы взаимодействия ионизирующих излучений с биотканью. Биоло-

287

гическое действие радиации на организм человека начинается на клеточном уровне. Ионизированные возбужденные атомы и молекулы взаимодействуют между собой, давая начало химически активным центрам. Происходят разрывы химических связей сложных молекул, их диссоциация — разложение на ионы. Это приводит к нарушению деятельности как отдельных функций, так и целых систем организма. Дальнейшее нарушение биохимических процессов в организме происходит за счет реакций химически активных веществ с различными биологическими структурами (с молекулами белка, ферментов, биоткани). При этом отмечается распад биологических структур организма и в то же время образование новых, несвойственных для него соединений. Кроме необратимых изменений наличиствуют и обратимые — результат восстановительных процессов. Конечный же результат облучения во многом зависит именно от этих последующих процессов восстановления.

Различают генетические (наследственные) эффекты и соматические (телесные) эффекты.

Генетические эффекты связаны с тем, что ионизирующие излучения вызывают «поломку» хромосом. Это приводит к изменению генного аппарата и образованию дочерних клеток, неодинаковых с исходными. Стойкие хромосомные изменения, происходящие в половых клетках, ведут к мутациям, т.е. появлению у облученных людей потомства с другими наследственными признаками

288

(чаще всего, это врожденные уродства). Если мутация возникает в одной клетке, то она распространяется на все клетки нового организма, образовавшиеся путем деления.

Генетические эффекты обнаружить трудно, так как они действуют на ограниченное число клеток и имеют длительный скрытый период действия, измеряемый десятками лет после облучения. Такая опасность существует даже при очень слабом облучении, которое хотя и не разрушает клетки, но способно вызвать мутации хромосом и изменить наследственные признаки организма. Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутация не происходит. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой, независимо от того, получена ли она за одни сутки или за 50 лет. То есть генетические эффекты не имеют дозового порога и тяжесть их проявления не зависит от мощности дозы.

В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы: при меньших дозах повреждения организма не происходит. Другое отличие соматических нарушения функций от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы.

289

Соматические повреждения организма ионизирующими излучениями являются результатом воздействия излучения на большой комплекс клеток (коллективы клеток), образующих определенные ткани или органы человека. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, а достаточно сильное излучение убивает клетки организма. Разрушительное действие излучения особенно заметно проявляется в молодых тканях. Это обстоятельство используется, в частности, для защиты организма от злокачественных новообразований, которые разрушаются под воздействием ионизирующих излучений значительно быстрее здоровых клеток. К соматическим эффектам относятся: локальное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракта глаз (помутнение хрусталика), повреждение половых органов (кратковременная или постоянная стерилизация) и др.

Соматические эффекты облучения разнообразны. Особенности лучевых синдромов определяются дозой облучения, ее распределением в пространстве и во времени.

Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки ткани организма человека по степени возрастания чувствительности можно расположить в следующем порядке: нервная ткань мышечная ткань соединительная ткань щитовидная железа пищеварительные железы легкие кожа слизистые оболочки половые железы лимфоидная ткань костный мозг.

290

Фактор времени в прогнозе возможных последствий облучения занимает важное место. Это связано с тем, что в тканях и органах человека после лучевого поражения развиваются восстановительные процессы.

При малой мощности дозы скорость развития повреждений соизмерима со скоростью восстановительных процессов. С увеличением мощности облучения значимость процессов восстановления уменьшается. Степень лучевого поражения в значительной мере зависит от того, подвергалось ли облучению все тело человека или только его часть. С сокращением облучаемой поверхности уменьшается и биологический эффект. Так, при облучении фотонами в дозе 4…5 Зв участка тела площадью 6 см2 заметного поражения организма не наблюдается, а при облучении в такой же дозе всего тела — 50 % пострадавших погибает.

Распределение поступивших в организм радионуклидов зависит от их свойств и химической природы. Существует три основных типа распределения: скелетный (Са, Sr, Ва, Ra); диффузный, т.е. равномерный (К, Na, H, N, Ро) и избирательный, характерный для йода и некоторых других элементов. Более половины радиойода, попавшего в организм человека, накапливается в щитовидной железе.

Основные последствия облучения человека. Очень большие дозы радиации ведут к гибели живого организма. Внешнее общее однократное равномерное облучение, превышающее 10 Гр, летально. Фракционированное (дробное) об-

291

лучение приводит к менее тяжелым последствиям, чем однократное в той же суммарной дозе, так как в интервалах между облучениями многие повреждения восстанавливаются благодаря работе восстановительных систем организма. Значения некоторых доз и эффектов воздействия излучений на организм человека приведены в табл. 3.12.

292

Примечание. о — общее облучение тела человека; л — локальное облучение;

*СД50 доза для людей — это доза, ожидаемый эффект от которой составит 50 % смертей среди лиц, подвергшихся облучению.

293

Последствия облучения организма существенно зависят от вида ионизирующего излучения.

Лучевые поражения радионуклидами, избирательно накапливающимися в той или иной ткани, определяются тем, в какой ткани (органе) происходит их накопление. Например, накопление радиойода в щитовидной железе приводит к снижению ее функций, образованию опухолей щитовидной железы (доброкачественных или злокачественных).

Радиочувствительность человеческого организма особенно высока во внутриутробном периоде и в детстве. Облучение в эти периоды с большей вероятностью, чем у взрослых, ведет к возникновению лейкозов и злокачественных опухолей. Облучение в первые недели после зачатия, даже очень небольшими дозами, вызывает грубые физические пороки у будущего ребенка. Внутриутробное облуче-ние мозга ведет к рождению детей с тяжелой умственной недостаточностью.

Хроническое облучение (длительное, малыми дозами) может привести к развитию хронической лучевой болезни, снижению устойчивости организма к вредным воздействиям и к, так называемым, отдаленным последствиям облучения.

Важнейшие реакции организма человека на ионизирующие излучения условно разделены на две группы: острые поражения и отдаленные последст-

294

вия. Острые поражения (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы) развиваются при однократном равномерном гамма-облучении всего тела человека и поглощенной дозе выше 0,25 Гр. При дозе 0,25...0,5 Гр могут наблюдаться вреˆменные изменения в составе крови, которые быстро нормализуются. В интервале дозы 0,5... 1,5 Гр возникает чувство усталости, умеренные изменения в составе крови. При дозе 1,5...2,0 Гр наблюдается легкая форма лучевой болезни; смертельные исходы не регистрируются.

Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 2,5...4,0 Гр. Почти у всех облученных в первые сутки наблюдается тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, появляются подкожные кровоизлияния, в 20 % случаев возможен смертельный исход. Смерть наступает через 2...6 недель после облучения. При дозе 4,0...6,0 Гр развивается тяжелая форма лучевой болезни, приводящая в 50 % случаев к смерти в течение первого месяца. При дозах, превышающих 6,0 Гр, развивается крайне тяжелая форма лучевой болезни, которая почти в 100 % случаев заканчивается смертельным исходом вследствие кровоизлияния или инфекционных заболеваний.

Приведенные данные относятся к случаям, когда отсутствует необходимое лечение. В настоящее время имеется ряд противолучевых средств, которые при

295

комплексном лечении позволяют исключить летальный исход при дозах порядка 10 Гр.

Хроническая лучевая болезнь может развиться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму болезни. Наиболее характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения в крови, ряд симптомов со стороны центральной нервной системы, локальные поражения кожи, поражения хрусталика глаза, пневмосклероз (при ингаляции плутония-239), снижение иммунореактивности организма.

Одна из характерных особенностей облучения состоит в том, что в достаточно отдаленные сроки (через 10—20 и более лет) в организме возникают различные изменения, которые называют отдаленными последствиями облучения. Отдаленные последствия — это нарушения эндокринного равновесия, лейкозы, злокачественные новообразования, сокращение продолжительности жизни, а также развитие соединительной ткани — фиброзов в коже, легких, почках и других органах, приводящих к нарушению их функций, катаракта глаза, приводящая к слепоте, ослабление иммунитета организма. Способность вызывать отдаленные последствия — одно из самых коварных свойств ионизирующего излучения.

296