Пособие по гигиене

71

Таблица 33

Допустимые уровни звукового давления на постоянных рабочих местах

Контрольные вопросы:

1.Понятие о шумовом и вибрационном факторах.

2.Классификация шума и вибрации. Единицы измерения.

3.Влияние производственного шума на организм работающих.

4.Стадии вибрационной болезни при длительном действии местной вибрации.

5.Профилактические мероприятия, направленные на предупреждение негативного действия шума и вибрации.

72

Тема 10. Обеспечение радиационной безопасности

Цель занятия:

Ознакомление с теоретическими сведениями об ионизирующем излучении, особенностями действия на человека, методами контроля и гигиенической оценкой радиоактивной загрязненности, принципами организации защиты персонала от ионизирующих излучений.

Место проведения занятия: учебно-профильная лаборатория гигиены труда.

Ионизирующие излучения – это любые излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении ядерных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков. Все ионизирующие излучения подразделяются по своей природе на электромагнитные и корпускулярные. Электромагнитные излучения – это рентгеновское излучение, γ - излучение радиоактивных элементов и тормозное излучение. Все остальные виды ионизирующих излучений имеют корпускулярную природу. Большинство из них – заряженные корпускулы: β - частицы (электроны, позитроны), протоны (ядра водорода), дейтроны (ядра тяжелого водорода – дейтерия), α - частицы (ядра гелия) и тяжелые ионы (ядра других элементов). Кроме того, к корпускулярным излучениям относят и не имеющие заряда ядерные частицы – нейтроны, опосредованно также вызывающие ионизацию.

Источники ионизирующего излучения

Источник ионизирующего излучения – объект, содержащий радиоактивный материал или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать ионизирующее излучение.

Население и персонал подвергаются воздействию ионизирующих излучений от природных источников космического и земного происхождения, при градуировании дозиметрических приборов, эксплуатации и обслуживании радиоизотопных, ядерно-энергетических, ядерно-силовых установок, перевозках радионуклидов, проведении медицинских обследований, при полетах на больших высотах.

Возможно облучение в чрезвычайных ситуациях – при ведении боевых действий с использованием ядерного оружия, аварийном выбросе технологических продуктов атомного предприятия в окружающую среду, проведение аварийно-дезактивационных работ на атомных электростанциях, случаях утери и хищения источников излучения, а также при неисправностях на ядерных транспортных средствах (спутники, летательные аппараты, подводные лодки и т.д.).

В зависимости от местонахождения источника облучение тела может быть внешним и внутренним, равномерным и неравномерным, тотальным и локальным.

73

1.Естественный радиационный фон (ЕРФ).

♦Источники земного происхождения (внешнее и внутреннее

облучение).

♦Источники космического происхождения (галактическое и солнечное космическое излучение).

2.Технологически повышенный ЕРФ (ТПЕРФ) – радиационное воздействие от угольных теплоэлектростанций, при использовании продуктов переработки фосфоритов, от применения стройматериалов, от радионуклидов в природном газе, при использовании потребительских товаров.

3.Искусственный радиационный фон (ИРФ) – профессиональное облучение (ядерный топливный цикл, применение излучений в медицине и промышленности, радиоактивное загрязнение внешней среды при производстве ядерной энергии и ядерных взрывах).

4.Диагностическое и терапевтическое использование излучений в медицинских целях.

ЕРФ – эквивалентная доза ионизирующего излучения, создаваемая космическим излучением и излучением естественно распределенных природных радионуклидов в поверхностных слоях Земли, приземной атмосфере, продуктах питания, воде и организме человека.

ЕРФ (без дозы, обусловленной пребыванием в зданиях) ответственен примерно только за 1% наблюдающейся смертности от злокачественных опухолей. На ЕРФ и облучение в медицинских целях приходится соответственно 87 и 11,5% коллективной дозы облучения. Оставшиеся 1,5% приходятся на ТПЕРФ и ИРФ.

При авариях на АЭС для населения отдельных районов существенный вклад в дозу могут внести продукты аварийного выброса, прежде всего 131I, 134Cs и 137Cs, нуклиды редкоземельных элементов.

Для экипажей современных самолетов, летающих в верхних слоях атмосферы и стратосферы и выполняющих трансконтинентальные перелеты, основной вклад в дозу вносит галактическое космическое излучение (ГКИ). На уровне Земли доза ГКИ составляет 287 мкГр за год. Считается, что в пределах до 10 км над уровнем моря доза ГКИ через каждые 1,5 км высоты удваивается. доза составляет величину порядка 5,4 сГр/год (150 мкГр/сут).

Наиболее реальную опасность представляют искусственные источники излучения. В результате аварии на АЭС основными видами радиационного воздействия являются: внешнее облучение от радионуклидов облака и активности, осевшей на землю; внутреннее облучение при вдыхании активности, выпадающей из облака, а также нуклидов, вторично попавших в воздух с ранее загрязненных участков поверхности; внутреннее облучение при употреблении загрязненных пищевых продуктов и воды.

Единицы дозы излучения и радиоактивности

Основой для оценки биологических эффектов ионизирующих излучений является измерение количества поглощенной энергии, то есть дозы излучения.

Поглощенная доза (Д) – основная дозиметрическая единица (табл. 34).

74

Она равна отношению средней энергии dw, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Д = dmdw

Единица поглощенной дозы – рад, 1 рад = 0,01 Дж/кг. В СИ единица поглощенной дозы – грей, 1 Гр = 100 рад.

Самое общее представление о количестве падающей энергии излучения может быть получено путем измерения экспозиционной дозы, под которой понимают отношение суммарного заряда ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, к массе воздуха в данном объеме. Единица экспозиционной дозы в СИ – кулон на килограмм (Кл/кг). На практике до последнего времени используется внесистемная единица – рентген (Р).

Естественная и искусственная радиоактивность имеют сложный спектр излучения. Для оценки биологического эффекта воздействия излучения произвольного состава применяется понятие эквивалентной дозы с единицей измерения в СИ – зиверт (Зв). Зиверт – единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского или γ - излучения (энергия 100-1000 кэВ). Внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр.

При одной и той же поглощенной дозе биологический эффект от воздействия различных видов излучения существенно различается. В связи с этим для прогнозирования биологического эффекта в поглощенную дозу излучения вносится поправочный коэффициент на его вид. Этот коэффициент получил название коэффициента относительной биологической эффективности (ОБЭ). Пользуясь понятием о дозе излучения, ОБЭ можно определить как отношение биологически равноэффективных доз стандартного и сравниваемого излучений:

Регламентированные значения ОБЭ, установленные для контроля степени радиационной опасности в области малых величин доз при хроническом облучении, называют коэффициентом качества излучения. Кроме единиц доз излучения, в практике используют единицы активности радиоактивных изотопов. Единица активности в СИ – беккерель (Бк), равная одному распаду в секунду (расп/с).

Примерная размерность для измерения гамма- и рентгеновского излучений: 1 Р = 103 (миллирентген) = 106 мкР (микрорентген) ≈ 1 рад = 103 мрад = 106 мкрад = = 1 сГр (сантигрей) = 10 мГр = 104 мкГр ≈ 1 бэр = 103 мбэр = 106 мкбэр = 1 сЗв (сантизиверт) = 10 мЗв = 104 мкЗв

75

Таблица 34

Соотношение между единицами СИ и внесистемными единицами активности и характеристик поля излучения (Ильин и др., 1996)

Примечание: поглощенная в 1 г ткани организма в условиях равновесия заряженных частиц энергия при экспозиционной дозе 1 Р составляет 96эрг/г=0,96 рад. Поэтому с погрешностью до 4% экспозиционную дозу в рентгенах и поглощенную дозу в ткани в радах можно считать совпадающими (Гусев и др., 1989).

76

Методы и приборы измерения ионизирующих излучений

Оценку дозы производят различными физическими и химическими методами. Среди них наиболее часто используются ионизационные, газоразрядные, фотографические, термолюминесцентные и экзоэмиссионные.

Метод, основанный на непосредственной регистрации эффекта ионизации, называется ионизационным. В приборах, основанных на данном методе, датчиками являются газоразрядные счетчики и ионизационные камеры.

Люминесцентный метод основан на том, что некоторые вещества, например, сернистый цинк, стильбе, антрацен и др., под влиянием ионизирующих излучений способны светиться (люминесцировать). Эти вещества называются сцинтилляторами. Измеряя количество световых вспышек (сцинтилляций) можно регистрировать количество радиоактивных частиц или квантов).

Разновидностью люминесцентного метода является фосфоресцентный. Этот метод основан на том, что некоторые вещества под действием ионизирующих излучений аккумулируют на длительный срок их энергию. При последующем подогревании аккумулированная энергия отдается в виде видимого или ультрафиолетового излучения, интенсивность которого пропорциональна дозе ионизирующей радиации. Данный метод чаще используется при индивидуальной дозиметрии.

Фотографический метод регистрации ионизирующих излучений основан на их свойстве воздействовать на фотопленку подобно видимому свету, вызывая ее почернение. Фотографический метод применяется для определения доз излучений.

Приборы и средства, используемые для измерения или контроля ионизирующих излучений, по функциональному назначению делятся на дозиметрические, радиометрические сигнализаторы и многоцелевые приборы.

Для индивидуального дозиметрического контроля возможно применение специальных дозиметрических сборок типа комплекта индивидуального дозиметра ИД-3, включающих термолюминесцентные стеклянные дозиметры различной чувствительности и сборки ядерных фотоэмульсий. Используются прямопоказывающие дозиметры ДК-02 (рентгеновское и γ - излучение). Индивидуальные дозиметры располагают в специальных карманах на одежде. Для измерения характеристики мощности экспозиционной дозы ионизирующих излучений применяются измерители типа ДРГЗ-01 («Аракс»), ДРГЗ-02 («Аргунь»), ДРГЗ-03, ДРГЗ-04, ДРГЗ-05. Для использования в качестве индикатора тепловых нейтронов, рентгеновского, γ- и β-излучения служат приборы типа ДРС-01. Для измерения степени загрязненности поверхностей, одежды, рук активными γ- и β-активными веществами, мощности эквивалентной дозы рентгеновского и γ-излучения, плотности потока тепловых, промежуточных и быстрых нейтронов применяются радиометры типа МКС01Р, РУП-1. Контроль содержания радиоактивных веществ в воздухе осуществляется аэрозольными радиометрами типа РГБ-02, РАС-04П и др. Погрешность большинства приборов лежит в пределах 10–30%.

77

Биологическое действие ионизирующей радиации

Биологическое действие ионизирующего излучения условно можно подразделить на:

♦Первичные физико-химические процессы, возникающие в молекулах живых клеток и окружающего субстрата.

♦Нарушения функций целого организма как следствие первичных процессов.

Врезультате облучения в живой ткани, как в любой среде, поглощается энергия, и возникают возбуждение и ионизация атомов облучаемого вещества. Поскольку у человека (и млекопитающих) основную часть массы тела составляет вода (около 75%), первичные процессы во многом определяются поглощением излучения водой клеток, ионизацией молекул воды с

образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов типа OH· или H· и последующими цепными каталитическими реакциями. Это есть косвенное (непрямое) действие излучения через продукты радиолиза воды. Прямое действие ионизирующего излучения может вызывать расщепление молекул белка, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие денатурационные изменения.

Вдальнейшем под действием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже биологическим законам жизни и гибели клеток.

Наиболее важные изменения в клетках:

♦повреждение механизма митоза (деления) и хромосомного аппарата облученной клетки, причем самые ранние эффекты в клетках вызываются не митотической гибелью, а обычно связаны с повреждением мембран;

♦блокирование процессов обновления и дифференцировки клеток;

♦блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей.

Наиболее радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся (дифференцирующихся) тканей некоторых органов (костный мозг, половые железы, селезенка и т.п.). Причем стволовые и пролиферативные клетки, претерпевающие множество делений, наиболее радиочувствительны. Изменения на клеточном уровне, гибель клеток приводят к таким нарушениям

втканях, в функциях отдельных органов и в межорганных взаимосвязанных процессах организма, которые вызывают различные последствия для организма или гибель организма.

По возрастанию глубины структурно-функциональных изменений (т.е. радиочувствительности) клетки и ткани организма человека располагаются в следующем порядке: нервная, хрящевая и костная, мышечная, соединительные ткани, щитовидная железа, пищеварительные железы, легкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань и костный мозг.

Критический орган – ткань, орган или часть тела, облучение которого в данных условиях неравномерного облучения может причинить наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства. При сравнительно

78

равномерном облучении организма ущерб, причиненный здоровью, рассматривают по уровню облучения всего тела, что соответствует первой группе критических органов (НРБ 99).

Эффекты, вызываемые у человека воздействием ионизирующих излучений, систематизируются следующим образом:

Соматические (телесные) эффекты – это последствия воздействия облучения на самого облученного, а не на его потомство. Соматические эффекты облучения делят на стохастические (вероятностные) и нестохастические. К нестохастическим соматическим эффектам относят поражения, вероятность и степень тяжести которых растут по мере увеличения дозы облучения и для возникновения которых существует дозовый порог. К таким эффектам относят, например, локальное, не злокачественное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (потемнение хрусталика), повреждение половых клеток (кратковременная или постоянная стерилизация) и др. Время появления максимального эффекта также зависит от дозы: после более высоких доз он наступает раньше.

Нестохастические эффекты проявляются при достаточно высоком или аварийном облучении всего тела или отдельных органов. Порог эффекта зависит от органа или ткани.

В противоположность этому стохастическими эффектами считаются такие, для которых от дозы зависит только вероятность возникновения, а не их тяжесть и отсутствует порог. Основными стохастическими эффектами являются канцерогенные и генетические. Поскольку эти соматикостохастические и генетические эффекты облучения имеют вероятностную природу и длительный латентный (скрытый) период, измеряемый десятками лет после облучения, они трудно обнаруживаемые.

К соматико-стохастическим эффектам относят злокачественные новообразования и опухоли, индуцированные излучением. Вероятность их появления зависит от дозы облучения и не исключается при малых дозах, так как условно полагают, что соматико-стохастические эффекты не имеют дозового порога.

Генетические эффекты – врожденные уродства – возникают в результате мутаций и других нарушений в половых клеточных структурах, ведающих наследственностью. Генетические эффекты также, как соматикостохастические, не исключаются при малых дозах и также условно не имеют порога.

Соматико-стохастические и генетические эффекты должны учитываться при оценке ущерба в результате действия малых доз на большие группы людей, насчитывающие сотни тысяч человек. Выход этих эффектов определяется коллективной дозой, если она составляет не менее 100 чел.·Зв, а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически непредсказуемо. Если коллективная доза составляет несколько человеко-Зиверт, то наиболее вероятно нулевое количество эффектов.

Для целей радиационной защиты, согласно рекомендациям МКРЗ, принято допущение, что, стохастические эффекты имеют беспороговую

79

линейную зависимость вероятности возникновения при обычно встречающихся условиях профессионального, медицинского и фонового облучения. Однако коэффициенты этой зависимости доза – эффект были установлены на основе имеющихся данных о стохастическом воздействии больших кратковременных доз (больше 1 Гр). Поэтому перенос их в обычные условия облучения на основе беспороговой линейной концепции вдвое завышает реальный риск малых доз по данным МКРЗ 1990 года.

В зависимости от величины дозы облучения в организме человека могут возникнуть те или иные физиологические, и даже патологические сдвиги.

Острая лучевая болезнь (ОЛБ) является наиболее тяжелым поражением организма. Она возникает при относительно больших дозах облучения – более 1 Гр. Характерной чертой ОЛБ является волнообразность клинического течения. Различают три периода в течение ОЛБ: формирование, восстановление и период исходов и последствий.

Период формирования ОЛБ, в свою очередь, четко разделяется на 4 фазы:

1.Фаза первичной общей реакции – наиболее ранний симптомокомплекс радиационного поражения, возникающий в первые часы после облучения и характеризующийся следующими симптомами: общая слабость, утомляемость, апатия, головокружение, головная боль, парестезии конечностей, нарушение сна, тошнота, рвота, диарея.

2.Фаза кажущегося клинического благополучия (скрытая или латентная). Чем короче срок такого состояния, тем тяжелее степень радиационного поражения. Несмотря на отсутствие видимых клинических проявлений, отмечаются функциональные нарушения в ЦНС, а также сердечнососудистой, кроветворной и пищеварительной системах. Непродолжительный абсолютный нейтрофильный лейкоцитоз сменяется лейкопенией со сдвигом формулы вправо. С первых минут и часов после облучения обнаруживается лимфоцитопения, быстро снижается число нейтрофилов, затем тромбоцитов и позже эритроцитов. Продолжительный первоначальный лейкоцитоз (2–3 дня после облучения) является благоприятным прогностическим признаком.

3.Фаза выраженных клинических проявлений (разгар ОЛБ) характеризуется появлением всего симптомокомплекса лучевой болезни.

4.Фаза раннего восстановления, переходящая в период восстановления.

Процессы восстановления в облученном организме характеризуются периодом полувосстановления, т.е. временем, необходимым для восстановления организма от лучевого поражения на 50%. У человека он составляет 25–45 дней, считая от момента облучения. В среднем он равен 28 суток при скорости восстановления ≈ 0,1%/час или ≈ 2,5%/сут. Восстановление происходит не во всех случаях облучения.

Предлагается различать 4 прогностические категории:

1.Выживание невозможно, если доза облучения основной массы ткани тела достигает 6 Гр, несмотря на самую современную терапию.

2.Выживание возможно – при дозах 2–4,5 Гр, несмотря на тяжелое поражение, которое поэтому требует своевременного и квалифицированного лечения.

80

3.Выживание вполне вероятно (1–2 Гр).

4.Выживание несомненно (при дозах менее 1 Гр), а имеющаяся клиническая

симптоматика (только гематологические сдвиги) не требуют медицинского вмешательства.

Период исходов и последствий облучения проявляется в изменениях со стороны крови, угнетении механизмов иммунитета, нарушении обмена веществ, а далее в укорочении продолжительности жизни (раннее старение), увеличении вероятности развития лейкоза и злокачественных новообразований, помутнении хрусталика (лучевая катаракта), нарушении функций сердечнососудистой системы, вегетативных расстройствах, а также в генетических изменениях.

При кишечном варианте лучевой болезни в результате массовой гибели клеток эпителия тонкого кишечника развиваются тяжелые нарушения в желудочно-кишечном тракте. Резко нарушаются процессы всасывания и экскреции веществ. Организм теряет много жидкости, наступает его обезвоживание. Слизистая оболочка изъязвляется, иногда появляются перфорации, развиваются кишечные кровотечения, являющиеся нередко причиной гибели пораженных. Большую роль также играют при этой форме поражения инфекция и интоксикация организма продуктами жизнедеятельности кишечной микрофлоры. Глубокие патологические изменения в кроветворной ткани не успевают развиться, так как пораженные гибнут в ближайшие 6–9 сут после облучения. Однако, несмотря на быстротечность заболевания, и в этом случае можно отметить короткий период мнимого благополучия, длящийся от 1 до 2 сут.

Церебральная форма лучевого поражения характеризуется чрезвычайно быстрым и тяжелым течением. Продолжительность жизни пораженного измеряется часами. Уже вскоре после облучения появляется мышечный тремор, нистагм, расстройство функций равновесия и координации движений, тонические и клонические судороги. Развивается состояние децеребрационной ригидности мышц. Во время приступа останавливается дыхание. Может наступить паралич дыхательного центра. Кишечная и церебральная формы лучевой болезни клинически протекают в виде острейшей лучевой болезни.

Описанные биологические эффекты могут значительно модифицироваться условиями облучения: временем, локализацией, сопутствующими факторами. Если мощность дозы (количество энергии излучения, поглощаемое в единицу времени) очень мала, то даже ежедневные облучения в течение всей жизни человека не могут оказать заметно выраженного поражающего действия. Многократное прерывистое (фракционированное) воздействие излучения также приводит к значительному снижению поражающего действия. В то же время в результате продолжительного облучения организма в малых дозах при интенсивности 0,1– 0,3 сЗв/сут после суммарной дозы 0,7–1 Зв развивается самостоятельная нозологическая форма – хроническая лучевая болезнь.

Неравномерные (по локализации) лучевые воздействия, которые встречаются на практике в подавляющем большинстве случаев, переносятся в