4 курс / Военная Токсикология и Радиобиология / Токсикология

времени. В системе СИ мощность экспозиционной дозы выражают в Кл/(кг×с), т.е. А/кг. Весьма часто пользуются внесистемной единицей мощности дозы – Р/час и её производными (мР/час, мкР/час). Единицами мощности поглощенной дозы служат Гр/с, рад/с и их производные. При длительных воздействиях недифференцированных потоков ИИ используют внесистемные единицы мощности эквивалентной дозы – Зв/год и бэр/год.

Приборы, предназначенные для измерения мощности дозы облучения объекта из внешнего источника, называются измерителями мощности дозы (рентгенметрами).

5. Основы биологического действия ионизирующих излучений, стадии. Молекулярные механизмы лучевого повреждения биосистем.

I. Физическая стадия. В течение очень короткого промежутка времени (в пределах 10v13 секунды) происходит поглощение энергии ионизирующих излучений биомолекулами и компонентами окружающей их среды (молекулами воды и других веществ). В результате возникают возбужденные и ионизированные атомы и молекулы. II. Физико-химическая стадия. Вследствие возбуждения и ионизации молекул в них происходят внутренние перестройки за счет миграции энергии и заряда внутри молекулы или между молекулами. Возникают первично поврежденные биомолекулы и продукты их деградации – ионы и химические радикалы. Примерно 50% всех возникающих радикалов образуются из молекул воды, составляющих около 70% массы живых организмов.

III. Химическая стадия. Ионы и химически активные радикалы по месту их образования и на некотором удалении от него атакуют биомолекулы, повреждая их. Это происходит также в течение короткого промежутка времени (10v10-10v6 секунды). В результате возникают вторично (химически) поврежденные биомолекулы.

IV. Биологическая стадия – от 10v6 секунды до многих лет. В основе развивающихся в этот период процессов лежат изменения внутриклеточного (межуточного) обмена веществ. В зависимости от полученной дозы ионизирующих излучений внутриклеточный обмен веществ нарушается в различной степени – от небольших сдвигов с последующим восстановлением до полного и стойкого срыва, приводящего к гибели клетки.

Уровень формирования

1)На молекулярном уровне облучение биосистем вызывает набор характерных изменений, обусловленных взаимодействием биомолекул с самим излучением либо продуктами радиолиза воды. К таким изменениям относят разрывы, сшивки, изменения последовательности мономеров в молекулах биополимеров, потерю ими фрагментов, окислительную модификацию, образование аномальных химических связей с другими молекулами.

2)На клеточном уровне воздействие ИИ вызывает интерфазную или репродуктивную гибель клеток, временный блок митозов и нелетальные мутации.

3)Действие ИИ на системном уровне характеризуется цитопеническим эффектом, в основе которого лежат, преимущественно, гибель клеток и радиационный блок митозов.

6. Реакция клеток на облучение. Основные этапы повреждения клетки. Количественные характеристики лучевого поражения клеток.

Стадии лучевого поражения клетки

1.Физическая (неспецифическая) (1014-1044 с) - поглощение, перераспределение и деградация поглощенной энергии: возникновение нонизированных и возбужденных молекул, электронов и пр., неравномерно распределенных вдоль треков

2.Физико-химическая (1073-1079 с) – реакции заряженных и возбужденных частиц, миграция энергии внутри молекул, диффузия радикалов (первичных, Н*, ОН*), е’, межмолекулярные перестройки возбужденных и ионизированных клеточных структур.

Первичные радикалы быстро претерпевают вторичные превращения: образуются органические гидропероксиды и оксирадикалы органических молекул (например, ДНК и липидов мембран), которые взаимодействуют друг с другом.

3.Химическая (107-10% с) – к этому времени уже произошли стойкие изменения - повреждения в структуре молекул. Происходит выравнивание продуктов радиолиза по объему.

- Биологические мембраны: Интенсификация свободнорадикального перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот и накопление продуктов окисления мембран >нарушение структуры и функции мембран

— Макромолекулы белка: повреждение аминокислот -» нарушение первичной структуры > изменение вторичной структуры - нарушение конформации - деградация активного центра ферментов (утрата каталитических свойств, субстратной специфичности, чувствительности к активаторам и ингибиторам)

— ДНК: одно- и двунитевые разрывы полинуклеотидных цепей, разрушение азотистых оснований > возникновение сшивок ДНКДНК, ДНК-белок

4.Биологическая – функциональные нарушения, формирование ответных реакций клетки:

- нарушение регуляторных функций мембран - повреждение ядерной мембраны и генетического аппарата

- структурные повреждения нуклеиновых кислот и активация клеточных механизмов защиты.

При определении зависимости между дозой облучения и количеством сохраняющих при ней жизнеспособность клеток оказывается, что некоторое их число погибает после воздействия уже в самой малой дозе. В то же время и при весьма больших дозах, порядка 10 Гр и более, некоторые клетки могут сохранить жизнеспособность. Кривая убывания числа выживших клеток в зависимости от дозы идет в большей своей части экспоненциально, что свидетельствует о случайности события радиационной гибели клетки.

7. Действие ионизирующих излучений на ткани органы и системы организма. Радиочувствительность тканей.

8. Поражающие факторы ядерного взрыва, их характеристика, способы защиты от их воздействия.

Поражающими факторами ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности, электромагнитный импульс.

Ударная волна ядерного взрыва возникает в результате расширения светящейся раскаленной массы газов в центре взрыва и представляет собой область резкого сжатия воздуха, которая распространяется от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Действие продолжается несколько секунд.

Поражения ударной волной вызываются:

•Действием избыточного давления

•Метательным действием, обусловленным движениемй воздуха в волне.

Защита: укрытие личного состава за холмами и насыпями, в оврагах, выемках и молодых лесах, использование фортификационных сооружений, танков, БМП, БТР.

Световое излучение – это видимое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, действующее в течение нескольких секунд.

У личного состава оно может вызывать ожоги кожи, поражение глаз и временное ослепление.

Защита: в целях защиты глаз от ослепления личный состав должен находиться по возможности в технике с закрытыми люками, тентами, необходимо использовать фортификационнные сооружения и защитные свойства местности.

Проникающая радиация – гамма-излучение и нейтронное излучение. Гамма-кванты и нейтроны, распространяясь в любой среде, вызывают ее ионизацию.

Вызывает потемнение оптики, засвечивание светочувстивительных фотоматериалов и выводит из строя радиоэлектронную аппаратуру, особенно содержащую полупроводниковые элементы.

В результате ионизации атомов, входящих в состав живого организма, нарушаются процессы жизнедеятельности клеток и органов, что приводит к развитию лучевой болезни. Защита: использование подвижных объектов и фортификационных сооружений (убежищ, блиндажей), технических и медецинских средств индивидуальной защиты.

Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмосферы, воздушного пространства, воды и др объектов возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва во время его движения.

Постепенно оседая на поверхности земли, радиоактивное вещество создает участок радиоактивного заражения, который называется радиоактивным следом.

Электромагнитный импульс

Ядерные взрывы приводят к возникновению мощных электромагнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом, который наиболее полнопроявляется при наземных и низких воздушных ядерных взрывах.

ЭМИ воздействует на радиоэлектронную и электротехническую аппаратуру, находящуюся на военной технике и др объектах.

9. Поражающие факторы, формирующиеся при радиационных авариях и защита от них.

Радиационная авария – это непредвиденный случай на радиационно опасном объекте, повлекший превышенное облучение людей и радиоактивное заражение местности.

Виды аварий:

-локальные (ограничены зданием) -местные (ограничены территорией АЭС)

-общие (за территорией АЭС)

Основные поражающие факторы:

-ударная волна (50-55% выделившейся энергии) -световое излучение (35% энергии) -проникающая радиация (5% энергии) -радиоактивное заражение(до 5%)

- электромагнитный импульс, время действия которого определяется миллисекундами.

Основными мероприятиями по предупреждению и снижению действия поражающих факторов при радиационной аварии являются:

оповещение населения об аварии и информирование его о порядке действий в создавшихся условиях укрытие людей в защитных сооружениях

использование средств индивидуальной защиты предотвращение потребления загрязненных продуктов питания и воды эвакуация населения ограничение доступа не загрязненную территорию

Мерами защиты при радиационных авариях являются:

·предохранить органы дыхания средствами защиты - противогазом, респиратором, а при их отсутствии - важно-марлевой повязкой, шарфом, полотенцем, смоченными водой;

·закрыть окна и двери, отключить вентиляцию, включить радио, радиоточку, телевизор и ждать дальнейших указаний;

·укрыть продукты питания в. полиэтиленовые мешки, сделать запас воды в емкостях с плотно прилегающими крышками; продукты и воду поместить в холодильник, шкафы, кладовки, не употреблять в пищу овощи, фрукты, воду, заготовленные после аварии;

·строго соблюдать правила личной гигиены;

·приготовиться к возможной эвакуации, собрать документы, деньги, продукты, лекарства, средства индивидуальной защиты;

·укрыться при поступлении команды в ближайшем защитном сооружении.

Основным способом защиты от радиации остается эвакуация.

Количество людей, подлежащих эвакуации, каждый раз определяется местными органами власти с учетом рекомендаций Главного управления по делам ГОЧС исходя из условий, характера и масштабов ЧС.

Другой способ защиты - это специальная обработка

Специальная обработка - это комплекс мероприятий по ликвидации загрязнения населения радиоактивными, опасными химическими веществами или бактериальными средствами. Данный комплекс предусматривает использование различных способов и средств обеззараживания, т.е. дезактивацию, дегазацию, дезинфекцию.

Дезактивация - это удаление радиоактивных веществ с отдельных участков местности, сооружений, транспорта, одежды, продовольствия, воды, человеческого тела и иных предметов до допустимых норм загрязнения. Проводится она механическим и физикохимическим методами.

10. Радиоактивные вещества, как потенциальные агенты диверсионной деятельности и терроризма.

Радиационный терроризм это преднамеренное, умышленное воздействие на здоровье или жизнь человека ионизирующим излучением. В зависти количества людей, ставших объектом радиационного террора, его можно разделить на индивидуальный и массовый.

Причинами радиационного терроризма могут быть военные конфликты, конкурентная политическая, коммерческо-финансовая борьба, местные конфликты, клановые, родственные и семейные раздоры и личные ссоры и разборки. Объектами, на которые могут воздействовать террористы, могут быть не только радиационно-опасные предприятия.

Местом проведения терактов могут стать территории и объекты местопребывания людей: населенные пункты или их часть, аэровокзалы, речные порты, железнодорожные и автовокзалы, таможенные пропускные пункты, метро, стадионы, крупные концертные залы, универмаги, магазины, административные и жилые здания, научные, промышленные, сельскохозяйственные и медицинские учреждения, а также водозаборники и воздухозаборники.

В отличие от аварийной ситуации, когда производственный персонал и население могут быть предупреждены о радиационном воздействии и имеется возможность проведения защитных мероприятий, террористический акт с радиационным воздействием может быть совершен внезапно, быстро, скрытно и в непредсказуемом, неожиданном месте.

Радиоактивному загрязнению могут быть подвергнуты среда обитания, различные предметы, материалы, сырье, воздух, вода и пищевые продукты, напитки, одежда, денежные билеты, ценные бумаги, подарки, рекламные изделия и т.д. В преступных целях террористами могут быть использованы потерянные, похищенные и полученные контрабандным путем различные радиоактивные источники и материалы. Они могут находиться в твердом, порошкообразном, жидком и газообразном состоянии. Несмотря на относительную редкость таких случаев, они все же имеют место.

Например, в Москве директор коммерческой фирмы, умер из-за того, что в его кресло установили источник ионизирующего излучения большой активности. В России имели место и другие случаи радиационного терроризма.

На Западе отмечен случай, когда были подарены наручные часы с установленным внутрь источником ионизирующего излучения большой активности. Полиции удалось определить виновника трагедии, и он понес наказание.

Опасность неконтролируемых источников зависит от типа радионуклида, его активности, и в каком состоянии он находится в контейнере или без контейнера, от качества защиты контейнера, а также степени экранирования человека

11. Радиационная обстановка (выявление, оценка). Понятие зон радиоактивного заражения. Очаги радиационного поражения личного состава и их характеристика.

Оценку радиационной обстановки на объектах экономики проводят для определения масштаба РЗ и характера радиационного поражения людей, принятия на основе анализа и выводов решения на проведение АС и ДНР в зоне радиоактивного заражения.

Радиационная обстановка- ситуация, сложившаяся в результате РЗ местности, оказывающая влияние на деятельность ОЭ, сил ГОЧС и населения.

РО характеризуется масштабом заражения (размерами зон - их длина и ширина) и степенью РЗ местности (уровнями радиации), являющимися основными показателями опасности РЗ для людей.

Целью оценки РО является определение возможного влияния РО на работоспособность рабочих, служащих и личного состава формирования ГОЧС, населения, позволяющие своевременно принять меры защиты людей и обосновать решения по организации производственной деятельности ОЭ и проведению АС и ДНР в условиях РЗ местности.

Оценка РО включает: определение масштабов и степени РЗ местности; анализ их влияния на деятельность ОЭ, сил ГОЧС и населения; выбор наиболее целесообразных вариантов действий, при которых исключается радиационное поражение людей.

Радиационная обстановка может быть выявлена и оценена методами прогнозирования и по данным разведки. Выявление РО осуществляется: постами радиационного наблюдения

иразведгруппами, звеньями разведки формирования ГОЧС объекта. Они устанавливают время начала РЗ, измеряют уровни радиации на местности и определяют границы зон РЗ. РО, которая выявлена и оценена методом прогнозирования, называется предполагаемой или прогнозируемой обстановкой. Оценка РО методом прогнозирования производится в управлениях, отделах (штабах) по делам ГОЧС города, области, края и т. п. Исходными данными для прогнозирования РО, например, при ядерных взрывах являются: мощность, вид, координаты эпицентра и время взрыва, направление и скорость среднего ветра. Оценка и выявление РО по прогнозу сводится к определению длины и ширины зон РЗ и к нанесению их на карту. При этом также рассчитываются время выпадения осадков, ожидаемые уровни радиации на объектах и в тех или иных населенных пунктах. Выявление

иоценка РО методом прогнозирования дает только приближенные характеристики о РО. Однако этот метод обладает преимуществом - быстротой получения данных о возможном РЗ. Он позволяет заблаговременно, до выпадения РВ на местности, принять меры по защите людей, установить и уточнить задачи радиационной разведки, проводимой на местности. Обстановка, выявляемая по данным разведки, называется фактической РО.

Выявление производится силами радиационной разведки после окончания формирования радиационного следа на местности:

-измерение уровня радиации на местности, измерение мощности дозы;

-перевод времени;

-нанесение уровней радиации на схему и определение зон заражения по отношению к населению.

Зона радиоактивного загрязнения – территория, загрязненная продуктами ядерного взрыва, характеризующаяся определенным диапазоном уровней радиоактивности, по которым различают зоны А, Б и В.

Зона умеренного загрязнения (зона А) занимает около 60% всей площади следа. На внешней границе этой зоны экспозиционная доза излучения за время полного распада составит 40 Р, а на внутренней границе – 400 Р. Уровень радиации через час после взрыва на внешней границе этой зоны составит 8 Р/ч, через 10 ч-0,5 Р/ч.

В течение первых суток пребывания в этой зоне незащищенные люди могут получить дозу облучения выше допустимых норм, а 50% из них – заболеть лучевой болезнью.

Зона сильного загрязнения (зона Б) занимает около 20% всей площади следа. Экспозиционная доза за время полного распада на внешней границе зоны будет равна 400 Р, а на внутренней – 1200 Р. Уровень радиации через 1 ч после взрыва составит на внешней границе зоны 80 Р/ч, через 10 ч-5 Р/ч. Опасность поражения незащищенных людей в этой зоне сохраняется до 3 сут.

Зона опасного загрязнения (зона В) занимает около 13% всей площади следа. На внешней границе этой зоны экспозиционная доза до полного распада составит 1200 Р, а на внутренней – 4000 Р. Уровень радиации через 1 ч после взрыва на ее внешней границе

составит 240 Р/ч, через 10 ч-15 Р/ч. Тяжелые поражения людей возможны даже при их кратковременном пребывании в этой зоне.

Зона чрезвычайно опасного загрязнения (зона Г) занимает около 7% всей площади следа.

На внешней границе экспозиционная доза излучения за время полного распада будет равна 4000 Р, а в середине этой зоны – до 10 000 Р. Уровень радиа¬ции через час после взрыва на внешней границе зоны составит 800 Р/ч, через 10ч-50 Р/ч. Поражения людей могут возникнуть даже при их пребывании в противорадиационных укрытиях.

Очагом ядерного поражения называется территория, в пределах которой произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, растений и (или) разрушения и повреждения зданий и сооружений.

Вкачестве критерия для определения границ зон очага ядерного поражения принято избыточное давление во фронте ударной волны. Внешней границей очага ядерного поражения является условная линия на местности, где избыточное давление ударной волны

- 10 кПа (0,1 кгс/см2).

Такое избыточное давление считается безопасным для незащищенных людей. Для определения возможного характера разрушений и установления объема спасательных и других неотложных работ (СиДНР), обусловленных воздействием ударной волны, очаг ядерного поражения условно делят на 4 зоны Зона полных разрушений возникает там, где избыточное давление в ударной волне

достигает 50 кПа и более. Обычно она занимает =12% площади очага поражения. В ней полностью разрушаются жилые и промышленные здания и противорадиационные укрытия. Вокруг эпицентра разрушаются убежища, повреждаются сети коммунальноэнергетического хозяйства. В пределах зоны до 75% убежищ сохраняется. В зоне образуются сплошные завалы. Пожары в зоне полных разрушений не возникают, т.к. воспламенившиеся от светового излучения постройки и предметы будут разбросаны и засыпаны обломками, а пламя - сбито ударной волной.

Вэтой зоне у незащищенных людей возникают крайне тяжелые травмы, которые характеризуются широким диапазоном поражений (повреждение внутренних органов, переломы костей, шок, контузии, кровоизлияния в мозг).

Люди, находящиеся открытой местности, при воздействии светового излучения получают крайне тяжелые ожоги. Поражающее действие проникающей радиации на них достигает 500 Р и более.

Зона сильных разрушений образуется при избыточном давлении в ударной волне от 50 до 30 кПа и составляет-10% площади очага. Наземные здания и сооружения в основном будут иметь сильные разрушения; убежища, подземные сети и большинство противорадиационных укрытий сохранятся. Подвалы в зданиях не повреждаются, если их перекрытия выдержат статическую нагрузку от завалов. Возможно возникновение сплошных пожаров и даже огненных штормов. На них может воздействовать световой импульс 2000 - 1600 кДж/м2, что может привести к возникновению ожогов III - IV степени. Зона средних разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны от 30 до 20 кПа и занимает - 18% площади очага. Деревянные здания будут сильно или полностью разрушены, каменные - получат средние и слабые разрушения. Убежища, противорадиационные укрытия и подвалы полностью сохранятся. На улицах отдельные завалы.

От светового излучения массовые загорания горючих материалов, приводящие к образованию сплошных пожаров. Люди, находящиеся вне укрытий, от воздействия ударной волны получают легкие и средней степени тяжести Зона слабых разрушений при давлении от 20 до 10 кПа, занимает до 60% очага. Здания

получают слабые разрушения, в некоторых местах образуются отдельные завалы. Отдельные пожары. Люди, находящиеся в этой зоне, вне укрытий, могут получить травмы от падающих обломков и разрушающегося стекла, ожоги; в укрытиях потери отсутствуют.

Основные спасательные работы в этой зоне проводятся с целью тушения пожаров и спасения людей из частично разрушенных и горящих зданий. Условия для работы медицинских формирований относительно благоприятны.

12) Основные клинические формы ОЛБ при внешнем относительно равномерном облучении. Дозы внешнего облучения, при которых они развиваются, периоды течения, современные представления о патогенезе.

Острой лучевой болезнью от внешнего облучения называется общее заболевание, возникающее в результате однократного или повторных воздействий дозами ионизирующих излучений значительной мощности в относительно небольшой интервал времени (в течение минут, часов, 1-4 суток) и в дозе более 1 Грея, характеризующееся стадийностью и полисиндромными проявлениями.

Выделяют следующие основные патологические механизмы:

1.Первичное воздействие ионизирующих излучений на клетки, ткани, органы и непосредственное его проявление.

2.Опосредованное воздействие облучения через нервную и эндокринную системы и изменение нейроэндокринной регуляции.

3.Изменение обмена веществ.

4.Интоксикация организма.

5.Нарушение гемопоэза (острая лучевая аплазия костного мозга и цитопения в периферической крови).

6.Функциональные и морфологические нарушения желудочно-кишечного тракта (острый радиационный стоматит, гастроэнтерит, изменение водного и электролитного баланса, радиационный гепатит).

7.Угнетение иммунологической реактивности с развитием инфекционных осложнений.

8.Нарушение функций сердечно-сосудистой системы.

9.Нарушение гемо- и ликвородинамики с развитием отека головного мозга и проявление симптомов радиационного энцефаломиелоза.

Основные синдромы острой лучевой болезни

1)Гематологический (панцитопенический) синдром.характеризуется изменением числа клеток в периферической крови вследствие нарушения их продукции.

2)Геморрагический синдром. Степень выраженности геморрагического синдрома связана со степенью снижения количества тромбоцитов (снижается тромбопластиновая активность крови и нарушается третья фаза гемокоагуляции).

3)Синдром инфекционных осложнений.

Основная причин развития синдрома инфекционных осложнений – нейтропения и резкое нарушение основных функций нейтрофилов (фагоцитоз, миграционная активность).

4) Синдром функционального и органического поражения центральной нервной системы (развивается астеническое состояние, нарушается нейровисцеральная регуляция, появляются вегетативные расстройства). 5) Синдром эндокринных расстройств.

6) Синдром эндогенной токсемии.

Токсемия формируется в ближайшие часы после облучения и обусловлена образованием токсических продуктов первичных радиохимических и биохимических реакций (хиноны, липоперекиси, липоидные токсины и др.), а также продуктов деструкции радиочувствительных тканей и патологического обмена веществ.

7)Синдром кишечных расстройств.

8)Дистрофический синдром.

Клиническая классификация ОЛБ

По степени тяжести (степень тяжести ОЛБ определяется поглощенной дозой ионизирующих излучений):

а) Формы ОЛБ:

1.Костно-мозговая - при поглощенной дозе от 1 до 10 Гр. 2.Кишечная – при поглощенной дозе 10-20 Гр. 3.Токсемическая – при поглощенной дозе 20-80 Гр. 4.Церебральная – при поглощенной дозе свыше 80 Гр. Б)

Степени тяжести костно-мозговой формы ОЛБ: I (легкая) – при поглощенной дозе 1-2 Гр.

II (средняя) – при поглощенной дозе 2-4 Гр. III (тяжелая) – при поглощенной дозе 4-6 Гр.

IV (крайне тяжелая) – при поглощенной дозе 6-10 Гр.

Периоды течения:

1)начальный – период общей первичной реакции;

2)скрытый – период относительного, или мнимого, благополучия;

3)период разгара – период выраженных клинических проявлений;

4)период восстановления;

5)период исходов и последствий

Клинические признаки начального периода (первичная реакция)

Изменения в крови во время скрытого периода

13. Отдаленные последствия общего (тотального) облучения. Неопухолевые отдаленные последствия, канцерогенные эффекты облучения.

Остаточные явления чаще всего проявляются гипоплазией и дистрофией тканей, наиболее сильно поврежденных при облучении. Они представляют собой последствия неполного восстановления повреждений, лежавших в основе острого поражения: лейкопения, анемия, нарушения иммунитета, стерильность и др.