Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физические факторы загрязнения среды обитания человека. Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов.pdf
61
Плотность ионизации (пар ионов/см)
50 • 103
40 - 50
Ионизирующие
Коротковолновые
электромагнитные
Потоки
Потоки
γ
α
β-частицы
протоны и
излучения
нейтральных
частиц
др. ионы
излучения
рентгенов-
ское
-
излучение
заряженных
-
частицы
частиц
(электроны,
позитроны)
В зависимости от механизма образования, ионизирующие излучения
бывают:
• первичными (рождёнными в источнике);
• вторичными (образованными в результате взаимодействия
излучения другого типа с веществом) ионизирующее излучение.
В зависимости от типа частиц, их энергии, природы и плотности
вещества с которым взаимодействуют частицы, сильно различаются
проникающая способность ионизирующего излучения и ионизирующая
способность.
Ионизирующая способность излучения характеризуется линейной
плотностью ионизации: i = n / l, где i – число пар ионов, образующихся на
единице пути пробега частицы.
Проникающая способность излучения характеризуется средним
линейным пробегом заряженной ионизирующей частицы (R). Варьируется в
широком интервале - от долей миллиметра (альфа-излучение) до многих
километров (гамма-лучи).
Таблица 17 Сравнительные характеристики α и β - излучений
Характеристики
Скорость, см/с 2 • 109 2 • 1010
Энергия, МэВ 4 - 9 0,01 - 3
Пробег (воздух), см 2 - 9 10 - 1000
Пробег (ткань), мм 0,1 10 - 15
α - излучение β - излучение
62
8.4 Действие ионизирующих излучений на организм
•
++
+→ ОННОН
2
Излуч.
Н
2
О
•
−−
+→→+ НОНОНОНе
22
в водной
в органических
Возникновение высокоактивных в химическом
Все виды ионизирующих излучений характеризуются способностью
ионизировать или возбуждать атомы и молекулы облучаемых веществ и
повышать их химическую активность, поэтому ионизирующие излучения
являются биологически активными факторами воздействия на живые
организмы.
Механизм действия ионизирующих излучений с тканями и органами
человека складывается из трёх этапов:
I этап – ионизация и возбуждение;
II этап – химические, тепловые, биологические эффекты;
III этап – функциональные и морфологические изменения.
Взаимодействие ионизирующих излучений с живыми организмами
может вызвать различные поражения. Степень поражения зависит от
множества факторов - вида излучения, дозы облучения, места воздействия,
возраста, состояния здоровья и др.
Первичные или биофизические стадии процессов взаимодействия
изучает медицинская физика, а последующие механизмы взаимодействия
ионизирующих излучений с живыми организмами происходят по
биохимическим и физиологическим законам.
Биофизические основы действия ионизирующих излучений на ткани
организма принято рассматривать в зависимости от того, с какими
молекулами происходит взаимодействие.
отношении соединений возможно:
фазе
При воздействии ионизирующего излучения на молекулы воды,
содержащейся в тканях, происходят различные реакции, названные
радиолизом воды. Под действием ионизирующих излучений из молекулы
воды выбивается электрон, образуется пара ионов. Проходя через среду,
электрон вызывает вторичную ионизацию с образованием крайне
неустойчивых ионов Н2О
свободных радикалов и гидроксильных и водородных ионов.
Схема образования свободных радикалов и гидроксильных и
водородных ионов под действием ионизирующего излучения представлена
на рисунке:
-
и Н
О+, распад которых приводит к образованию
2
соединениях
63
В присутствии молекул О2 в тканях образуются токсические
соединения (перекиси и гидроперекиси водорода).
При воздействии ионизирующего излучения на молекулы
органических соединений образуются возбужденные молекулы, ионы,
радикалы, перекиси. Эти высокоактивные в химическом отношении
соединения могут взаимодействовать с остальными молекулами
биологической системы, что в свою очередь, приводит к нарушениям в
клеточных мембранах, в клетках, далее – к нарушениям функций всего
организма.
Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек
макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к
массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее
подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся
(эпителиальные, стволовые и эмбриональные) клетки.
На каком бы уровне – тканевом, органном, системном или
организменном не рассматривалось биологическое действие
ионизирующего излучения, его эффект всегда определяется действием на
уровне клетки. Детальное изучение реакций, инициируемых в клетке
ионизирующими излучениями, составляет предмет фундаментальных
исследований радиобиологии.
Н.А. Агаджанян выделяет три группы результатов, полученных
вследствие воздействия ионизирующих излучений:
• соматодетерминированные (непосредственные) эффекты
воздействия облучения: острая и хроническая лучевая болезнь,
локальные лучевые поражения – лучевой дерматит, лучевая
катаракта, лучевое бесплодие, склеротические и дистрофические
повреждения некоторых тканей;
• соматостохастические эффекты (вероятностные): сокращение
продолжительности жизни, лейкозы, канцерогенез как
отдаленные последствия облучения;
• генетические стохастические эффекты: доминантные и
рецессивные генные мутации, хромосомные аберрации,
проявляющиеся у потомства облученных людей.
Например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у
человека составляет 1–2 Зв (Зиверт) на всё тело. В отличие от
детерминированных, стохастические эффекты не имеют чёткого дозового
порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь
частота проявления этих эффектов. Причем, проявиться они могут как
спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так
и в последующих поколениях (мутации).
Будущему врачу необходимо знать, что в настоящее время главной
составной частью антропогенной радиационной нагрузки на человека
является медицинская рентгенодиагностика (явление, характерное для
развитых стран). Повышение качества медицинского обслуживания в
последние десятилетия сопровождается увеличением числа
диагностических рентгенологических процедур. Безусловно, определяя или
уточняя диагноз, человек получает прямую пользу, но неоправданно частое
применение ионизирующих излучений может принести существенный вред
для здоровья людей. Поэтому врач в своей профессиональной
деятельности должен руководствоваться необходимостью исключения
необоснованного облучения за счёт рентгенодиагностических процедур.
64
8.5 Допустимые уровни воздействия ионизирующих
Согласно Нормам радиационной безопасности НРБ-99/2009,
70 мЗв (0,07 Зв)
излучений
Основные нормативы радиационной безопасности установлены
федеральным законом "О радиационной безопасности населения".
Нормирование действия ионизирующих излучений осуществляется
по санитарным правилам и нормативам СП 2.6.1.2612-10 «Основные
санитарные правила обеспечения радиационной безопасности» и СП
2.6.1.1292-03 «Гигиенические требования по ограничению облучения
населения за счет природных источников ионизирующего излучения».
Правила устанавливают требования по защите людей от вредного
радиационного воздействия при всех условиях облучения от источников
ионизирующего излучения, на которые распространяется действие СанПиН
2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)».
Определены основные принципы обеспечения радиационной безопасности,
оценка состояния радиационной безопасности и пути ее обеспечения,
общие требования к радиационному контролю, требования к
администрации и персоналу радиационного объекта.
Нормами радиационной безопасности устанавливаются пределы
эквивалентной дозы для следующих категорий лиц:
• персонал – лица, работающие с техногенными источниками
излучения (группа А) или находящиеся по условиям работы в
сфере их воздействия (группа Б); лица, подвергающиеся
«профессиональному облучению». К персоналу, работающему с
источниками ионизирующего излучения, относятся, например,
рабочие шахт, обогатительных фабрик, заводов по производству
ядерного топлива, предприятий атомной энергетики, экипажи
авиалайнеров и др., а также медицинский персонал. В условиях
Забайкалья значительные профессиональные дозы получают
шахтёры (особенно в шахтах, добывающих урановую руду),
персонал обогатительных фабрик и медперсонал курортов,
использующих в качестве лечебного средства радоновые ванны
(курорты Ямкун, Ургучан и др.).
• все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий в
их производственной деятельности.
эффективная доза не должна превышать
для персонала за период трудовой деят-ти (50 лет) –
1000 мЗв (1 Зв),
а
для населения за период жизни (70 лет) –
Основные пределы доз и допустимые уровни облучения персонала
группы Б равны 1/4 значений для персонала группы А.
Указанные значения пределов доз облучения являются исходными
при установлении допустимых уровней облучения организма человека и
отдельных его органов.
65
Требования по обеспечению радиационной безопасности населения
санитарные правила распространяют на регулируемые природные
источники излучения:
• изотопы радона и продукты их радиоактивного распада в воздухе
помещений;
• гамма-излучение природных радионуклидов, содержащихся в
строительных изделиях и материалах;
• природные радионуклиды в питьевой воде, минеральных
удобрениях и агрохимикатах, а также в продукции, изготовленной
с использованием материалов, содержащих природные
радионуклиды.
Эти положения об ограничении природного излучения касаются, в
основном, строительных отраслей производства. Начиная с 2009 года, на
радиационную безопасность, кроме строительного сырья, должно
проверяться минеральное сырье и готовые стройматериалы.
Степень радиационной безопасности населения характеризуют
следующие значения эффективных доз облучения от всех основных
природных источников излучения:
• менее 5 мЗв/год – приемлемый уровень облучения населения от
природных источников излучения;
• свыше 5 до 10 мЗв/год – облучение населения является
повышенным;
• более 10 мЗв/год – облучение населения является высоким.
Мероприятия по снижению уровней облучения природными
источниками излучения должны осуществляться в первоочередном порядке
для групп населения, подвергающихся облучению в дозах более 10
мЗв/год.
8.6 Минимизация воздействия ионизирующих излучений, способы защиты
Радиационная безопасность персонала, населения и окружающей
природной среды считается обеспеченной, если соблюдаются основные
принципы радиационной безопасности (обоснование, оптимизация,
нормирование) и требования радиационной защиты, установленные
Федеральными законами РФ, действующими нормами радиационной
безопасности и санитарными правилами.
Организм человека подвержен внешним и внутренним облучениям.
Внешнее облучение создается за счет воздействия на организм человека
ионизирующих излучений от внешних по отношению к нему источников
излучения – как естественных, так и искусственных. Внутреннее облучение
человека создается радионуклидами, попадающими с воздухом, пищей и
водой внутрь организма.
Защита населения от ионизирующих излучений осуществляется
проведением комплекса мероприятий, которые условно можно разделить
на четыре группы:
• организационные,
• инженерно-технические,
• лечебно-профилактические и санитарно-гигиенические,
• применение средств индивидуальной защиты.
66
К основным организационным мероприятиям можно отнести:
подготовку и содержание помещений для работы с радиоактивными
веществами, защиту расстоянием и установление санитарно-защитных зон,
защиту временем и др.
Например, для медицинских работников, деятельность которых
связана с лучевой терапией, рентгенооблучением и т.п., Постановлением
Правительства РФ от 14 февраля 2003 г. № 101 «О продолжительности
рабочего времени медицинских работников …», установлена сокращенная
продолжительность рабочего времени:
• 33 часа в неделю - по перечню согласно приложению № 2 -
работа, непосредственно связанная с рентгенотерапией,
экспериментальным рентгенооблучением; работа,
непосредственно связанная с лучевой терапией)
• 30 часов в неделю - по перечню согласно приложению № 3 работа, непосредственно связанная с гамма-терапией и
экспериментальным гамма-излучением: работа в палатах для
больных с наложенными радиоактивными препаратами; работа,
связанная с гамма-установками;
• 24 часа в неделю - для медицинских работников,
непосредственно осуществляющих гамма-терапию и
экспериментальное гамма-облучение гамма-препаратами в
радиоманипуляционных кабинетах и лабораториях.
Защита расстоянием предполагает удаление рабочего места от
источника излучения. В этом случае при работе с радиоактивными
веществами широко применяются роботизированные комплексы,
телевизионная аппаратура, дистанционное управление, копирующие
манипуляторы, удлиненные держатели (при работе с альфа-частицами)
или захваты и другие средства.
В настоящее время радиоактивное загрязнение окружающей среды
обусловлено в основном деятельностью предприятий ядерного топливного
цикла. Для максимального снижения доз облучения и охраны окружающей
среды для каждого такого предприятия при работе в нормальных условиях
нормативными актами устанавливаются санитарно-защитная зона и зона
наблюдения.
К инженерно-техническим мероприятиям относят применение
экранов.
Под термином “экран” понимают передвижные или стационарные
щиты, предназначенные для поглощения или ослабления ионизирующего
излучения. Экранами служат стенки контейнеров, сейфов, боксов и др.
Выбор материала для изготовления экрана зависит, прежде всего, от
преобладающего вида излучения. Кроме того, учитываются энергия
излучения, активность источника, наличие и стоимость материалов и др.
67
Для защиты расстоянием от α-излучения достаточен слой воздуха в
несколько сантиметров, т.е. небольшое удаление от источника. Применяют
также экраны из плексигласа и стекла толщиной в несколько миллиметров.
Для защиты от β-излучения применяют комбинированные экраны,
которые изготавливаются из материалов с малой и большой атомной
массой. При этом со стороны источника располагают материал с малой
атомной массой, а за ним - с большой. Возникающие в материале
внутреннего экрана кванты с малой энергией поглощаются в
дополнительном экране из материала с большой атомной массой.
Для защиты от γ-излучения применяют материалы с большой
атомной массой и высокой плотностью (свинец, вольфрам и т.п.). Часто
используют более легкие материалы, но менее дефицитные и более
дешевые (сталь, чугун, сплавы меди). Стационарные экраны изготавливают
из бетона.
Для защиты от нейтронного излучения применяют материалы,
содержащие водород (вода, парафин), а также графит, бериллий и др. При
защите от нейтронов и γ -лучей применяют смеси тяжелых материалов с
водой, а также слоевые экраны из тяжелых и легких материалов (железо вода, свинец - полиэтилен и др.).
Химический метод защиты предусматривает проведение лечебно-
профилактических и санитарно-гигиенических мероприятий.
Этот метод защиты от радиации основан на противолучевой
активности многих тысяч разнообразных химических соединений.
Вещества, обладающие радиозащитным эффектом, называются
радиопротекторами. Такая защита применяется при кратковременном
воздействии излучений, а также при длительном внешнем облучении
маломощными дозами и лучевой терапии. Некоторой эффективностью
обладают вещества природного происхождения, такие как экстракты
элеутерококка, женьшеня, китайского лимонника и другие, так называемые
адаптогены.
При приеме радиопротекторов снижается степень проявления
радиационного поражения клеток.
Более сложной задачей является химическая защита от внутреннего
облучения радионуклидами. Изотопы, поступающие внутрь организма,
накапливаются в отдельных органах и тканях. Поэтому предварительное
68
применение радиопротекторов, даже наиболее длительно действующих,
У лиц, проходящих медицинские
должна превышать 1 мЗв.
неэффективно. Химическая профилактика преследует в этом случае
другую цель: не допускать всасывания изотопов внутрь организма.
Средства индивидуальной защиты предназначаются для защиты от
попадания радиоактивных веществ внутрь организма, на кожные покровы и
одежду. Они подразделяются на средства защиты органов дыхания и
средства защиты кожи. К первым относят фильтрующие и изолирующие
противогазы, респираторы, пневмошлемы, ватно-марлевые повязки и др.
Радиационная безопасность пациентов при медицинском облучении
(диагностическим, лечебным, профилактическим, исследовательским)
обеспечивается:
• обоснованием целесообразности рентгенорадиологического
исследования или лечебной процедуры;
• оптимизацией радиационной защиты пациента11.
Проведение диагностических рентгенорадиологических
исследований должно быть обосновано с учетом следующих требований:
• наличие клинических показаний;
• выбор наиболее щадящих в отношении облучения методов
исследований;
• рассмотрение альтернативных (нерадиационных) методов
диагностики.
Проведение терапевтических рентгенорадиологических процедур
должно быть обосновано с учетом следующих требований:
• ожидаемая эффективность лечения превосходит эффективность
альтернативных (нерадиационных) методов;
• риск отказа от лучевой терапии заведомо превышает риск от
облучения при ее проведении.
рентгенорадиологические исследования, годовая
эффективная доза, обусловленная этими процедурами, не
Использование технических средств радиационной защиты
пациентов (стационарных, передвижных и индивидуальных) является
обязательным при проведении диагностических рентгенологических
процедур. Части тела пациентов вне поля излучения должны быть
защищены средствами индивидуальной защиты (фартуки и накидки из
просвинцованной резины, пленки из просвинцованного поливинилхлорида,
ширмы и др.).
Дозы, полученные пациентом при проведении
рентгенорадиологического исследования или процедуры лучевой терапии,
подлежат регистрации. Дозы должны вноситься в персональный лист учета
доз медицинского облучения пациента, являющийся приложением к его
амбулаторной карте.
При проведении медицинских рентгенорадиологических процедур по
требованию пациента ему предоставляется информация об ожидаемой или
полученной дозе облучения и о его возможных последствиях.
11
п. 4.1.Санитарных правил и нормативов СП 2.6.1.2612-10 "Основные санитарные
правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/2010)
69
Вопросы для самопроверки:
1. К какому виду ионизирующих излучений относится β-излучение?
2. Чем обусловлен естественный радиационный фон окружающей
человека среды?
3. Какие высокоактивные в химическом отношении соединения
образуются при радиолизе воды?
4. Наибольшая часть антропогенной радиационной нагрузки на
человека обусловлена:
- медицинской рентгенодиагностикой;
- испытаниями ядерного оружия;
- захоронениями радиоактивных отходов.
5. Чему равна безопасная эффективная доза для населения за
период жизни (70 лет)?
70
9. ГЛОССАРИЙ
1.
Адаптогены
– фармакологическая группа препаратов природного или
химической и биологической природы.
2.
Аккомодация
(от лат. accommodatio приспособление) – способность
результате чего изображение фокусируется на сетчатке.
3.
Альфа-ритм
(α-ритм) – ритм электроэнцефалограммы в полосе частот
или мыслительной активности.
4.
Амортизатор
(от фр. amortisseur) – устройство, превращающее
целях защиты от сотрясений и больших нагрузок.
5.
Амплитуда
(от лат. amplitude величина) – наибольшее отклонение
некоторого значения, условно принятого за нулевое.
6.
Асептический
- (а- + греч. septikos гнилостный, вызывающий гниение,
отсутствием живых микроорганизмов и их спор
7.
Аудиограмма
- графическое представление абсолютного порога
отдельно для правого уха (AD) и для левого (AS).
8.
Беккерель
- единица СИ активности нуклида в радиоактивном
Бк=2,703*10
кюри=10-6 резерфорда.
9.
Блескость
– свойство источников света или светящих поверхностей
снижение продуктивности различных функций глаза
10.
Бэр (бэр, rem)
- внесистемная единица эквивалентной дозы
рентгена
№
№
Понятие Содержание понятия
искусственного происхождения, способных повышать
неспецифическую сопротивляемость организма к
широкому спектру вредных воздействий физической,
глаза
глаза четко видеть предметы, расположенные на
различных расстояниях от него. Обусловлена
изменением преломляющей силы хрусталика глаза, в
от 8 до 13 Гц. Наибольшую амплитуду имеет в состоянии
спокойного бодрствования (при закрытых глазах в
затемнённом помещении). Блокируется или ослабляется
при повышении внимания (в особенности зрительного)
механическую энергию в тепловую, предназначенное для
смягчения ударов в конструкциях машин и сооружений в
(Бк, Bq)
колеблющейся величины от среднего положения или от
т.е. безгнилостный) обеззараженный, характеризующийся
слышимости человека. По горизонтальной оси
откладываются частоты (от 125 до 8000 Гц, набор
значений частот стандартный), а по вертикальной –
минимальные уровни звукового давления сигнала, при
которых пациент слышит звук. Аудиограмма строится
источнике (активности изотопа); 1 Бк равен активности
нуклида, при которой за 1 с происходит один акт распада.
Названа в честь франц. физика А. А. Беккереля. 1
-11
при неблагоприятном соотношении между их яркостью,
силой света и фоном равномерной яркости влиять на
ионизирующего излучения. 1Бэр = 0,01 Дж/кг. До 1963 г.
единица Бэр определялась как биологический эквивалент