Лекция: Радиационная гигиена.

Мы подходим к великому перевороту в жизни человечества..., когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет (В.И. Вернадский, 1922 г.)

Радиационное загрязнение биосферы с каждым годом увели­чивается и становится одним из самых мощных факторов, влияю­щих на человечество. В этой связи население проявляет повышен­ную озабоченность по отношению к радиационному фактору.

Острую актуальность эта проблема приобрела после аварии на Чернобыльской АЭС, Фокусиме и обусловлена она, прежде всего, низким уровнем знаний в области радиационной безопасности.

К большому сожалению, радиационная безграмотность опре­делилась не только среди населения, а также у значительной части врачей, учителей и других специалистов, которые оказы­вают существенное влияние на формирование общественного мне­ния. Это способствовало неправильному восприятию действия ра­диации, что в свою очередь порождало чувство тревоги и стра­ха или, наоборот, безразличия и недооценки опасности, появи­лось чувство недоверия к официальным лицам и специалистам.

У населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях, до настоящего времени сохраняются неблагоприят­ные социально-психологические последствия чернобыльской ка­тастрофы, которые непосредственно не связаны с радиационным воздействием.

Актуальность рассматриваемой темы определяется и широчайшим использованием ИИИ в различных отраслях практической деятельности, огромным числом людей, подвергающихся воздействию радиационного фактора. В мире насчитывается 1,6 млн. работников, связанных с использованием ИИ, из них 65% - это медицинские работники. В медицине ИИ и радиоактивные вещества используются очень широко и с самыми различными целями: диагностика, лечение и научно-исследовательская деятельность.

Каждый житель Земли в последние 50 лет подвергся облучению от радиоактивных осадков, вызванных ядерными взрывами в атмосфере в связи с испытаниями ядерного оружия. Максимальное количество этих испытаний имело место в 1954 - 1958 г.г. и в 1961 - 1962 гг.

Существенная часть радионуклидов при этом выбрасывалась в атмосферу, быстро разносилась в ней на большие расстояния и в течение многих месяцев медленно опускалась на поверхность Земли.

При процессах деления атомных ядер образуется более 20 радионуклидов с периодами полураспада от долей секунды до нескольких миллиардов лет.

Второй антропогенный источник ионизирующего облучения населения - продукты функционирования объектов атомной энергетики.

Хотя при нормальной работе АЭС выбросы радионуклидов в окружающую среду незначительны, Чернобыльская авария 1986 года и авария на Фокусиме показали чрезвычайно высокую потенциальную опасность атомной энергетики.

В настоящее время радиационная обстановка в России определяется глобальным радиоактивным фоном, наличием загрязненных территорий вследствие Чернобыльской (1986 г.) и Кыштымской (1957 г.) аварий, эксплуатацией урановых месторождений, ядерного топливного цикла, судовых ядерно-энергетических установок, региональных хранилищ радиоактивных отходов, а также аномальными зонами ионизирующих излучений, связанных с земными (природными) источниками радионуклидов.

(слайд №2) Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений.

Естественные: космическое излучение (протоны, нейтроны, атомные ядра), благодаря наличию атмосферы интенсивность космического излучения на земле мала; излучение радиоактивными элементами, распределенными в земной породе, воде, воздухе, живых организмах. Естественные источники определяют радиоактивность ОС – естественный/природный радиационный фон. Естественные источники дают125мбэр в год.

Искусственные источники – технические устройства, созданные человеком. В радиологии это рентгеновские трубки, радиоактивные нуклиды, ускорители заряженных частиц.

Уровни земной естественной радиации неодинаковы в разных районах и зависят от концентрации радионуклидов вблизи поверхности. Аномальные радиационные поля природного происхождения образуются при обогащении ураном, торием некоторых типов гранитов, других магматических образований, на месторождениях радиоактивных элементов в различных породах, при современном привносе урана, радия, радона в подземные и поверхностные воды, геологическую среду. Высокой радиоактивностью часто характеризуются угли, фосфориты, горючие сланцы, некоторые глины и пески, в том числе пляжные. Зоны повышенной радиоактивности распределены на территории России неравномерно. Они известны как в европейской части, так и в Зауралье, на Полярном Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье, на Дальнем Востоке, Камчатке, Северо-востоке. В большинстве геохимически специализированных на радиоактивные элементы комплексах пород значительная часть урана находится в подвижном состоянии, легко извлекается и попадает в поверхностные, подземные воды, затем в пищевую цепь. Именно природные источники ионизирующего излучения в зонах аномальной радиоактивности вносят основной вклад (до 70 %) в суммарную дозу облучения населения, равную 420 мбэр/год. При этом эти источники могут создавать высокие уровни радиации, влияющие в течение длительного времени на жизнедеятельность человека и вызывающие различные заболевания вплоть до генетических изменений в организме. Если на урановых рудниках ведется санитарно-гигиеническое обследование и принимаются соответствующие меры по охране здоровья сотрудников, то воздействие естественной радиации за счет радионуклидов в горных породах и природных водах изучено крайне слабо.

Газ радон в зданиях

Облучение в домах происходит от радиоактивных веществ, содержащихся в грунте и в строительных материалах.

Инертный газ радон получается при распаде радия-226 (рис. 1.18), который находится и в грунте и в строительных материа­лах. Радон - короткоживущий элемент и распадается на дочерние продукты распада. Радон, так же как и его продукты распада, излучает альфа-излучение, которое особо вредно при попадании внутрь организма. Как инертный газ радон химически нейтрален.

При вдохе он не остается в организме, а удаляется оттуда с выдохом. Его продукты распада представляют большие пробле­мы: они содержатся в пыли воздуха, которая может оставаться в легких в течение долгого времени, увеличивая альфа-облучение и риск заболевания раком легких.

Попадающий в дома газ радон и продукты его распада, в виду минимальной вентиляции жилья, имеют повышенную концент­рацию. Прямое гамма-излучение от строительных материалов так­же вносит вклад в дозу, но главный источник больших доз облу­чения в домах (в среднем 2 мЗв/год) - это альфа-излучение от радона и продуктов его распада. В разных странах, в том числе и в России, есть много "радоновых домов", где излучение намного выше этого среднего значения.

Пределы по содержанию радона и продуктов его распада:

• в новых зданиях - 100 Бк/м³;

• в построенных ранее - 200 Бк/м³.

объемная активность радона в воздухе более 200 Бк/м³ расце­нивается как недопустимый риск для здоровья.

Итак, среди естественных радионуклидов наибольшее радиационно-генетическое значение имеют радон и его дочерние продукты распада (радий и др.). Их вклад в суммарную дозу облучения на душу населения составляет более 50 %. Радоновая проблема в настоящее время считается приоритетной в развитых странах и ей уделяется повышенное внимание со стороны МКРЗ и МКДАР при ООН. Опасность радона (период полураспада 3,823 суток) заключается в его широком распространении, высокой проникающей способности и миграционной подвижности, распаде с образованием радия и других высокорадиоактивных продуктов. Радон не имеет цвета, запаха и считается "невидимым врагом", угрозой для миллионов жителей.

Естественный радиационный фон. Уровни. Его происхождение. Причины, вызывающие его повы­шение.

(слайд №3) Радиационный фон - это ИИ от природных источников космическо­го и земного происхождения, а также от источников искусственного проис­хождения, рассеянных в биосфере.

Характерные черты радиационного фона:

1) Постоянство действия

2) Длительность действия

3) Практически полный охват всего населения планеты.

(слайд №4) Составные части радиационного фона:

1. Естественный

2. Искусственный

(слайд №5) Естественный радиационный фон (ЕРФ) - ИИ, создающиеся на по­верхности Земли за счет естественных природных источников. Естественный радиационный фон составляет в среднем 200-225 мрад/год.

ЕРФ также делят на:

1) Космическая составляющая. Представлена вторичным космическим излучением, которое образуется после взаимодействия первичного из­лучения с атмосферой. Это излучение представлено в основном элек­тронами и составляет примерно 30 мрад/год.

Величина космической составляющей зависит от:

- Широты местности. На полюсах - на 15 % выше, чем на экваторе.

- От высоты над уровнем моря. Чем больше высота над уровнем моря, тем больше радиационный фон.

- От солнечной активности. При увеличении солнечной активно­сти увеличивается космическое излучение.

2) Земная составляющая. Земные источники создают внешнее облу­чение (почва, воздух, вода) и обеспечивают внутреннее облучение.

Земные источники включают:

(слайд №6) 1.Элементы, относящиеся к радиоактивным семействам. Таких се­мейств три. Они называются по родоначальнику семейства.

а) Семейство урана

б) Семейство тория

в) Семейство актиния

Все родоначальники имеют период полураспада, равный миллиардам лет (то есть распадаются с выделением ИИ очень медленной непосредствен­ной опасности поэтому не представляют). Они постепенно распадаются до дочерних радиоактивных веществ и в конце концов доходят до стабильных веществ. Большинство дочерних радиоактивных веществ является а-излучателями, поэтому также не представляют особой опасности (а-излучение обладает очень низкой проникающей способностью). Опасность же представляют радиоактивные газы, которые образуются в результате даль­нейшего распада - радон (период полураспада равен 3.8-4 дням), торон (55 секунд) и актинон (3 секунды). По данным ООН за 3/4 дозы земных источ­ников отвечает радон, то есть он вносит решающий вклад.

Радон поступает из почвы и скапливается в подвалах и нижних этажах зданий (в восемь раз тяжелее воздуха), но может и подниматься вверх по вентиляции. Кроме поступления из почвы радон может поступать с при­родным газом и водой из поземных источников.

2. Не связанные с семействами высокорадиоактивные элементы: К(40) (обуславливает радиоактивность пищевых продуктов, морской воды), рубидий, радиоактивный изотоп Са и др.

3. Непрерывно образующиеся в атмосфере под действием космического излучения С(14) и тритий (радиоактивный изотоп водорода).

Причины повышения ЕРФ.

Повышение ЕРФ может наблюдаться при увеличении космической или земной его составляющих.

Величина космической составляющей зависит от:

- Широты местности. На полюсах - на 15 % выше, чем на экваторе.

- От высоты над уровнем моря. Чем больше высота над уровнем моря, тем больше радиационный фон.

- От солнечной активности. При увеличении солнечной активно­сти увеличивается космическое излучение.

Величина земной составляющей зависят от:

1) Характера почвы. Имеются места, где сосредоточены элементы радиоактивных семейств, при этом фон может быть в сотни и тысячи раз выше среднего.

2) Характера залегающих пород. Например, гранит обладает сущест­венно большей природной активностью, чем другие породы.

Медицинское облучение

Медицинские осмот­ры и медицинское облу­чение прибавляют по­рядка 1,4 мЗв в год к дозе облучения челове­ка, вклад в суммарную дозу облучения состав­ляет около 30%.

Медицинское облучение населения обус­ловлено использованием ионизирующего излуче­ния в трех областях ме­дицины: рентгеновской диагностике и профи­лактике, радионуклидной диагностике и лу­чевой терапии.

По ожидаемым эф­фектам медицинское облучение превосходит все другие виды облуче­ния населения, вместе взятые, т.к. оно является в отличие от последних "острым" облу­чением (дозы у пациента формируются за секунды и минуты).

i

i

i

Радиационная гигиена - сравнительно молодая науч­ная дисциплина, сформировавшаяся в середине прошлого века, когда применение источников ионизирующего излу­чения в различных областях жизни стремительно расши­рялось и привело к необходимости научного изучения и оценки его воздействия на организм человека. Как научная дисциплина возникла в СССР и США примерно в одно и то же время, после массовых испытаний ядерного оружия. Произо­шедшие аварийные ситуации привели в ряде случаев к не­контролируемому облучению профессионалов и населе­ния. Потребовалось объединение усилий большого коли­чества специалистов различного профиля (физиков, радио­химиков, радиобиологов, медиков, гидрологов, метеороло­гов, психологов, социологов и др.) для определения степе­ни опасности различных доз облучения людей и разработ­ки мер по их снижению. Возникла необходимость в разра­ботке теории и методологии радиационно-гигиенического регламентирования уровней облучения населения и про­фессионалов.

На ранней стадии существования материи она была в значи­тельной степени радиоактивной. Однако по истечении времени большинство ядер природных радиоактивных веществ подверг­лись радиоактивному распаду и стали устойчивыми. Но неко­торые вещества все еще радиоактивны и являются источника­ми ионизирующего излучения. Наряду с этим, излучения Кос­моса и Солнца постоянно воздействуют на организм и окружа­ющую среду. Таким образом, вся жизнь на земле развивается в среде, которая является естественно-радиоактивной.

Ионизирующее излучение было открыто в 1895 году Виль­гельмом Конрадом Рентгеном в Германии, он зафиксировал неиз­вестные ранее лучи, которые проникали сквозь тело человека. Эти лучи, однако, не были связаны с естественной радиоактивно­стью. Рентген получил их в электронной лампе, разгоняя поток электронов от одного электрода к другому. Это открытие сразу же нашло применение в практиче­ской жизни. Уже в 1896 году рентгеновское излучение было исполь­зовано для диагностики.

Но это открытие вдохно­вило и других ученых искать "таинственные" лучи, и в 1896 году было сделано следующее открытие: французский физик Анри Беккерель изучал минеральный образец урана и обнаружил, что он испускал лучи того же самого типа, что и лучи Рентгена. Бек­керель обнаружил явление естественной радиоактивности.

Теперь поиск химических элементов, испускающих радиацию, стал более целенаправленным. В 1898 году ученые Мария и Пьер Кюри выделили два радиоактивных элемента: полоний и радий. Радий, который является высоко радиоактивным химическим элементом, скоро оказался полезным в медицине. Терапевтическое облучение теперь обычное явление. А в то время об опасности вредного воздействия излучения на организм не было известно.

Многие из первопроходцев в области медицины и научных ис­следований были облучены, и в течение первых десятилетий про­шлого столетия некоторые из них погибли от лучевой болезни.

Радиоактивность использовалась для борьбы со злокачественными опу­холями, рентгеновское излучение - для диагностических целей. Однако вскоре было обнаружено и вредное действие радиации на организм, в результате чего зародилась новая отрасль гигиены - радиационная ги­гиена. Первая кафедра радиационной гигиены появилась в 1957 году в Москве в институте усовершенствования врачей. Радиационная гигиена как предмет окончательно сформировалась к 1960 году.

В 1928 году на Международном конгрессе по радиологии в Стокгольме была основана международная организация сегодня известная как Международная комиссия по радиационной за­щите (МКРЗ). МКРЗ собирает информацию о воздействии ради­ации на здоровье и выпускает рекомендации по радиационной защите.

(слайд №7) Радиационная гигиена - наука о сохранении здоровья людей в условиях воздействия радиоактивного и вообще ионизирующего излучения. Это отрасль гигиенических знаний, разрабаты­вающая на основе изучения действия радиоактивных веществ и ионизирую­щих излучений на организм нормативы и мероприятия, осуществление кото­рых обеспечивает защиту от их вредного действия и создает оптимальные ус­ловия для жизнедеятельности и самочувствия людей. Она имеет радиобиологическое направление, занимающееся изучением воздействия ионизирующих излучений на живой организм, и собственно гигиеническое направление разрабатывающее гигиенические нормативы допустимого облучения и меры защиты от чрезмерного облучения.

(слайд №8) Задачи радиационной гигиены.

1) Паспортизация источников радиоактивности в ходе предупредитель­ного и текущего санитарного надзора. Нужно знать, какие источники имеются, чтобы дальше проследить их судьбу.

2) Контроль и разработка мероприятий по снижению доз ионизирующих излучений, воздействующих на различные группы населения.

3) Контроль за содержанием радиоактивных веществ в различных объ­ектах окружающей среды.

4) Контроль за хранением, транспортировкой и захоронением радиоак­тивных веществ.

5) Контроль за условиями труда с источниками ионизирующей радиа­ции.

6) Контроль за здоровьем персонала и населения, подвергающегося воз­действию ИИ (ионизирующих излучений).

Прежде чем перейти к освещению вопросов радиационной гигиены, нам необходимо вернуться к знаниям средней школы об элементарной физике.

(Слайд № 9) атом

Деревья, птицы, облака, дома и автомобили состоят из ато­мов.

во, означающее "неде­лимый". Оно введено в лексикон греческим философом Демокри­том, который жил приблизительно 2500 лет назад. В то время полагали, что атом - самая маленькая частица материи.

Все состоит из атомов.

(слайд № 10) Строение атома

Атомы настолько малы, что Вы не сможете различить их гла­зами, Вы не сможете даже увидеть их под наиболее мощным электронным микроскопом. Другими словами, мы не знаем, на что в действительности похож атом. Но имеются модели, кото­рые описывают наше представление об атоме.

Наиболее простая модель была создана датским физиком Ниль-сом Бором в начале прошлого столетия. В течение последних де­сятилетий модель Бора была усовершенствована физиками мира.

В модели Бора атом состоит из ядра, изображенного объеди­ненными сферами, как показано на рисунке 1.3, вокруг ядра вращаются по своим орбитам отрицательно заряженные электро­ны. Ядро состоит из двух видов частиц. Светлые частицы, изображенные на ри­сунке, называются нейтронами - они не имеют электрическо­го заряда. Темные ча­стицы - протоны - за­ряжены положительно (+)•

Положительный заряд протонов нейт­рализует отрицатель­ный заряд электронов.Следовательно, атом является электрически нейтральным, так как он имеет равное число

протонов и электронов.

(Слайд № 11)Элементарные частицы

Таблица, приведенная ниже, показывает некоторые сравнитель­ные данные об элементарных частицах - нейтронах, протонах и

электронах.

Колонка "Заряд" показывает, что электрический заряд нейт­рона равен нулю, т.е. нейтрон - электрически нейтрален.

Протон заряжен положительно, электрон - отрицательно. Их заряды численно равны. Таким образом, они уравновешивают за­ряды друг друга.

Нейтрон и протон имеют практически одинаковый вес. Элек­трон намного легче, приблизительно 1/1800 массы протона или нейтрона (колонка 4). Поэтому массой атома фактически являет­ся масса ядра: вес электронов можно не учитывать.

Химические элементы

В природе имеются различные виды химических элементов. Некоторые имеют относительно простую структуру, другие - бо­лее сложную. Мы используем слово "элемент", чтобы описать ве­щество, состоящее только из атомов одного вида.

Элемент определяется числом протонов в его ядре. Следова­тельно, число протонов во всех атомах некоего элемента оди­наково. Число нейтронов, однако, может изменяться.

В природе встречаются 92 элемента.

Изотопы или нуклиды

Атомы, из которых составлены химические элементы, могут иметь разнообразные формы. Самый простой из всех атомов -атом водорода, его ядро состоит из одного протона. Кроме того, имеются еще два вида атомов водорода. Первый, с одним нейтро­ном, называется дейтерием, второй, с двумя нейтронами, называ­ется тритием. Они являются изотопами водорода. Большинство других элементов также имеют такие изотопы.

Химически изотопы элементов ведут себя практически оди­наково. А с точки зрения ядерной физики изотопы имеют весьма различные свойства.

Другое название для изотопов всех химических элементов -нуклид. Иными словами: все элементы - нуклиды.

МОЛЕКУЛА

Вся материя состоит из атомов. Атомы различных элементов могут объединяться и образовывать молекулу. Свойства этой мо­лекулы могут весьма отличаться от свойств отдельных атомов. Например, комбинация одного атома кислорода и двух атомов водорода об­разует молекулу воды. Химическое обозначение воды — Н₂0.

Молекула воды - относительно простая молекула, состоящая только из трех атомов.

Имеются, однако, намного более сложные молекулы, которые могут состоять из сотен тысяч атомов, например молекула ДНК в ядре клетки.