Методические материалы для 2 курса

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ И СТОХАСТИЧЕСКИЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ

Важнейшие биологические реакции организма человека на действие

ионизирующей радиации разделяют на два вида биологических эффектов

1.Детерминированные (причинно обусловленные) биологические эффекты, для которых существует пороговая доза действия. Ниже порога болезнь не проявляется, но при достижении определённого порога возникают болезни, прямо пропорционально зависящие от дозы: лучевые ожоги, лучевые дерматиты, лучевая катаракта, лучевая лихорадка, лучевое бесплодие, аномалии развития плода, острая и хроническая лучевая болезнь.

2.Стохастические (вероятностные) биологические эффекты не имеют порога действия. Могут возникать при любой дозе. Для них характерен эффект малых доз и даже одной клетки (клетка становится раковой, если она

облучается в митозе): лейкоз, онкологические заболевания, наследственные болезни.

По времени возникновения все эффекты подразделяются на:

1.непосредственные – могут возникнуть в течение недели, месяца. Это острая и хроническая лучевая болезнь, ожоги кожи, лучевая катаракта...

2.отдалённые – возникающие в течение жизни индивидуума: онкологические заболевания, лейкозы.

3.возникающие через неопределённое время: генетические последствия – изменения наследственных структур: геномные мутации – кратные изменения гаплоидного числа хромосом, хромосомные мутации или хромосомные аберрации – структурные и численные изменения хромосом,

точковые (генные) мутации: изменения в молекулярной структуре генов.

Корпускулярные излучения – быстрые нейтроны и альфа-частицы,

вызывают хромосомные перестройки чаще, чем электромагнитные излучения.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОНЯТИЕ ДОЗАХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В РАДИАЦИОННОЙ ГИГИЕНЕ

201

ЭКСПОЗИЗИОННАЯ ДОЗА – рентген – является внесистемной единицей рентгеновского и гаммаизлучений, при действии которой образуется 2,08 х 109 пар ионов в 1 см3 воздуха.

ПОГЛОЩЁННАЯ ДОЗА – средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объёме (Дж/кг).

Непосредственно измерить биологически значимые величины поглощённых доз не всегда возможно из-за незначительности соответствующей им энергии.

Поэтому непосредственно измеряется, как правило, экспозиционная доза ионизирующего излучения, а поглощённая доза рассчитывается с учётом свойств облучаемой среды. Единицей поглощённой дозы является 1 грей (Гр).

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА – поглощённая доза любого вида ионизирующего излучения, умноженная на коэффициент качества для данного вида излучения. Используется для сравнения биологического эффекта различных излучений по сравнению с рентгеновским или гамма-излучением.

Коэффициенты качества рентгеновского, гамма-излучения, электронов,

позитронов, бета-излучения равны единице (1), нейтронов – (3-10), протонов –

(10), альфа-частиц – (20).

Измеряется в зивертах (Зв).

ЭФФЕКТИВНАЯ ДОЗА – сумма произведений эквивалентной дозы в органе или ткани на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани (гонады 0,20; костный мозг, толстый кишечник,

лёгкие, желудок 0,12; остальные органы 0,05; кожа 0,01)

Мера оценки риска возникновения отдалённых последствий

ионизирующих излучений.

Эффективная доза характеризует степень снижения жизнедеятельности и

здоровья людей в результате радиационного ущерба. Измеряется в зивертах

(Зв)

Годовая эффективная доза от природных источников составляется из:

-Космического излучения 0,39 мЗв/год

-Естественного гамма-фона от поверхности земли 0,46 мЗв/год

202

-Инкорпорированных радионуклидов в теле человека 0,23 мЗв/год

-Радона и продуктов его распада 1,3 мЗв/год

Суммарная доза составляет 2,4 мЗв/год

ЗАКРЫТЫЕ И ОТКРЫТЫЕ ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Источники ионизирующих излучений подразделяются на закрытые и открытые. В зависимости от данной классификации по-разному трактуются и способы защиты от данных излучений.

Закрытые источники

Их устройство исключает попадание радиоактивных веществ в окружающую среду в условиях применения и износа. Это могут быть иглы,

запаянные в стальные контейнеры, теле-гамма-установки для облучения,

ампулы, бусины, источники непрерывного излучения и генерирующие излучение периодически. Излучение от закрытых источников только внешнее.

Принципы защиты при работе с закрытыми источниками

1.Защита количеством (уменьшение мощности дозы на рабочем месте – чем меньше доза, тем меньше облучение. Однако технология манипуляций не всегда позволяет уменьшить мощность дозы до минимальной величины).

2.Защита временем (сокращения времени контакта с ионизирующим излучением можно достигнуть тренировкой без излучателя).

3.Расстоянием (дистанционное управление).

4.Экранами (экраны-контейнеры для хранения и транспортировки радиоактивных препаратов в нерабочем положении, для оборудования,

передвижные – ширмы в рентгеновских кабинетах, части строительных конструкций для защиты территорий – стены, двери, индивидуальные средства защиты – щитки из орг.стекла, просвинцованные перчатки).

Альфа- и бетаизлучение задерживается водородосодержащими

веществами (пластмассой) и алюминием, гамма-излучение ослабляется

материалами с высокой плотностью – свинцом, сталью, чугуном.

203

Для поглощения нейтронов экран должен иметь три слоя:

1.слой – для замедления нейтронов – материалы с большим количеством атомов водорода – вода, парафин, пластмасса и бетон

2.слой – для поглощения медленных и тепловых нейтронов – бор, кадмий

3.слой – для поглощения гамма-излучения – свинец.

Для оценки защитных свойств того или иного материала, его способности задерживать ионизирующее излучение используют показатель слоя половинного ослабления, обозначающий толщину слоя данного материала,

после прохождения которого интенсивность гамма-излучения уменьшается вдвое.

Открытые источники радиоактивного излучения

Открытый источник – это источник излучения, при использовании которого возможно попадание радиоактивных веществ в окружающую среду.

При этом не исключается не только внешнее, но и внутреннее облучение персонала (газы, аэрозоли, твёрдые и жидкие радиоактивные вещества,

радиоактивные изотопы).

Все работы с открытыми изотопами разделяются на три класса. Класс работ устанавливается в зависимости от группы радиотоксичности радиоактивного изотопа (А, Б, В, Г) и фактического его количества

(активности) на рабочем месте.

Способы защиты от открытых источников ионизирующих излучений

1.Организационные мероприятия: выделение трёх классов работ в зависимости от опасности.

2.Планировочные мероприятия. Для первого класса опасности – специально изолированные корпуса, куда не допускаются посторонние люди. Для второго класса выделяется только этаж или часть здания. Работы третьего класса могут проводиться в обычной лаборатории с наличием вытяжного шкафа.

3.Герметизация оборудования.

204

4.Применение несорбирующих материалов для покрытия столов и стен,

устройство рациональной вентиляции.

5.Индивидуальные средства защиты: одежда, обувь, изолирующие костюмы,

защита органов дыхания.

6.Соблюдение радиационной асептики: халаты, перчатки, личная гигиена.

7.Радиационный и медицинский контроль.

НОРМЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ (НРБ-2009)

Для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия на

происхождения применяются нормы радиационной безопасности.

Внормах устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:

-персонал (группа А – лица, постоянно работающие с источниками ионизирующих излучений и группа Б – ограниченная часть населения, которая иногда может подвергаться воздействию ионизирующих излучений –

уборщицы, слесари и т.д.)

- всё население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их

производственной деятельности.

ОСНОВНЫЕ ПРЕДЕЛЫ ДОЗ

205

Основные пределы доз для персонала группы Б равны ¼ значений для персонала группы А.

Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70

лет) – 70 мЗв.

Планируемое облучение персонала группы А выше установленных пределов при ликвидации или предотвращении аварии может быть разрешено только в случае необходимости спасения людей или предотвращения их облучения. Допускается для мужчин старше 30 лет при их добровольном письменном согласии, информирования о возможных дозах облучения и риске для здоровья. В аварийных ситуациях облучение не должно быть более 50 мЗв.

206

(1882-1954), которые в начале 20-х годов XX столетия заложили основы теории и практики гигиенического нормирования промышленных ядов.

Н.С. Правдин впервые сформулировал следующие основные задачи промышленной токсикологии:

-гигиеническая экспертиза токсичных веществ;

-гигиеническое нормирование содержания вредных веществ в объектах окружающей среды и биосредах;

-гигиеническая стандартизация сырья и продуктов производства.

Если первое направление предполагает установление гигиенических нормативов химических веществ по сокращенной схеме с определением смертельных доз и концентраций, видовой, половой и возрастной специфичности, кумулятивных свойств с последующим расчетом ориентировочных временных нормативов, то второе направление охватывает полный комплекс токсикологических исследований, включая хронический эксперимент, и разработку на этой основе фундаментальных гигиенических нормативов – предельно допустимых концентраций (ПДК) в воздухе рабочей зоны и на коже.

Гигиеническая стандартизация сырья, промежуточных продуктов и готовых изделий направлена на ограничение в них токсичных примесей до уровней, не оказывающих неблагоприятного воздействия на организм. Эти исследования в настоящее время стали обязательными, поскольку любая производимая продукция должна иметь гигиенический сертификат качества. Ответственность за осуществление стандартизации возлагается на предприятие-изготовитель.

В последующие годы потребовались расширение и углубление токсикологической характеристики вредных химических факторов производственной среды, и в промышленной токсикологии появились новые направления.

К ним относятся:

- регламентация при совместном воздействии нескольких токсичных веществ (комбинированное действие), при одновременном поступлении в

208

организм токсичного вещества различными путями (комплексное действие), а

также при совместном воздействии токсичных веществ и производственных факторов другой природы (сочетанное действие);

-изучение механизмов действия яда, патогенеза интоксикаций,

распространения и превращения яда в организме (токсикодинамика и

токсикокинетика);

-изучение специфического действия производственных ядов на организм,

втом числе сенсибилизирующего, канцерогенного, гонадотропного,

эмбриотропного, тератогенного, мутагенного, кардиоваскулярного,

склеротического и др.;

-экстраполяция экспериментальных данных на организм человека;

-прогнозирование токсичности промышленных соединений на основе изучения химической структуры, физико-химических свойств и результатов первичных токсикологических исследований;

-оценка риска для здоровья работающих на основе данных о химическом загрязнении производственной среды и др.

Всвязи с многообразием химических соединений, встречающихся в условиях производства, до настоящего времени нет единой полной и универсальной классификации промышленных ядов. В зависимости от целей, стоящих перед исследователями, производственные химические факторы классифицируют по различным принципам. Так, химическая классификация делит все промышленные яды на органические, неорганические и элементорганические.

Всоответствии с классификацией Геддерсона и Хаггарда, разработанной еще в 1930 г., химические вещества по биологическому действию на организм делят на 4 большие группы: удушающие, раздражающие, летучие наркотики и родственные им вещества, действующие после поступления их в кровь, и

неорганические и металлоорганические соединения (цитоплазматические яды).

По этому же принципу другая классификация делит промышленные яды на

сенсибилизирующего, канцерогенного, мутагенного действия.

209

С учетом различных путей поступления в организм предложено классифицировать химические токсиканты на вещества ингаляционного,

перорального и перкутанного действия.

Наконец, по таким важнейшим свойствам, как токсичность и опасность,

профессиональные яды делятся на чрезвычайно токсичные, высокотоксичные,

умеренно токсичные, малотоксичные и чрезвычайно опасные, высокоопасные,

умеренно опасные и малоопасные.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЯДОВ

Многие виды профессиональной деятельности, связанные с получением и переработкой сырья, изготовлением и применением промышленной продукции,

осуществляются в условиях воздействия на организм химических веществ, или промышленных ядов.

Промышленные яды – вещества, которые, попадая в организм во время производственной деятельности, оказывают на него вредное влияние. Эти вещества подробно изучает токсикология – наука, которая определяет биологическую активность производственных ядов, степень их вредности и опасности, разрабатывают гигиенические нормативы и рекомендации.

Заболевания, возникающие при воздействии этих веществ, называют

профессиональными отравлениями.

Количество химических соединений, используемых в народном хозяйстве, в

настоящее время составляет несколько тысяч. Так, только в химико-

фармацевтической промышленности их насчитывается несколько сотен. В

зависимости от химического строения вещества делятся на органические,

неорганические и элементоорганические. По агрегатному состоянию их классифицируют на газы, пары и аэрозоли (жидкие и твердые). По степени опасности промышленные яды делят на четыре класса: чрезвычайно опасные (I

класс), высокоопасные (II класс), умеренно опасные (III класс) и малоопасные

(IV класс).

210