2.8. Воздействие ионизирующего излучения

Ионизирующим излучением называется излучение, взаимодействие кото­рого с веществом приводит к образованию в веществе ионов разного знака. Источниками ионизирующего излучения могут быть радиоактивные веще­ства (радионуклиды) и электрофизические устройства (рентгеновские аппа­раты, ускорители, высоковольтные электроустановки, дефектоскопы и др.), которые применяют в контрольно-измерительных приборах, системах авто­матики, научно-исследовательских работах, медицине, атомной энергетике.

Различают следующие виды ионизирующего излучения: альфа-излучение - поток ядер атомов гелия; бета-излучение - поток электронов или позитронов; гамма-излучение - электромагнитное (фотонное) излучение; рентгеновское излучение - электромагнитное излучение, отличающееся от гамма-излучения длиной волны;

нейтронное излучение - поток электронейтральных частиц ядра.

Возникающее в процессе радиоактивного распада или при осуществле­нии ядерных реакций ионизирующее излучение, проходя через вещество, взаимодействует с его атомами и молекулами, передавая веществу часть своей энергии. Первичным, начальным этапом биологического действия из­лучения является ионизация атомов и молекул живой материи, в частности ионизация молекул воды, содержащейся в органах и тканях.

При радиолизе воды появляются свободные радикалы: атомарный водо­род Н+, гидроксил ОН^-, гидроксид НО и перекись водорода Н₂О₂, которые, обладая высокой химической активностью, вступают в химические реакции с другими молекулами ткани и возникают новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. Это приводит к подавлению активности ферментных систем, торможению функций кроветворных органов, гибели отдельных клеток, нарушению биохимических процессов и обмена веществ в организме, замедлению или прекращению роста тканей.

В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и индивиду­альных особенностей организма вызванные изменения могут быть обра­тимыми или необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань вос­станавливает свою функциональную деятельность. Однако большие дозы при длительном воздействии способны вызвать необратимое нарушение жизнедеятельности отдельных органов, систем или организма в целом.

Хроническое облучение человека источниеом ионизирующего излуче­ния может вызвать два вида эффектов: детерминированные пороговые эф­фекты - лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие и др. и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты - злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни.

Биологическое действие различных видов ионизирующего излучения за­висит от их проникающей способности и удельной ионизации - числа пар ионов, образующихся в тканях организма на каждом сантиметре пути про­бега. В ряду альфа-бета-гамма- и рентгеновского излучений проникающая способность возрастает, а удельная ионизация уменьшается.

При работе с источниками ионизирующего излучения может возникнуть внешнее, внутреннее и комбинированное облучение персонала.

Внешнее облучение обусловлено действием источников, находящихся вне организма на рабочих местах и в помещениях; внутреннее облучение -радиоактивной пылью, попавшей в организм вместе с воздухом, пищей, во­дой; комбинированное облучение - совместным действием внешнего и внут­реннего.

При внешнем облучении в первую очередь представляют опасность гамма- и рентгеновское излучения, обладающие большой проникающей способностью. Биологический эффект внешнего облучения зависит от сум­марной поглощенной дозы и времени воздействия излучения, размеров облу­чаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма.

При внутреннем облучении опасны все виды излучения (особенно аль­фа), действующие непрерывно практически на все органы в течение всего времени нахождения радиоактивного вещества в организме. Анализ имею­щихся данных о состоянии здоровья лиц, подвергшихся действию ионизи­рующего излучения, показал, что при внутреннем облучении биологическая эффективность альфа-частиц и тяжелых ядер в 20 раз выше, а нейтронов и протонов в 10 раз выше, чем гамма- и рентгеновского излучений.

Выделение радиоактивных веществ из организма происходит через же­лудочно-кишечный тракт, почки, дыхательные пути, кожу, молочные желе­зы. Наиболее опасны радионуклиды с большим периодом полураспада, медленно выделяющиеся из организма или накапливающиеся в отдельных его органах. Так, стронций, кальций, барий, радий, иттрий, цирконий, плу­тоний и другие элементы преимущественно накапливаются в скелете (кос­тях); торий, лантан, прометий, церий задерживаются в печени; остаются в мышцах - калий, рубидий, цезий; селезенке и лимфатических узлах - нио­бий, рутений; щитовидной железе - йод; распределяются в организме рав­номерно - церий, ниобий, полоний, теллур, сурьма и др.

Степень чувствительности различных тканей к облучению неодинакова. Ес­ли рассматривать ткани органов в порядке уменьшения их чувствительно­сти к действию ионизирующего излучения, то получим следующую по­следовательность: клетки костных поверхностей, кожа, лимфатические уз­лы, щитовидная железа, печень, желудок, легкие, костный мозг (красный), гонады (половые железы).

Изменения, происходящие в организме под воздействием ионизирующе­го излучения, могут проявиться в виде клинических эффектов, или через сравнительно короткий промежуток времени после облучения (часы, дни) -острые лучевые поражения, или через длительный промежуток времени (годы, десятилетия) - отдаленные последствия. Кроме того, под воздейст­вием излучения в организме может произойти нарушение генного аппарата, ответственного за наследственность. В большинстве случаев эти изменения будучи безвредными для организма облученного, могут оказаться опасными для последующих поколений. Поэтому при оценке опасности облучения, которому может подвергаться человек биологические эффекты принято дифференцировать на соматические и генетические.

К соматическим эффектам относятся те изменения в состоянии здоро­вья человека, которые произошли у него в результате облучения. Сомпати-ческие эффекты проявляются в виде острой или хронической лучевой бо­лезни, локальных повреждений отдельных органов или тканей, а также в виде отдаленных реакций реакций организма на облучение.

Острая лучевая болезнь возникает в результате облучения большими до­зами в короткий промежуток времени. Хроническая лучевая болезнь может развивается при длительном облучении дозами, не вызывающими острой лучевой болезни, но значительно превышающими предельно допустимые.

Лучевая болезнь всегда имеет затяжной характер. При этом выделяют четыре периода течения болезни: период первичной реакции, скрытый пе­риод мнимого благополучия, период выраженных клинических проявлений и период выздоровления. В процессе развития хронической формы лучевой болезни различают три стадии.

Для первой стадии характерны недомогание, головная боль, вялость, слабость, нарушение сна, ухудшение аппетита.

Для второй стадии - более ярко выражены признаки первой стадии, кроме того, возникают сосудистые и сердечные изменения, нарушение об­мена веществ, изменения в составе крови (уменьшение числа лейкоцитов) и другие отклонения.

Третья стадия характеризуется еще более резким проявлением призна­ков первой и второй стадии, кровоизлияниями и изменениями в ЦНС, при­водящими к нейротрофическим нарушениям.

При работе с радионуклидами ионизирующее излучение может вызвать разнообразные острые и хронические поражения кожи - от небольшого по­краснения до ожогов, некроз (омертвление) ткани. Первые признаки хрони­ческого поражения проявляются в сухости кожи, трещинах на ней, ее изъ­язвлении, ломкости ногтей, выпадении волос.

Отдаленные последствия облучения людей ионизирующим излучением могут проявляться в виде лейкоза, катаракты, злокачественных опухолей различных органов и тканей, сокращения продолжительности жизни, ослаб­ления действия иммунной системы, генетических эффектов, которые могут сказываться на последующих поколениях.

Литература

19. Физиология человека и животных. Под ред. проф. А.Б. Когана. - М.: Высшая школа, 1984.

20. Хван Т.А., Хван П.А. Основы безопасности жизнедеятельности. -Ростов на Дону: «Феникс», 2000.

21. Алексеев С.В., Усенко В.Р. Гигиена труда. - М.: Медицина, 1998.

22. Безопасность жизнедеятельности. Под ред. проф. Э. А. Арустамова. -М.: «Дашков и К°», 2003.

23. Гринин А. С., Новиков В. Н. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002.

24. Чусов Ю.Н. Физиология человека. - М.: Просвещение, 1981.

25. Сапин М.Р., Брыксина З.Г. Анатомия и физиология человека. - М.: Просвещение, 1998.

_ито