Внешнее и внутреннее облучение
При оценке действия излучения на организм необходимо различать внешнее и внутреннее облучения.
Внешнее облучение
— воздействие на организм ионизирующих излучений от источников, находящихся вне организма. В технике радиационной безопасности принимают, что внешнее облучение создается закрытыми радиоактивными источниками, для которых исключается возможность попадания радиоактивных веществ в окружающую среду в условиях их эксплуатации. К ним относятся источники нейтронов, a-, b-, g-источники, имеющие защитное покрытие или оболочку, рентгеновские установки, ускорители частиц. Воздействие на людей проникающей радиации ядерных взрывов, космических излучений и излучений природных радиоактивных веществ также представляет собой случаи внешнего облучения.
Степень лучевого поражения человека при внешнем облучении в значительной мере обусловлена проникающей способностью излучений, которая зависит от их вида и энергии. Внешнее облучение a- частицами не опасно, так как они проникают в покровный слой кожи (эпидермис) лишь на несколько десятков мкм и практически не достигают чувствительного слоя кожи (см. таблицу).
Бета-частицы проникают в ткань на несколько мм, поглощаясь кожей и подкожной жировой клетчаткой. При облучении открытых участков тела сравнительно большими дозами b-излучения могут возникать эритемы кожи, катаракты глаз и т. п.
Более опасно внешнее γ-излучение, которое пронизывает все тело и способно поражать все органы и ткани человека. Еще в большей степени это относится к быстрым нейтронам, обладающим большой проникающей способностью и образующим в ткани протоны ядра отдачи с высоким ЛПЭ.
Внутреннее облучение
– воздействие на организм ионизирующих излучений радиоактивных веществ, находящихся внутри организма. Радиоактивные вещества могут попасть внутрь организма через дыхательные пути, пищеварительный тракт, через повреждения кожи. Опасность поступления радионуклидов внутрь организма возникает при работе с открытыми источниками и при радиоактивном загрязнения окружающей среды.
Рассмотрим факторы, влияющие на биологический эффект при внутреннем облучении.
• Активность
радионуклида в организме или критическом органе. Очевидно, что с увеличением активности возрастает степень лучевого поражения.
• Вид излучения
и его ЛПЭ. При одинаковой активности инкорпорированных нуклидов опасность внутреннего облучения возрастает в последовательности, обратной внешнему облучению: g-излучение < b-излучение < a-излучение (наиболее опасно).
Это объясняется тем, что частицы испускаются и поглощаются в самих органах и тканях и основную роль играет их коэффициент качества к,
зависящий от ЛПЭ. Под действием a-частиц разрушаются почти все клетки вблизи a-источника, и в ткани образуется плотный очаг поражения. Клетки, пораженные b-излучением, более рассредоточены в ткани, что не вызывает столь губительного эффекта, g-излучение ионизирует посредством вторичных электронов (косвенная ионизация) и, несмотря на одинаковую ЛПЭ, создает в ткани намного меньше ионов, чем b-излучение; кроме того, часть энергии g-излучения уходит за пределы организма. Поэтому при прочих равных условиях внутреннее облучение g-фотонами наименее опасно.
• Локализация
– способность некоторых нуклидов избирательно накапливаться в отдельных органах тела, называемых «критическими».
Критический орган –
орган, ткань, часть тела или все тело, облучение которого в данных условиях причиняет наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства. В порядке убывания радиочувствительности выделены три группы критических органов:
I группа –
все тело, гонады и красный костный мозг;
II группа –
мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к I и III группам;
III группа –
кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы. Так, например, около 20% йода депонируется в щитовидной железе, которая по массе составляет только 0,03% массы тела. В костных тканях отлагаются источники a-излучения – радий, уран, плутоний и b-излучения — 90Sr, 90Y, 45Са; 32Р накапливается в костях и легких, 35S — в легких и гонадах, 137Сз — в печени, легких и по всему телу, 14С – в жировой ткани, 3Н – по всему организму. Различная радиочувствительность органов влияет на суммарный эффект внутреннего облучения организма.
• Эффективный период полувыведения.
Активность радионуклида в организме уменьшается со временем в результате радиоактивного распада (l – постоянная распада) и биологического выведения элемента из организма (скорость выведения подчиняется экспоненциальному закону с постоянной lб). Эффективная скорость выведения lэфф =l
+
lб .
Эффективный период полувыведения может значительно отличаться от периода полураспада.
При непрерывном хроническом поступлении радионуклида в организм устанавливается равновесие между его поступлением и выведением.
§ 2. Воздействие радиоактивных излучений на организм человека.
<<�Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>
Радиоактивные вещества обладают особыми специфическими свойствами, которые могут представлять опасность для здоровья работающих.
Большая опасность радиоактивного излучения заключается в том, что оно не обнаруживается органами чувств человека. Человек в течение долгого времени может находиться под действием опасной радиации, не испытывая никаких явных неприятных ощущений. Это порождает беспечность, пренебрежение требованиями охраны труда и в конечном счете приводит к тяжелым последствиям. Понимание грозящей опасности при работе с радиоактивными веществами имеет исключительно большое значение, не сравнимое ни с какой другой опасностью, связанной с профессиональной вредностью.
Радиоактивное облучение организма человека может быть внешним и внутренним. При внешнем облучении, которое создается закрытыми источниками, опасны излучения, обладающие большой проникающей способностью. Внутреннее облучение возможно, когда радиоактивное вещество попадает внутрь организма через органы дыхания, поры кожи или места ее повреждения, слизистые оболочки, желудочно-кишечный тракт. Внутреннее облучение действует в течение всего времени нахождения радиоактивного вещества в организме. Поэтому наибольшую опасность представляют радиоактивные изотопы с большим периодом полураспада и интенсивным излучением, медленно выделяющиеся из организма или концентрирующиеся в отдельных его органах.
Биологическое действие радиоактивных излучений характеризуется ионизацией атомов и молекул организма, в результате чего происходит разрыв нормальных молекулярных связей и изменение химической структуры различных соединений. Это, в свою очередь, ведет к нарушению нормальных биохимических процессов обмена веществ в живых клетках. Лучевое воздействие большой силы и продолжительности может вызвать гибель отдельных клеток, органов, а впоследствии и всего организма.
Под влиянием радиоактивных излучений в организме может происходить торможение функций кроветворных органов, нарушение нормальной свертываемости крови и увеличение хрупкости капилляров; расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта и истощение организма; снижение сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям и др.
При работе с радиоактивными веществами интенсивному облучению могут подвергаться руки, поражение кожи которых может быть хроническим или острым. Первые признаки хронического поражения обнаруживаются обычно не сразу: они проявляются в сухости кожи, трещинах на ней, ее изъязвлении, ломкости ногтей, выпадении волос.
При остром лучевом ожоге кистей рук наблюдаются отеки, пузыри и омертвение тканей, могут появиться также долго не заживающие лучевые язвы, на месте образования которых возможны раковые заболевания.
Кожа предохраняет организм от воздействия альфа-лучей и мягких бета-лучей, проникающая способность которых невелика. Но радиоактивные вещества могут попасть внутрь организма при вдыхании загрязненного воздуха, через пищеварительный тракт (при питье загрязненной воды, курении) и в редких случаях через кожу.
Наиболее опасны вещества, отлагающиеся в костях и жизненно важных органах. Накопление радиоактивных веществ в определенных органах приводит к их быстрому повреждению.
Важное значение при оценке внутреннего облучения радиоактивными веществами имеет вид излучения, период полураспада и скорость выведения их из организма. Так, альфа-излучатели, почти безвредные при наружном облучении, особенно опасны при попадании внутрь. Это объясняется тем, что они создают большую плотность ионизации.
Некоторые радиоактивные вещества токсичны и иногда даже более опасны, чем самые сильные яды растительного и животного происхождения.
При оценке доз облучения определяющими являются сведения о количественном содержании радиоактивных веществ в теле человека, а не данные о концентрации их в окружающей среде. Допустимые уровни облучения нужно рассматривать как максимально разрешенные дозы. Допустимые уровни загрязнения установлены также для кожных покровов работающего персонала, поверхностей рабочих помещений и транспортных средств. Даже небольшая радиоактивная загрязненность перечисленных поверхностей создает условия для занесения этих веществ внутрь организма.
Перейти вверх к навигации
Электронная библиотека
Безопасность жизнедеятельности в техносфере / Радиационная безопасность / 4.2. Внутреннее облучение
Внутреннее облучение возникает, когда источники излучения попадают в организм при вдыхании, глотании, а также через повреждения кожного покрова.
Это отличие от внешнего облучения делает внутреннее во много раз опаснее.
1) Очень сильно увеличивается время облучения тканей организма. Такие долго живущие радионуклиды, как 226Ra, цирконий, из организма практически не выводятся и облучение длится всю жизнь.
2) Доза внутреннего облучения резко возрастает из-за бесконечно малого расстояния до источника (контактное облучение).
3) Введение в организм означает исключение поглощения ионизирующих α-частиц роговым слоем кожи.
4) Радиоактивные вещества распределяются по тканям не равномерно, а избирательно концентрируются в отдельных органах, еще более усиливая их облучение. Например, главная опасность радия заключается в том, что он складывается в костях и излучает α-частицы. Вызывая очень сильную ионизацию, α-частицы повреждают костную ткань и особенно чувствительные к облучению кроветворные клетки костного мозга, вызывая заболевания крови и образование злокачественных опухолей.
5) В случае внутреннего облучения мы лишены возможности использовать те методы защиты, которые разработаны для внешнего облучения (экранирование, удаление от источника или сокращение времени пребывания в поле).
Один из впечатляющих примеров тяжелых последствий внутреннего переоблучения за счет радионуклидов – трагедия горняков, погибших в XVI веке от таинственной горной болезни (г.
Яхимов в Чехословакии) и в Германии. В 1879 г. было установлено, что эта таинственная болезнь – рак легких.
Клиническое исследование больных шахтеров и тщательное изучение условий труда позволили установить, что причиной поражения горняков являлась высокая концентрация радиоактивного газа радона и продуктов его распада в свинцовых рудниках. Средний период развития рака легких у горняков составил 13-17 лет.
Другой случай внутреннего переоблучения – катастрофа в Нью-Джерси – связан с производством светящихся циферблатов (1919-1924 гг.). Свойство сернистого цинка ZnS давать яркую вспышку при торможении и остановке в нем α-частицы (сцинтилляция) было применено для получения постоянно светящихся составов из смеси ZnS и Ra. Эти краски с концентрациями Ra 5…300 мкг на 1 г ZnS получили широкое применение в приборостроении в 20-х гг. ХХ века в США. Работницы при нанесении тонких штрихов часто заостряли кончики кисточек губами, заглатывая ничтожно малые частицы Ra, который, постепенно накапливаясь в организме, вызывал глубокое малокровие, злокачественные опухоли и преждевременную смерть. От начала облучения до развития рака проходило в среднем 15 лет. В 1915-1924 гг. было зарегистрировано 48 жертв (в их организмах было накоплено всего лишь 1,4…180 мкг Ra). Дозы внутреннего облучения от столь малого количества долго живущего α-излучения составили до Н=1600 бэр.
Опираясь на эти исследования, радиобиологи разработали дозовые пределы, основанные на представлении о недопущении поглощения в течение всей жизни более 1 мкг Ra и произвольном предположении, что предельно-допустимым количеством вещества, испускающего α-частицы, является 0,1 мкг.
Классификация
Различаются следующие виды облучения организма, в зависимости от путей проникновения:
- Внешнее облучение. К этому типу относятся воздействие космических лучей, солнечная радиация, радиоактивная энергия, которую выделяют горные породы и т.д. Получение больших доз облучения возможно при испытаниях оружия ядерного типа, авариях и других нештатных ситуациях, происходящих на атомных электростанциях. В таком случае радиация попадает в организм с вдыхаемым воздухом и через кожу.
- Внутреннее облучение. При этом человек получает дозу радиации от радиоактивных веществ, которые попадают в организм через воздух, желудочно-кишечный тракт, кровь или же повреждения кожи.
При внешнем облучении радиоактивные вещества, поступая в организм через кожу, попадают прямо в кровеносную систему. После этого, циркулируя вместе с кровью по организму, они скапливаются в органах-мишенях. В них концентрация радиации будет самой большой. Если радиоактивные частицы попадают в организм вместе с воздухом, который вдыхается, то часть их удаляется с воздухом, который выдыхается.
Нормы
Есть понятие естественного радиационного фона, он присутствует в природе всегда. Показатель такого внешнего облучения не должен превышать 0,2 мкЗ/час – это норма для человека. Допустимым уровнем радиации считается до 0,5 мкЗ/час. В микрорентгенах это 50 единиц в час.
Если человек находится в опасной радиоактивной зоне, то нормальным показателем излучения считается 10 мкЗ/час. При этом особого вреда для здоровья не будет. Эта дозировка равносильна получаемой при процедуре флюорографии или другого типа рентгеновского исследования. При рентгене зуба человек получает 0,2 мкЗ/час. Важно, что никакие медицинские обследования инструментального типа не спровоцируют лучевую болезнь.
Порог радиации 100-700 мкЗ не должен превышаться, так как будут опасные последствия. Смерть вызовет доза, полученная одноразово в размере 6-7 Зв. Следует учитывать, что радиоактивные вещества способны накапливаться в организме и суммироваться.
Опасность облучения
Внутреннее и внешнее облучение являются опасными для человека. Это обуславливается тем, что для радиоактивных лучей нет никаких преград в организме и, соответственно, они проходят через все клетки. В результате этого происходят разные патологические процессы. А именно, клетки организма раздражаются и приходят в состояние возбуждения. Такие процессы приводят к нарушению их функционирования и даже гибели.
Воздействие радиоактивного излучения может спровоцировать сдвиги биохимического характера, перерождения клеток и генетические нарушения. Это объясняется тем, что ионизирующее излучение поражает белковые и жировые структуры в клетках. Именно они необходимы для нормального функционирования тканей. Довольно часто эти повреждения микроскопичны и проявление воздействия радиации начинают быть заметными спустя некоторое время. Часто такие повреждения проявляются в виде онкологических заболеваний и генетических мутаций у потомков.
Если радиоактивное облучение было минимальным, то последствия для организма человека будут видны через десятки лет.
Какой тип облучения опаснее: внутреннее или внешнее? Именно внутреннее облучение наиболее опасно для человека, так как впоследствии проявляются тяжелые состояния и заболевания. При данном виде облучения радиоактивный атом напрямую воздействует на ткани. При этом ограниченно лишь время пребывания этого атома в организме. Но, несмотря на это, локальное действие ионизирующего излучения усиливается в некоторых органах.
Негативным фактором при внешнем облечении является то, что никакие методы дезактивации не эффективны.
Внешнее облучение опасно для человека до того времени, пока он находится в зоне с радиоактивным статусом. Особенно опасно если в составе лучей есть нейроны. Они способны легко проникать в ядра атомов и провоцировать изменения в них, так как не проводят электрические импульсы. При этом создаются новые атомы. Данный процесс называют вторичным. При таком внешнем облучении возникают тяжелые патологии.
Воздействие внешней радиации на организм провоцирует ожоги кожных покровов и слизистых оболочек. Степень тяжести этих ран зависит от дозировки радиации. Внутреннее облучение провоцирует проявление злокачественных новообразований и разных видов лейкозов.
К генетическим поражениям от радиации относятся проявления у потомков синдрома Дауна, эпилепсии, а также других пороков развития физического или умственного характера.
Последствия радиации
Степень облучения внутреннего и внешнего типов зависит от нескольких факторов. А именно:
- разновидности радиоактивных веществ;
- интенсивность их воздействия;
- индивидуальная восприимчивость к веществам.
Человеческий организм способен регенерировать клетки, которые повреждены радиацией, но только если их не критическое количество. Если их очень много, то патологический процесс необратим.
Есть такая особенность: кратковременная большая доза намного опаснее, чем системное воздействие на организм небольших доз.
