Безпека життєдіяльності - Запорожець О.І. - Джерела іонізуючих випромінювань

Джерела іонізуючих випромінювань (радіації) поділяють на природні та штучні Основну частину опромінення населення земної кулі отримує від природних джерел радіації.

До природних джерел радіації відносять: космічні, земну радіацію та внутрішнє опромінення.

Космічні промені приходять до нас з глибини Всесвіту, а більша їх частина надходить з Сонця. Вони можуть досягати поверхні Землі або взаємодіяти з атмосферою, породжуючи різні радіонукліди. При цьому північний і південний полюси отримують більше радіації, ніж екваторіальні області, внаслідок наявності магнітного поля Землі, яке відхиляє космічні промені (заряджені частки). Крім того, із збільшенням висоти меншає шар повітря, який грає роль екрана, внаслідок чого рівень опромінення космічними променями зростає.

Джерелами земної радіації є: довгоживучі радіонукліди калію-40, рубідію-87, урану-238, торію-232, свинцю-210, поло-нію-210, газу радону та інші, що зустрічаються в різних породах землі. При цьому земна радіація в різних районах земної кулі не однакова і залежить від концентрації радіонуклідів в тому або іншому місці.

Найбільш небезпечним з усіх природних джерел радіації є радон - важкий газ, що не має смаку, запаху і забарвленяя в 7,5 разів важчий за повітря. У природі зустрічається у вигляді радону-222 (від розпаду урану-238) і радону-220 (від розпаду торію-232). Однак, продукти розпаду радону більш небезпечні, ніж сам газ.

Іншими природними джерелами радіації є: вугілля (при спаленні), термальні води, фосфати (при добуванні і як добрива) та інші речовини.

Внутрішнє опромінення складає від 2/3 до 5/6 загальної дози опромінення людини. Внутрішнє опромінення пов'язано з наявністю у організмі людини радіоактивних речовин, зокрема С¹² (радіоактивний вуглець С¹² міститься у всіх біологічних тканинах на Землі, в зв'язку з цим археологи та палеонтологи оцінюють вік знахідок за допомогою радіовуглецевого аналізу), що надходять до організму переважно з їжею, і в значно меншій мірі з водою та повітрям.

До штучних джерел радіації відносять: ядерні вибухи, атомну енергетику, уранові копальні і збагачувальні фабрики, могильники радіоактивних відходів, рентгенівські апарати, апаратуру, яку використовують в науково-дослідній роботі в галузі ядерної фізики і енергетики, ТЕЦ, які працюють на вугіллі, радіонукліди, що застосовуються в медицині та приладах побутової техніки, різні будівельні матеріали, світлові прилади: апаратура у покажчиках якої застосовується фосфор, телевізори, комп'ютери, генератори надвисокої частоти та багато інших.

Характеристика радіоактивного забруднення середовища мешкання залежить від: радіонуклідів, їх кількості, активності (періоду напіврозпаду), відстані до джерела радіації, часу і ступеню впливу на людину.

Так, наприклад, радіаційне забруднення салону авіалайнера буде залежати від висоти і тривалості польоту, оскільки основним джерелом опромінення є космічні промені, так само незначна частина опромінення буде від радіонуклідів, які використовують в системах авіалайнера.

Підприємства ядерної енергетики є, потенційними джерелами забруднення зовнішнього середовища на всіх етапах ядерного паливного циклу.

Вплив іонізуючого випромінювання на живі організми

Іонізуюче випромінювання характеризується такими особливостями дії на людський організм та інші біологічні об'єкти:

- дуже мала кількість енергії викликає глибокі біологічні зміни;

- опромінення характеризується ефектом накопичення;

- різні органи живого організму мають різну чутливість та реакцію на опромінення;

- дія іонізуючого випромінювання проявляється не відразу (наявність прихованого періоду);

- випромінювання впливає не лише на даний організм, але й на його нащадків;

- ефект опромінення залежить від величини дози та періоду, за який ця доза отримана.

Ступінь, глибина і форма променевих вражень біологічних об'єктів, у першу чергу, залежить від величини поглинутої дози, тобто величини поглинутої енергії випромінювання. Велика одноразова доза викликає важчі наслідки, ніж систематична, що сумарно дорівнює однократній.

Вражаюча дія проникаючої радіації на людину залежить від: величини дози опромінювання та часу, протягом якого доза отримана.

Різні частини тіла неоднаково реагують на отриману дозу опромінення. Найчутливіші до радіації - червоний кістковий мозок, щитовидна залоза, внутрішні органи, статеві органи, молочні залози. Наприклад, при однаковій еквівалентній дозі виникнення раку у легенях імовірніше, ніж у щитовидній залозі. Тому дози опромінення органів та тканин вираховуються за різними коефіцієнтами. При рівномірному опроміненні усього тіла із 100 % дози опромінення червоний кістковий мозок поглинає 12 %, молочні залози - 15 %, легені - 12 %, яєчники чи сім'яники - 25%, щитовидна залоза - 3 %, кісткова тканина - 3 %, інші тканини - 30 %. Дані цифри характеризують коефіцієнти радіаційного ризику цих органів.

Сумарний ефект опромінення організму характеризується ефективною еквівалентною дозою, яка вираховується шляхом додавання доз, отриманих усіма органами та тканинами, помноженими на коефіцієнт ризику.

Іонізація живої тканини викликає невластиві організмові хімічні, фізичні та біологічні процеси, що призводить до розриву молекулярних зв'язків і зміни хімічної структури різних сполук, утворення токсинів, наслідком чого є загибель клітин та розвиток променевої хвороби.

Під дією іонізуючого випромінювання відбувається іонізація води з утворенням іонів Н+ та ОН^-, а в подальшому хімічно активних пероксидів, зокрема, пероксиду водню Н₂О₂, що взаємодіють з білками, ферментами, нуклеопротеїдами та іншими речовинами з утворенням вільних радикалів, які, в свою чергу, вступають у наступні реакції. Нерідко в результаті такої хімічної взаємодії утворюються токсичні речовини. Тому іонізація навіть однієї молекули може призвести до лавиноподібного ефекту. Це пояснює ефект, що надзвичайно мала енергія іонізуючого випромінювання викликає надзвичайно сильну біологічну дію на організм.

Захворювання, спричинені іонізуючим випромінюванням, можуть бути гострими чи хронічними, загальними та місцевими. Гострі ураження, як правило, наступають при опроміненні великими дозами протягом короткого проміжку часу, хронічні - у разі тривалого опромінення у невеликих дозах.

Гостра променева хвороба розвивається в разі зовнішнього або внутрішнього опромінення в дозі 1 Гр (100 Р) і більше за невеликий проміжок часу (до 4 діб).

Залежно від дози опромінення розрізняють кілька клінічних форм гострої променевої хвороби, що наведено у таблиці 3.2.

У разі опромінення дозою менше 1 Гр може розвинутися променева реакція, але, як правило, це не призводить до незворотних змін в організмі.

Таблиця 3.2

Форми та ступені променевої хвороби

Захворювання на променеву хворобу протікає у чотири етапи:

- період первинної реакції - первинна реакція наступає тим швидше, чим більша доза опромінення, це є основою для оцінки тяжкості променевої хвороби, терміну, місця евакуації і госпіталізації та обсягу лікування;

- латентний період - період уявного благополуччя, у випадку кістково-мозкової форми продовжується від кількох днів до 2-4 тижнів;

- період розпалу - у тяжких випадках настає безпосередньо за початковим періодом, а в легких - через 3-4 тижні, характеризується погіршенням стану потерпілого;

- період відновлення - продовжується протягом 2-4 і більше місяців, що залежить від тяжкості хвороби, повне відновлення загалом може тривати 1-3 роки.

Найчастіше при опроміненні спостерігається кістково-мозкова форма, що має чотири ступеня. У разі опромінення до 6 Гр та своєчасного медичного втручання, видужання наступає через 3 місяці - 3 роки. При опроміненні більше 6 Гр перебіг хвороби залежить від індивідуальних особливостей організму і може закінчитися летальним наслідком уже через кілька тижнів.

Первинна реакція при кишковій формі гострої променевої хвороби виникає у перші хвилини після опромінення і має важкий перебіг. На 5-8 добу стан хворого різко погіршується, а летальний кінець наступає на 8 -16 добу.

Судинна форма променевої хвороби має ще швидший перебіг, при якому смерть наступає через 4-7 діб.

Для церебральної форми променевої хвороби характерний колапс хворого із знепритомненням та вкрай тяжкий і швидкий перебіг. Смерть наступає у перші 3 доби, а деколи у перші години після опромінення.

Найвразливіша до дії радіації кровотворна система організму, яка припиняє нормальне функціонування при дозах опромінення 0,5-1 Гр. Однак вона має високу здатність до відновлювання, і, якщо доза опромінення була не дуже велика, кровотворна система може повністю відновити свої функції.

Одноразове опромінення сім'яників при дозі лише 0,1 Гр призводить до тимчасової стерильності чоловіків, доза понад 2 Гр може призвести до сталої стерильності. Яєчники менш чутливі, але дози понад 3 Гр можуть призвести до безпліддя. Для цих органів сумарна доза, отримана за кілька разів, більш небезпечна, ніж така ж, але одноразова, на відміну від інших органів людини.

Очі людини уражаються при дозах 2-5 Гр. Встановлено, що професійне опромінення з сумарною дозою 0,5-2 Гр, отримане протягом 10-20 років, призводить до каламутності кришталика.

Більшість інших тканин та органів дорослої людини менш чутливі до радіації, наприклад, нирки витримують сумарну дозу 23 Гр, одержану протягом 5 тижнів, печінка - 40 Гр за місяць, сечовий міхур - 55 Гр протягом чотирьох тижнів.

Особливо небезпечний вплив іонізуючого випромінювання на вагітних жінок та дітей. Опромінення у дитячому віці може призвести до аномального розвитку кісток, втрати пам'яті. Дуже чутливий і мозок плоду, якщо майбутня мати підлягає опроміненню, наприклад, при рентгенівському обстеженні між восьмим та п'ятнадцятим тижнями вагітності.

Небезпека радіоактивного опромінення зростає при надходженні радіоактивних ізотопів до організму людини. У цьому випадку на організм впливає не тільки гама-, але й бета- та аль-фа-випромінювання, що за своєю руйнівною дією є значно небезпечнішим, ніж гама. При проникненні радіоактивних речовин всередину організму уражаються переважно органи та тканини, в яких відкладаються ті чи інші ізотопи: йод - у щитовидній залозі; стронцій - у кістках; уран і плутоній - у нирках, товстому кишечнику, печінці; цезій - у м'язовій тканині; натрій розповсюджується по всьому організму.

З часом відбувається поступовий розпад радіоактивних елементів та виведення їх із організму. Цей процес залежить від періоду напіврозпаду того чи іншого радіонукліда та періоду біологічного напіввиведення - часу, протягом якого кількість даного радіоактивного елементу зменшується вдвічі внаслідок фізіологічного обміну.

Жінки є радіостійкішими, що пов'язано з впливом тестостерону у чоловіків. Хворі люди менш стійкі до радіаційного впливу. Підвищує стійкість дієта. Зменшення вмісту кисню в повітрі підвищує радіостійкість організму.