Вплив іонізуючого випромінювання на живий організм, Іонізуючі випромінювання. Радіаційна безпека

Безпека життєдіяльності

2. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ У ПОВСЯКДЕНІШ УМОВАХ ВИРОБНИЦТВА І У ПОБУТІ

2.2. Іонізуючі випромінювання. Радіаційна безпека

2.2.2. Вплив іонізуючого випромінювання на живий організм

Усі ІВ дуже руйнівно впливають наживі організми, проте їхня дія невідчутна людиною. Жодний орган чуттів людини їх не фіксує. Людина може піддаватися опроміненню, поглинути, вдихнути радіоактивну речовину без будь-яких первинних відчуттів.

При ви вченні дії і В на організм людини виявлено такі особливості:

– висока руйнівна

ефективність поглинутої енергії ІВ; навіть малі кількості енергії можуть викликати глибокі біологічні зміни в організмі;

– наявність прихованого періоду уявного благополуччя, він може бути достатньо довгим і при опроміненнях у малих дозах;

– вплив від малих доз може складатися або накопичуватись; цей ефект називається кумуляцією;

– випромінювання впливає не лише наданий живий організм, а й на його нащадків; цей ефект називається генетичним;

– різні органи живого організму мають певну чутливість до опромінення. Найчутливіші: червоний кістковий мозок, щитовидна залоза,

внутрішні, особливо кровотворні, органи, молочні залози, статеві органи;

– різні організми мають істотні відмінні особливості реакції на дози опромінення;

– ефект опромінення залежить від частоти впливу ІВ; одноразове опромінення у великій дозі спричинює глибші наслідки, ніж фракційне.

Внаслідок впливу ІВ на організм людини в тілі можуть відбуватися хімічні, фізичні та біологічні процеси.

60 – 70% складу тканин становить вода. Вода (Н20) під впливом випромінювання розщеплюється на водень (Н) та гідроксильну групу ОН, які утворюють продукти з високою хімічною активністю: оксид (НО2) та перекис водню (Н20,). Ці сполучення вступають у реакцію з молекулами білка, ферментами та іншими структурними елементами біологічної тканини, руйнуючи її. Внаслідок цього порушуються обмінні процеси, пригнічується активність ферментних систем, уповільнюється та зупиняється ріст тканин, виникають хімічні сполучення, які не властиві організму – токсини, що призводять до порушення життєдіяльності окремих функцій чи систем організму у цілому. Хімічні реакції втягують у цей процес багато сотень та тисяч молекул, на які не діяло опромінення. Це специфічна особливість дії ІВ. Ніякий інший вид енергії (теплової, електричної), поглиненої організмом у такій самій кількості, не може викликати такі руйнування. Наприклад, смертельна доза ІВ для ссавців – 5 Гр. (500 рад), відповідає поглиненій енергії випромінювання 5 Дж/кг (57104 ерг/г). Якщо цю енергію використати у вигляді тепла, то вона зігріла б тіло не більше, ніж на 0,001 °С. Така теплова енергія міститься у склянці чаю.

Вплив ІВ на тканини організму можна описати наступним чином. За час близько десяти трильйонних секунди проникаюче випромінювання внаслідок електричної взаємодії відриває електрон від відповідного атома, утворюються два іони. Гамма-випромінювання з експозиційною дозою 1 рентген здатне утворювати 2,08 млрд. іонів в 1 см3 повітря (у воді та живій тканині ефективність гамма-випромінювання – 93%). Електрони, що відірвалися, починають іонізувати інші атоми.

І вільні електрони, й іонізовані атоми протягом десяти мільярдних часток секунди беруть участь у складній ланці фізично-хімічних перетворень, внаслідок яких утворюються нові молекули, у тому числі й вільні радикали.

Протягом наступних мільйонних часток секунди починаються хімічні зміни в організмі. Вільні радикали, які утворилися, реагують з молекулами організму та змінюють їх хімічну структуру, порушуючи нормальне функціонування клітин. Наступні біохімічні зміни можуть відбутися як через кілька секунд, так і через десятиріччя після опромінення та виявитися причиною загибелі клітин чи змін у них, призводячи до онкологічних захворювань.

Повторне опромінення може прискорити чи спровокувати цей процес.

Багаторічними дослідженнями, проведеними Міжнародною організацією – Науковим комітетом з впливу атомної радіації, створеною у рамках ООН, встановлені такі граничні значення доз, які викликають різні зміни в організмі.

Дуже велика доза (100 Гр.) спричинює настільки серйозні ураження, що смерть, як правило, настає протягом кількох годин чи діб.

При дозах опромінення від 10 до 50 Гр. опромінена людина помре через 1-2 тижні від крововиливу у шлунково-кишковий тракт. При менших дозах смерть може настати через один – два місяці від руйнування клітин червоного кісткового мозку – основного елементу кровотворної системи організму.

Від дози опромінення 3-5 Гр. вмирає майже половина всіх опромінених (50% – смертельна доза). Кровотворна система організму найуразливіша та припиняє нормальне функціонування при дозах опромінення 0,5-1 Гр. Ці органи, однак, мають високу здатність відновлюватись, і, якщо доза не досить велика, кровоносна система може повністю оновити свої функції.

Репродуктивні органи та очі мають також високу чутливість до опромінення. Одноразове опромінення сім’яників при дозі лише 0,1 Гр. призводить до тимчасової стерильності чоловіків, доза понад 2 Гр. може призвести до сталої стерильності (або на роки). Яєчники менш чутливі, але дози понад 3 Гр. можуть призвести до безпліддя. Для цих органів сумарна доза, отримана за кілька разів, не безпечніша, ніж 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 помутніння кришталика.

Особливо уразливі діти. Опромінення у дитячому віці може призвести до аномального розвитку кісток, втрати пам’яті, до божевілля. Дуже чутливий і мозок плоду, як що майбутня мати підлягає опроміненню (наприклад, при рентгенівському обстеженні), між 8-им та 15-им тижнями вагітності.

Більшість тканин дорослої людини мало чутлива до радіації. Нирки витримують сумарну дозу 23 Гр., одержану протягом п’яти тижнів, печінка – 40 Гр. за місяць, сечовий міхур – 55 Гр за чотири тижні.

Оцінка ймовірності захворювання людей на рак остаточно не встановлена. Існують досить суперечливі данні. Але більшість дослідників вважають, що найменша доза опромінення збільшує ймовірність захворювання на рак та всяка додаткова доза підсилює цю ймовірність. Хоча беззаперечних доказів впливу малих доз поки що не отримано.

Небезпека різних радіоактивних елементів для людини визначається властивістю організму поглинати та накопичувати ці елементи. При проникненні радіоактивних речовин (РР) у середину організму уражаються переважно органи та тканини, в яких відкладаються такі ізотопи: йод – у щитовидній залозі, стронцій – у кістках, уран і плутоній – у нирках, товстому кишечнику, печінці, цезій – у м’язовій тканині, натрій поширюється по всьому організму.

Ступінь небезпеки залежить також від шкідливості виведення радіоактивних речовин з організму.

З часом відбувається поступовий розпад радіоактивних елементів та виведення їх з організму. Цей процес характеризується такими показниками.

Період напіврозпаду – час, за який розпадається половина атомів радіоактивного елемента (Т1/2). Період біологічного напіввиведення – час, протягом якого кількість даного радіоактивного елементу зменшується вдвоє внаслідок фізіологічного обміну (Тб).

Ефективний період напіввиведення – час, протягом якого кількість даного радіоактивного елемента зменшується в двічі за рахунок радіоактивного розпаду та біологічного виведення (Теф).

Кількісні значення даних періодів для деяких елементів.

Таблиця

Кількість періодів розпаду

Елемент	Періоди (доби)
Т1/2	Т6	Теф
Стронцій-90	10×103	21 х 103	6,8×103
Плутоній-239	2×104 років	200 років	200 років
Цезій-137	11 х 103	140	140
Йод-131	8	138	7,6
Фосфор-32	14,3	1155	14,1
Натрій-24	0,63	11	0,6

Зрозуміло, що найнебезпечнішими для організму є стронцій та плутоній, які можуть накопичуватись протягом усього життя.

У наш час розроблені різні методики лікування уражених, але радикальних засобів лікування немає.