Розділ 2. Дія різних видів опромінювання на організм людини

Дія іонізуючого випромінювання на організм людини

До іонізуючих відносяться корпускулярні випромінювання, що складаються з частинок з масою спокою, яка відрізняється від нуля (альфа-бета-частинки, нейтрони) та електромагнітні випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), які при взаємодії з речовинами можуть утворювати в них іони.

Альфа-випромінювання — це потік ядер гелію, що випромінюється речовиною при радіоактивному розпаді ядер з енергією, що не перевищує кількох мегаелектровольт (МеВ). Ці частинки мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність.

Бета-частинки — це потік електронів та протонів. Проникна здатність (2,5 см у живих тканинах і у повітрі — до 18 м) бета-частинок вища, а іонізуюча — нижча, ніж у альфа-частинок.

Нейтрони викликають іонізацію речовини та вторинне випромінювання яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Проникна здатність залежить від енергії та від складу речовин, що взаємодіють.

Гамма-випромінювання — це електромагнітне (фотонне) випромінювання з великою проникною і малою іонізуючою здатністю з енергією 0,001−3 МеВ.

Рентгенівське випромінювання — випромінювання яке виникає в середовищі, яке оточує джерело бета-випромінювання у прискорювачах електронів і є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювань, енергія фотонів яких не перевищує 1 МеВ. Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.

Гальмівне випромінювання — це фотонне випромінювання з неперервним спектром, яке виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.

Ступінь біологічного впливу іонізуючого випромінювання залежить від поглинання живою тканиною енергії та іонізації молекул, що виникає при цьому.

Під час іонізації в організмі виникає збудження молекул клітин. Це зумовлює розрив молекулярних зв’язків та утворення нових хімічних зв’язків, не властивих здоровій тканині.

Під впливом іонізуючого випромінювання в організмі порушуються функції кровотворних органів, зростає крихкість та проникність судин, порушується діяльність шлунково-кишкового тракту, знижується опірність організму, він виснажується. Нормальні клітини перероджуються в злоякісні, виникають лейкози, променева хвороба.

Одноразове опромінення дозою 25−50 бер зумовлює зворотні зміни крові. При 80−120 бер з’являються початкові ознаки променевої хвороби. Гостра променева хвороба виникає при дозі опромінення 270−300 бер.

Опромінення може бути внутрішнім, проникненні радіоактивного ізотопа всередину організму, та зовнішнім; загальним (опромінення всього організму) та місцевим; хронічним (при дії протягом тривалого часу) та короткочасний вплив).

Опромінювані особи поділяються на такі категорії:

А—персонал — особи, які постійно або тимчасово працюють із джерелами іонізуючого випромінювання;

Б— обмежена частина населення — особи, що не працюють безпосередньо з джерелами випромінювань, але за умовами проживання або розташування робочих місць можуть підлягати опроміненню;

В — населення області, країни.

За ступенем зниження чутливості до іонізуючого випромінювання встановлено 3 групи критичних органів, опромінення яких спричиняє найбільший збиток здоров’ю:

I — все тіло та червоний кістковий мозок;

II — щитовидна залоза, м’язи, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик очей;

III — шкіра, кістки, передпліччя, литки, стопи.

У результаті дії іонізуючого випромінювання на організм людини в тканинах можуть виникати складні фізичні, хімічні та біологічні процеси. При цьому порушується нормальне протікання біохімічних реакцій та обмін речовин в організмі.

В залежності від поглинутої дози випромінювання та індивідуальних особливостей організму викликані зміни можуть носити зворотний або незворотний характер. При незначних дозах опромінення уражені тканини відновлюються. Тривалий вплив доз, які перевищують гранично допустимі межі, може викликати незворотні зміни в окремих органах або у всьому організмі й виразитися в хронічній формі променевої хвороби. Віддаленими наслідками променевого ураження можуть бути променеві катаракти, злоякісні пухлини.

При вивченні дії на організм людини іонізуючого випромінювання були виявлені такі особливості:

• — висока руйнівна ефективність поглинутої енергії іонізуючого випромінювання, навіть дуже мала його кількість може спричинити глибокі біологічні зміни в організмі;
• — присутність прихованого періоду негативних змін в організмі, він може бути досить довгим при опроміненнях у малих дозах;
• — малі дози можуть підсумовуватися чи накопичуватися;
• — випромінювання може впливати не тільки на даний живий організм, а й на його нащадків (генетичний ефект);
• — різні органи живого організму мають певну чутливість до опромінення. Найбільш чутливими є: кришталик ока, 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 іонізуючого випромінювання. Одноразове опромінення у великій дозі спричиняє більш важкі наслідки, ніж розподілене у часі.

При одноразовому опроміненні всього тіла людини можливі такі біологічні порушення в залежності від сумарної поглинутої дози випромінювання:

Доза 60 Гр (6000 рад) призводить до того, що смерть, як правило, настає протягом декількох годин або діб. Якщо доза опромінення перевищує 60 Гр, людина може загинути під час опромінення («смерть під променем»).

Репродуктивні органи та очі мають особливо високу чутливість до опромінення. Одноразове опромінення сім'яників при дозі лише 0,1 Гр (10 рад) призводить до тимчасової стерильності чоловіків, доза понад 2 Гр (200 рад) може призвести до сталої стерильності (чи на довгі роки). Яєчники менш чутливі, але дози понад 3 Гр (300 рад) можуть призвести до безпліддя. Для цих органів сумарна доза, отримана за кілька разів, більш небезпечна, ніж одноразова, на відміну від інших органів людини.

Очі людини уражаються при дозах 2…5 Гр (200…500 рад). Встановлено, що професійне опромінення із сумарною дозою 0,5…2 Гр (50…200 рад), отримане протягом 10−20 років, призводить до помутніння кришталика.

Небезпека радіоактивних елементів для людини визначається здатністю організму поглинати та накопичувати ці елементи. Тому при потраплянні радіоактивних речовин усередину організму уражаються ті органи та тканини, у 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 поширюється по всьому організму. Ступінь небезпеки залежить від швидкості виведення радіоактивних речовин з організму людини. Більша частина людських органів є мало чутливою до дії радіації. Так, нирки витримують сумарну дозу приблизно 23 Гр (2300 рад), отриману протягом п’яти тижнів, сечовий міхур -55 Гр (5500 рад) за один місяць, печінка — 40 Гр (4000 рад) за місяць.