Радиоактивное облучение человека: виды, воздействие на организм

Навигация по статье:

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов.

Подобное излучение называют — ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение, или еще проще радиация.

К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация — это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Виды радиации

Альфа, бета и нейтронное излучение — это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение — это излучение энергии.

Альфа излучение

• излучаются: два протона и два нейтрона
• проникающая способность: низкая
• облучение от источника: до 10 см
• скорость излучения: 20 000 км/с
• ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение — это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света.

Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения.

Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие.

Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Нейтронное излучение

• излучаются: нейтроны
• проникающая способность: высокая
• облучение от источника: километры
• скорость излучения: 40 000 км/с
• ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: высокое

Нейтронное излучение — это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.

Бета излучение

• излучаются: электроны или позитроны
• проникающая способность: средняя
• облучение от источника: до 20 м
• скорость излучения: 300 000 км/с
• ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: среднее

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

• Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.
• Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.
• Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.

Гамма излучение

• излучаются: энергия в виде фотонов
• проникающая способность: высокая
• облучение от источника: до сотен метров
• скорость излучения: 300 000 км/с
• ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: низкое

Гамма (γ) излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла.

Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона.

Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения — это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.

Рентгеновское излучение

• излучаются: энергия в виде фотонов
• проникающая способность:высокая
• облучение от источника: до сотен метров
• скорость излучения: 300 000 км/с
• ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: низкое

1. Рентгеновское излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.
2. Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.
3. Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.
4. Каждое из рассмотренных излучений опасно!

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

характеристика	Вид радиации
Альфа излучение	Нейтронное излучение	Бета излучение	Гамма излучение	Рентгеновское излучение
излучаются	два протона и два нейтрона	нейтроны	электроны или позитроны	энергия в виде фотонов	энергия в виде фотонов
проникающая способность	низкая	высокая	средняя	высокая	высокая
облучение от источника	до 10 см	километры	до 20 м	сотни метров	сотни метров
скорость излучения	20 000 км/с	40 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега	30 000	от 3000 до 5000	от 40 до 150	от 3 до 5	от 3 до 5
биологическое действие радиации	высокое	высокое	среднее	низкое	низкое

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий	Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение)	1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)	1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение)	20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны > 20 МэВ (нейтронное излучение)	5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)	5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение)	20

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Видео: Виды радиации

Корпоративный портал ТПУ — Начальные сведения о радиоактивности

Радиоактивность – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы.

Радиация, или ионизирующее излучение — это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. Радиацию нельзя получить с помощью химических реакций.

Какая бывает радиация?

• Различают несколько видов радиации.
• Альфа-частицы: положительно заряженные тяжелые частицы, представляющие собой ядра гелия.
• Бета-частицы: это просто электроны.
• Гамма-излучение – фотонное излучение с дискретным спектром, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц.
• Нейтроны — электрически нейтральные частицы, возникают главным образом непосредственно вблизи работающего атомного реактора, куда доступ, естественно, регламентирован.

Рентгеновское излучение — совокупность тормозного и характеристического излучений. Кстати, наше Солнце — один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту.

Ультрафиолетовое излучение и излучение лазеров в нашем рассмотрении не являются радиацией.

С электрически заряженными частицами связано преобладающее число актов взаимодействия, в которых совершается передача энергии ионизирующим излучением.

Например, если взять радий, который испускает альфа, бета и гамма излучение, то обычный лист бумаги поглощает альфа-частицы, для поглощения бета-частиц (электронов) требуется стекло толщиной ~7мм, а гамма-излучение можно обнаружить и за свинцом толщиной 10 см.

Следует различать радиоактивность и радиацию. Источники радиации — радиоактивные вещества или ядерно-технические установки (реакторы, ускорители, рентгеновское оборудование и т.п.) — могут существовать значительное время, а радиация существует лишь до момента своего поглощения в каком-либо веществе.

Вверх

Воздействие радиации на человека

Воздействие на человека ионизирующего излучения называют облучением. Основу этого воздействия составляет передача энергии радиации клеткам организма.

Облучение может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лейкоз и злокачественные опухоли, лучевое бесплодие, лучевую катаракту, лучевой ожог, лучевую болезнь.

Последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, и поэтому для детей облучение гораздо опаснее, чем для взрослых.

Что же касается часто упоминаемых генетических (т.е. передаваемых по наследству) мутаций как следствие облучения человека, то данная проблема мало изучена и известно, что генетические эффекты не имеют порога, а вероятность их линейно растет с увеличением дозы облучения.

Следует помнить, что гораздо больший ущерб здоровью людей приносят выбросы предприятий химической, сталелитейной и горнодобывающей промышленности, а также ТЭЦ и все виды транспорта.

Вверх

Как радиация может попасть в организм?

Организм человека реагирует на радиацию, а не на ее источник.

Те источники радиации, которыми являются радиоактивные вещества, могут проникать в организм с пищей и водой (через кишечник), через легкие (при дыхании) и, в незначительной степени, через кожу, а также при медицинской радиоизотопной диагностике. В этом случае говорят о внутреннем обучении.

Кроме того, человек может подвергнуться внешнему облучению от источника радиации, который находится вне его тела.

Внутреннее облучение значительно опаснее внешнего.

Вверх

Единицы радиоактивности

Мерой радиоактивности служит активность. Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/м3).

Внесистемная единица активности — кюри (Кu) – это такая активность, при которой происходит 3,7*1010 распадов в секунду, 1 Ки = 3,7*1010 Бк.

Мощность дозы, умноженная на время, называется дозой.

Для оценки воздействия на организм человека используются понятия эквивалентная доза и мощность эквивалентной дозы. Измеряются, соответственно, в Зивертах (Зв) и Зивертах/час. В быту можно считать, что 1 Зиверт = 100 Рентген. Необходимо указывать на какой орган, часть или все тело пришлась данная доза.

Вверх

Период полураспада

Число радиоактивных ядер одного типа постоянно уменьшается во времени благодаря их распаду.

Для характеристики скорости радиоактивного распада пользуются величиной период полураспада. Он равен интервалу времени, в течении которого распадается половина первоначального количества ядер данного радионуклида.

Абсолютно ошибочной является следующая трактовка понятия «период полураспада»: «если радиоактивное вещество имеет период полураспада 1 час, это значит, что через 1 час распадется его первая половина, а еще через 1 час — вторая половина, и это вещество полностью исчезнет (распадется)».

Для радионуклида с периодом полураспада 1 час это означает, что через 1 час его количество станет меньше первоначального в 2 раза, через 2 часа — в 4, через 3 часа — в 8 раз и т.д., но полностью не исчезнет никогда.

В такой же пропорции будет уменьшаться и радиация, излучаемая этим веществом.

Поэтому можно прогнозировать радиационную обстановку на будущее, если знать, какие и в каком количестве радиоактивные вещества создают радиацию в данном месте в данный момент времени.

У каждого радионуклида свой период полураспада, он может составлять как доли секунды, так и миллиарды лет. Важно, что период полураспада данного радионуклида постоянен, и изменить его невозможно.

Вверх

Что вокруг нас радиоактивно?

Воздействие на человека тех или иных источников радиации поможет оценить следующая диаграмма (по данным А.Г.Зеленкова, 1990).

По происхождению радиоактивность делят на естественную (природную) и искусственную (техногенную).

Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду.

Это излучение состоящие из космического излучения, излучения естественных радиоактивных веществ, находящихся в земных породах, в воде, воздухе и излучения естественных радиоактивных элементов, содержащихся в растительном и животном мире и в организме человека.

Любой человек слегка радиоактивен: в тканях человеческого тела одним из главных источников природной радиации являются калий-40 и рубидий-87, причем не существует способа от них избавиться.

Радон. Основным источником этого радиоактивного инертного газа является земная кора. Проникая через трещины и щели в фундаменте, радон задерживается в помещениях.

Другой источник радона в помещении — это сами строительные материалы (бетон, кирпич и т.д.), содержащие естественные радионуклиды, которые являются источником радона.

Радон может поступать в дома также с водой (особенно если она подается из артезианских скважин), при сжигании природного газа и т.д.

Радон в 7,5 раз тяжелее воздуха. Как следствие, концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов обычно ниже, чем на первом этаже.

Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении; регулярное проветривание может снизить концентрацию радона в несколько раз.

При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких.

Техногенная радиоактивность обусловлена промышленной деятельностью человека и сильно зависит от местности и от особенностей применяемых технологий.

Например, сюда относится добыча и сжигание каменного угля, нефти, газа, других горючих ископаемых, использование фосфатных удобрений, добыча и переработка руд.

А также облучение персонала и населения в медицине при рентгено- и радиодиагностике, терапии и при фармакологическом использовании радионуклидов. И, конечно, фоновое излучение от всего цикла атомной индустрии вместе с АЭС, облучение от испытаний ядерного оружия и т.д.

Вверх

Является ли компьютер источником радиации?

Единственной частью компьютера, в отношении которой можно говорить о радиации, являются только мониторы на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ); дисплеев других типов (жидкокристаллических, плазменных и т.п.) это не касается.

Мониторы, наряду с обычными телевизорами на ЭЛТ, можно считать слабым источником рентгеновского излучения, возникающим на внутренней поверхности стекла экрана ЭЛТ. Однако благодаря большой толщине этого же стекла, оно же и поглощает значительную часть излучения.

До настоящего времени не обнаружено никакого влияния рентгеновского излучения мониторов на ЭЛТ на здоровье, тем не менее, все современные ЭЛТ выпускаются с условно безопасным уровнем рентгеновского излучения.

В настоящее время в отношении мониторов общепризнанными для всех производителей являются шведские национальные стандарты «MPR II», «TCO-92», -95, -99. Эти стандарты, в частности, регламентируют электрические и магнитные поля от мониторов.

Что касается термина «low radiation» («низкий уровень излучения»), то это не стандарт, а всего лишь декларация изготовителя о том, что он предпринял нечто, лишь ему известное, с тем, чтобы уменьшить излучение. Аналогичный смысл имеет менее распространенный термин «low emission».

Нормы, действующие в России, изложены в документе «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» (СанПиН СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03).

Вверх

Как защититься от радиации? Помогает ли от радиации алкоголь?

От источника радиации можно защититься следующими способами:

• Временем, уменьшая время работы с источником
• Расстоянием, увеличивая расстояние до источника, так как излучение уменьшается с удалением от компактного источника (пропорционально квадрату расстояния).
• Веществом, необходимо стремиться, чтобы между Вами и источником радиации оказалось как можно больше вещества: чем его больше и чем оно плотнее, тем большую часть радиации оно поглотит.

1. Что касается главного источника облучения в помещениях — радона и продуктов его распада, то регулярное проветривание позволяет значительно уменьшить их вклад в дозовую нагрузку.
2. Кроме того, если речь идет о строительстве или отделке собственного жилья, которое, вероятно, прослужит не одному поколению, следует постараться купить радиационно безопасные стройматериалы — благо их ассортимент ныне чрезвычайно богат.

Алкоголь, принятый незадолго до облучения, в некоторой степени способен ослабить последствия облучения. Однако его защитное действие уступает современным противорадиационным препаратам.

Вверх

Когда думать о радиации?

В обыденной жизни крайне мала вероятность столкнуться с источником радиации, представляющим непосредственную угрозу для здоровья.

Тем не менее, именно в обыденной жизни иногда о радиоактивности следует вспомнить. Это полезно сделать:

• при покупке квартиры, дома, земельного участка,
• при планировании строительных и отделочных работ,
• при выборе и приобретении строительных и отделочных материалов для квартиры или дома, а также материалов для благоустройства территории вокруг дома (грунт насыпных газонов, насыпные покрытия для теннисных кортов, тротуарная плитка и брусчатка и т.д.).
• при возникшем сомнении в радиационной чистоте продуктов питания (рыба, дикоросы), воды, воздуха.

Специалисты нашего отдела всегда готовы проконсультировать Вас по телефону или e-mail по всем вопросам, связанным с радиацией и радиоактивностью, а также выполнить требуемый радиационный контроль.

Вверх

Как радиация влияет на здоровье

В физике радиация — это то же, что и излучение от длинных радиоволн, которые передают сигналы на большие расстояния, до коротких гамма-лучей. В быту мы же привыкли называть радиацией излучения от распада ядер атомов, которое является потенциально опасным — его называют ионизирующим, ядерным или радиоактивным. Для удобства далее под словом «радиация» будем понимать именно это значение.

Виды радиоактивного излучения

В природе встречаются нестабильные элементы — радионуклиды — которые излучают радиацию. Потоки частиц из космоса (космическое излучение), часть солнечного излучения, радионуклиды в окружающей среде так же являются радиоактивными и составляют естественный радиационный фон. Радиоактивные частицы можно синтезировать искусственно — в процессе научных исследований.

Под воздействием радиации материалы могут сами становиться радиоактивными, химические связи в них — ослабляться, изменяя их свойства, химические элементы — превращаться в другие.

Радиоактивное облучение клеток живых организмов изменяет их способность восстанавливаться, что может привести к гибели, повреждения или неправильного восстановления.

Оно также может вызвать мутации в ДНК, которые приводят к развитию опухолей.

Влияние радиации на организм человека

Высокие дозы радиации, полученные за короткий промежуток времени от контакта с радиоактивными материалами, приводят к серьезным последствиям — ожоги, острая лучевая болезнь (ОЛБ), многочисленные патологии, которые могут проявиться в течение длительного времени, и даже смерти.

После аварии на Чернобыльской АЭС только от последствий ОЛБ погибли 44 человека.

Сотни тысяч ликвидаторов, работавших там в последующие годы, почувствовали недомогание почти по всем классам болезней, рост заболеваемости раком щитовидной железы, лейкемию, опухоли, психические и эндокринные расстройства — и еще множество проблем, которые затронули не только их, а и их потомков.

Однако радиация влияет на нас не только во время таких масштабных трагедий и их последствий. Например, в помещениях на почвах с высоким содержанием радионуклидов может накапливаться радиоактивный газ радон. Небольшие дозы облучения в течение длительного времени так же вредят клеткам организма.

Как правило, это влияние настолько мало, что клетки успевают восстанавливаться. А если им это не удается, то последствия облучения все равно могут не проявляться десятилетиями. И чем выше доза облучения, тем выше риск появления болезней — некоторых видов рака (например, лейкемии), генетических мутаций, проблем с репродуктивной системой.

Особенно чувствительны к радиации дети и подростки, беременные и кормящие женщины в целом.

К счастью, естественный радиационный фон совсем незначительный, поэтому вероятность испытать от него вреда очень маленькая. Влияние радиации на организм принято измерять в Зивертах — это величина, учитывающая не только количество излучения, а также чувствительность тканей и органов живого организма.

По данным ВОЗ, острая лучевая болезнь появляется от облучения примерно в 1 Зв, а риск заболеть раком значительно возрастает после 50-100 мЗв (1 мЗв = 0,001 Зв). В то время как в среднем человек получает 6,2 мЗв радиации в год. И все же стоит быть осторожными и не злоупотреблять походами к рентгенологическому кабинету.

Рентгеновские лучи — это также радиоактивное излучение, хотя одна флюорография причиняет вред всего на 20 мкЗв (0,00002 Зв).

Применение радиации в медицине

Как ни странно, но убийственное влияние радиации на живые ткани может приносить и пользу. Облучения небольшими дозами в медицинских целях — так называемая лучевая или радиотерапия — используется в лечении онкологических заболеваний.

Ее используют и в сочетании с химиотерапией или хирургическим удалением опухолей. Такое лечение может иметь побочные эффекты, связанные с воздействием радиации (тошноту, головную боль, слабость), однако, как правило, они проходят со временем.

Использование лучевой терапии также позволило лучше исследовать влияние радиации на здоровье. Например, по данным американского Национального института рака, облучение может ухудшить мыслительные способности.

После лечения опухолей мозга — для них радиотерапия часто эффективнее химиотерапии или операции — у детей наблюдалось снижение коэффициента интеллекта (IQ). Им было сложнее приобретать знания и навыки, обрабатывать информацию, возникали трудности с памятью и вниманием.

Это не значит, что мы должны отказаться от эффективного лечения, которое спасает жизни. Такие данные только демонстрируют еще одно следствие длительного воздействия радиации.

Профессии, связанные с радиацией

В зоне особого риска находятся люди, работающие в связанных с радиацией сферах: те же врачи, занимающиеся лучевой терапией, экипажи самолетов (они больше подвергаются воздействию космического излучения), работники ядерной отрасли.

Конечно, для них существуют специальные меры безопасности, уровень облучения постоянно измеряется и после превышения определенной дозы им приходится делать перерыв или вообще прекращать работу.

Различные исследования в атомной сфере показали, что работа в этой области грозит повышенной вероятностью умереть от рака. Особенно уязвимы люди, занимающиеся добычей урановой руды — радиоактивного вещества, которое служит сырьем для ядерного топлива.

Они подвергаются не только внешнему облучению, но и внутреннему, вдыхая радиоактивный газ радон и урановую пыль в шахтах.

Внутреннее облучение, кстати, происходит не только через дыхание и не только с работниками атомной отрасли. Радионуклиды могут попадать в организм с загрязненной пищей или водой.

Например, в результате аварии на Чернобыльской АЭС, в окружающую среду попал радиоактивный цезий-137, который будет находиться здесь еще в течение сотни лет.

Добыча, поднятия на поверхность, обогащение и обработка урановой руды так же производит выбросы радионуклидов, которые могут переноситься воздухом. Попадая в организм с пищей, водой или воздухом, они откладываются в костях и мышцах и облучают человека изнутри.

Кроме того, сама атомная станция даже в процессе нормальной работы выбрасывает в окружающую среду радиоактивные вещества, в частности, небольшое количество радиоактивных газов из помещений.

Также АЭС производят радиоактивные отходы, для которых до сих пор не существует технологии, которая позволила бы сделать их безопасными и сохранять в течение всего периода, пока они будут представлять угрозу.

В чем еще опасность радиации

Проблема с воздействием радиации на здоровье еще и в том, что оно не может проявиться сразу — как в случае с авариями или взрывами. «Риск заболеть раком» означает, по сути, что его могут диагностировать завтра, а могут — никогда.

Если добавить к этому то, что радиацию не заметить одним из чувств, и то, что для многих это явление незнакомое, неизвестное и непонятное, то становится заметным еще одно влияние радиации на здоровье — психологическое.

По данным ВОЗ, после ядерных инцидентов или чрезвычайных ситуаций возможно развитие кратких или долгосрочных психологических расстройств через потенциальное воздействие радиации.

Ментальное здоровье человека может пострадать даже если радиация его никак не коснется, ведь даже авария на атомной станции на другой стороне планеты может заставить волноваться за свое будущее человека, который живет неподалеку АЭС.

Первая рекомендация ВОЗ для преодоления тревожности во время ядерных аварий или инцидентов — предоставлять людям, на которых они могут повлиять, понятную информацию о рисках для здоровья и четкие инструкции, что необходимо делать.

Помня, что после крупнейшей в истории катастрофы на АЭС информация о ней не освещалась в Украине еще в течение двух дней, может быть сложно доверять государству.

Поэтому отсутствие сообщений об инцидентах на атомных станциях не всегда лишает людей тревожности.

Даже с соблюдением всех норм и правил, при обычной работе атомная энергетика выбрасывает радионуклиды при добыче топлива, производит радиоактивные отходы, которые будут опасными еще в течение тысячелетий.

А еще она не дает никаких гарантий, что и дальше будет работать, без инцидентов.

Пришло время признать, что от атомной энергетики больше проблем, чем решений, и начать готовиться к безопасному закрытию старых атомных энергоблоков, переходить на возобновляемую энергетику и внедрять энергоэффективные решения.

Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа).

Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения.

Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.

Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду.

Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов.

Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).

Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения.

Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе.

Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте.

В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, это естественно возникающие наземные и космические источники излучения.

Уровни такого излучения варьируются в разных реогрфических зонах, и в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем глобальная средняя величина.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.

Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.

Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.

Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.

Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.

Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).

• Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.
• Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.
• Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.

Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.

На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население.  Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.

Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов. 

Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей.

 

Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв.

Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год. 

Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).

Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей.

Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения.

Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.

Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв.

В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).

Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности.

Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует.

Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.

ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.

В соответствии с основной функцией, касающейся «установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.