Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры
Основные факты
- Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн или частиц.
- Люди подвергаются воздействию природных источников ионизирующего излучения, таких как почва, вода, растения, и воздействию искусственных источников, таких как рентгеновское излучение и медицинские устройства.
- Ионизирующее излучение имеет многочисленные полезные виды применения, в том числе в медицине, промышленности, сельском хозяйстве и в научных исследованиях.
- По мере расширения использования ионизирующего излучения увеличивается и потенциал опасностей для здоровья, если оно используется или ограничивается ненадлежащим образом.
- Острое воздействие на здоровье, такое как ожог кожи или острый лучевой синдром, может возникнуть, когда доза облучения превышает определенные уровни.
- Низкие дозы ионизирующего излучения могут увеличить риск более долгосрочных последствий, таких как рак.
Что такое ионизирующее излучение?
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).
Источники излучения
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 ионизирующего излучения
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.
Последствия ионизирующего излучения для здоровья
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.
Деятельность ВОЗ
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.
Источник
Нормирование ионизирующих излучений
Основными нормативами являются нормы радиационной безопасности (НРБ-96) и гигиенические нормативы (ГН-2.6.1.054-96).
Они предусматривают следующие основные принципы радиационной безопасности:
— не превышение установленного основного дозового предела;
— исключение всякого необоснованного облучения, снижение дозы излучения до минимально возможного уровня.
Установлены 3 категории облучаемых лиц:
А — персонал, т.е. лица, непосредственно связанные с источниками ионизационных излучений;
Б — ограниченная часть населения, непосредственно не занятая на работе с источниками ИИ, но по условиям проживания или размещения рабочих мест подвергаемая воздействию источников ИИ, применяемых в учреждениях или удаляемых во внешнюю среду с отходами;
— население области, края, республики, страны.
Для каждой категории облучаемых лиц установлены 3 класса нормативов: основные дозовые пределы (см. табл. 9.5), допустимые уровни, соответствующие основным дозовым пределам, контрольные уровни.
Таблица 9. 5
Основные дозовые пределы
| Нормируемые величины | Лица из персонала | Население | |
| Группа А | Группа Б | ||
| Эффективная зона | 20 мЗв (2бэр) в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв (5 бэр) в год | 5 мЗв (0,5 бэр) в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 12,5 мЗв (1,25 бэр) в год | 1 мЗв (0,1 бэр) в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5мЗв (0,5 бэр) в год |
| Эквивалентная доза за год: в хрусталике глаза, коже, кистях и стопах | 150 мЗв (15 бэр) 500 мЗв (50 бэр) 500 мЗв (50 бэр) | 33,3мЗв(3,33бэр) 125 мЗв(12,5бэр) 125 мЗв(12,5бэр) | 15мЗв (1,5 бэр) 50 мЗв (5 бэр) 50 мЗв (5 бэр) |
Основные дозовые пределы облучения лиц персонала и населения включают в себя дозы природных, медицинских источников ионизирующего излучения и дозу вследствие радиационной аварии.
При одновременном воздействии источников внешнего и внутреннего облучения должно выполняться условие, чтобы отношение дозы внешнего облучения к пределу дозы и отношения годовых поступлений нуклидов к их пределам в сумме не превышали единицы.
ПДД — наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном облучении в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.
Приведенные в табл. 9.6 допустимые уровни мощности дозы можно использовать при проектировании защиты от радиоактивного излучения.
Допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении
всего тела от техногенных источников, мкГр/ч (мрад/ч)
| Назначение помещений | Мощность дозы |
| Помещения постоянного пребывания лиц из персонала А | 10 (1) |
| Помещения постоянного пребывания лиц из персонала Б | 2,5 (0,25) |
| Жилые помещения и территория, где постоянно находятся лица из населения | 0,1 (0,01) |
Основной дозовый предел для лиц категории Б и населения — такое наибольшее среднее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год у критической группы лиц, при котором равномерное облучение в течение 70 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.
Установлены следующие допустимые уровни:
— предельно допустимое годовое поступление радионуклидов через органы дыхания;
— допустимое содержание (ДСА) радионуклидов в критическом органе;
— допустимая мощность дозы (ДМДА) излучения;
— допустимая объемная активность (концентрация) (ДКА) радионуклида в воздухе;
— допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей (ДЗА).
Планируемое повышенное облучение персонала при ликвидации аварии выше установленных дозовых пределов (см. табл. 9.6) может быть разрешено только в тех случаях, когда нет возможности принять меры, исключающие их превышение, и может быть оправдано лишь спасением жизни людей, предотвращением дальнейшего развития аварии и облучения большого числа людей. Планируемое повышенное облучение допускается только для мужчин старше 30 лет лишь при их добровольном письменном согласии, после информирования о возможных дозах облучения при ликвидации аварии и риске для здоровья.
Планируемое повышение облучения в дозе не более 100 мЗв в год допускается с разрешения территориальных органов госсанэпиднадзора, а облучение в дозе не более 200 мЗв в год — только с разрешения Госкомсанэпиднадзора России.
Повышенное облучение не допускается:
— для работников, ранее уже получивших дозу 200 мЗв в год в результате аварии или планируемого повышенного облучения;
— для лиц, имеющих медицинские противопоказания согласно списку Минздрава России.
Лица, подвергшиеся однократному облучению в дозе, превышающей 100 мЗв, в дальнейшей работе не должны подвергаться облучению в дозе свыше 20 мЗв/год.
Однократное облучение в дозе свыше 200 мЗв/год должно рассматриваться как потенциально опасное. Лица, подвергшиеся такому облучению, должны немедленно выводиться из зоны облучения и направляться на медицинское обследование. Последующая работа с источниками излучения этим лицам может быть разрешена только в индивидуальном порядке по решению компетентной медицинской комиссии.
При радиационной аварии, если доза облучения достигает уровней, превышение которых может вызвать клинические эффекты (см. табл. 9.7), необходимо срочное вмешательство врачей.
Прогнозируемые уровни, при которых безусловно необходимо срочное вмешательство ( 1 Гр = 100 рад)
| Орган или ткань | Поглощенная доза в органе или ткани за 2 суток, Гр |
| Все тело | |
| Легкие | |
| Кожа | |
| Щитовидная железа | |
| Хрусталик глаза | |
| Гонады |
При проведении противорадиационных вмешательств дозовые пределы (см. табл. 9.5) не применяются. Исходя из указанных принципов, при планировании защитных мероприятий на случай радиационной аварии органами Госсанэпиднадзора устанавливаются уровни вмешательства (дозы и мощности доз облучения, уровни радиоактивного загрязнения) применительно к конкретному радиационно-опасному объекту и условиям его размещения с учетом вероятных типов аварии, сценариев развития аварийной ситуации и складывающейся радиационной обстановки.
При аварии, повлекшей за собой радиоактивное загрязнение обширной территории, на основании контроля и прогноза радиационной обстановки устанавливается зона радиационной аварии (ЗРА). ЗРА определяется как территория, на которой суммарное внешнее и внутреннее облучение в единицах эффективной зоны может превышать 5 мЗв за первый после аварии год (средняя по населенному пункту). В зоне радиационной аварии проводится мониторинг радиационной обстановки и осуществляются мероприятия по снижению уровней облучения населения на основе принципа оптимизации.
Принятие решений о мерах защиты населения в случае крупной радиационной аварии с радиоактивным загрязнением территории проводится на основании сравнения прогнозируемой дозы, предотвращаемой защитным мероприятием, с уровнями А и Б, приведенными в табл. 9.8 — 9.9.
Если уровень облучения, предотвращаемого защитным мероприятием, не превосходит предела А, нет необходимости в выполнении мер защиты, связанных с нарушением нормальной жизнедеятельности населения и хозяйственного и социального функционирования территории.
Если предотвращаемое защитным мероприятием облучение превосходит уровень А, но не достигает уровня Б, решение о выполнении мер защиты принимается на основе обоснования и оптимизации с учетом конкретной обстановки и местных условий.
Критерии для принятия неотложных решений в начальном периоде аварийной ситуации
| Меры защиты | Прогнозируемая поглощенная доза за первые 10 суток, мГр | ||
| на все тело | щитовидная железа, легкие, кожа | ||
| уровень А | уровень Б | уровень А | уровень Б |
| Укрытие | |||
| Йодная профилактика: взрослые дети Эвакуация | 250* 100* | 2500* 1000* |
* Только для щитовидной железы
Таблица 9.9
Критерии для принятия решений об отселении и ограничении
потребления загрязненных пищевых продуктов
| Меры защиты | Предотвращаемая эффективная доза, мЗв | |
| уровень А | уровень Б | |
| Ограничение потребления загрязненных продуктов питания и питьевой воды | 5 за первый год 1/ год в последующие годы | 50 за первый год 10/ год в последующие годы |
| 50 за первый год | 500 за первый год | |
| Отселение | 1000 за все время отселения |
Критерии для принятия решений об ограничении потребления загрязненных продуктов питания в первый год после возникновения аварии
| Радионуклиды | Содержание радионуклида в пищевых продуктах, кБк/кг | |
| уровень А | уровень Б | |
| Йод-131, Цезий-134,137 Стронций-90 | 0,1 | 0,3 |
Если уровень облучения, предотвращаемого защитным мероприятием, достигает и превосходит предел Б, необходимо выполнение соответствующих мер защиты, даже если они связаны с нарушением нормальной жизнедеятельности населения, хозяйственного и социального функционирования территории.
На поздних стадиях радиационной аварии, повлекшей за собой загрязнение обширных территорий долгоживущими радионуклидами, решения о защитных мероприятиях принимаются с учетом сложившейся радиационной обстановки и конкретных социально-экономических условий.
На разных стадиях аварии вмешательство регулируется зонированием загрязненных территорий, которое основывается на величине годовой эффективной дозы, которая может быть получена жителями в отсутствии мер радиационной защиты. Под годовой дозой здесь понимается эффективная доза, средняя у жителей населенного пункта за текущий год, обусловленная искусственными радионуклидами, поступившими в окружающую среду в результате радиационной аварии.
На территории, где годовая эффективная доза не превышает 1 мЗв, производится обычный контроль радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды и сельскохозяйственной продукции, по результатам которого оценивается доза облучения населения. Проживание и хозяйственная деятельность населения на этой территории по радиационному фактору не ограничивается. Эта территория не относится к зонам радиоактивного загрязнения. При величине годовой дозы более 1 мЗв загрязненные территории по характеру необходимого контроля обстановки и защитных мероприятий подразделяются на 4 зоны.
Источник
