12. Биологическое воздействие радиации на человека. Основные величины и контролируемые параметры облучения населения. Приборы дозиметрического контроля.

Вскоре после открытия рентгеновских лучей и яв­ления радиоактивности стало известно, что ионизи­рующие излучения могут оказать вредное воздействие на организм. Ионизация и возбуждение играют главную роль в развитии тех эффектов, которые развиваются в био­логических системах под воздействием ионизирую­щего излучения. Ионизация и возбуж­дение атомов простых веществ не приводит к каким-либо изменениям физико-химической природы облу­чаемой среды. Если же среда, на которую воздействует радиация, состоит из сложных молекул, в частности белковых, то при ионизации происходит их диссоциация (раз­рушение) в результате разрыва химических связей. Это так называемое прямое действие ионизирующего излучения.

Более существенную роль в формировании биоло­гических эффектов играют механизмы косвенного действия ионизирующего излучения. Известно, что в биологической ткани примерно 60...70 % по массе со­ставляет вода. В результате ионизации молекул воды образуются свободные радикалы Н и ОН, а также пе­рекись водорода Н₂О₂, которые, обладая высокой хи­мической активностью, приводят к образованию но­вых веществ и могут ускорять, замедлять и изменять те или иные химические процессы. В результате на­рушаются обменные процессы в клетках организма, подавляется активность ферментных систем, замед­ляется или прекращается рост тканей, возникают но­вые химические соединения не свойственные орга­низму — токсины. Это приводит к нарушению жизнедеятельности отдельных функций или систем и ор­ганизма в целом.

В результате эффект, обусловленный воздействи­ем ионизирующего излучения, зависит не столько от количества поглощенной энергии в облучаемом объ­екте, сколько от той формы, в которой эта энергия пе­редается. Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической и т. д.), поглощенной в том же коли­честве биологическим объектом, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излуче­ние.

Изменения, происходящие в организме под воз­действием радиации, могут проявиться в виде клини­ческих эффектов, либо через сравнительно короткий промежуток времени после облучения (несколько ча­сов, дней) — через детерминированные эффекты, ли­бо через длительный промежуток времени (несколько лет и даже десятилетий) — через отдаленные послед­ствия. Кроме того, в организме людей под действием излучения может произойти нарушение структурных элементов, ответственных за наследственность, т. е. могут проявиться в виде врожденных по­роков у следующих поколений. Поэтому при оценке опасности облучения, кото­рому могут подвергаться отдельные кон-тингенты людей и популяции в целом, радиационные эффекты принято диффе­ренцировать на соматические и генетиче­ские.

К соматическим относятся те изме­нения в состоянии здоровья, которые произошли у данного индивидуума в ре­зультате облучения. Соматические эф­фекты проявляются в виде детермини­рованных (лучевая болезнь различной степени тяжести, локальные лучевые повреждения отдельных органов или тканей, стойкие функциональные нару­шения), а также в виде отдаленных ре­акций на облучение.

При воздействии на объект факторов любой при­роды в нем будут происходить изменения. Такие из­менения происходят и под воздействием ионизирую­щих излучений. Для установления количественной связи между уровнем воздействия излучений и полу­чаемым эффектом введена система единиц, элемен­тарное представление о которой необходимо для объ­ективной оценки радиационной обстановки и выбора средств защиты.

Поглощенная доза является основной дозиметри­ческой величиной, характеризующей не само излуче­ние, а его воздействие на вещество. Однако погло­щенная доза не может служить мерой, характеризую­щей уровень биологического действия ионизирующе­го излучения на живой организм, который зависит не только от величины поглощенной энергии, но и це­лого ряда других параметров, обусловленных харак­тером и условиями облучения (равномерность рас­пределения поглощенной дозы в организме, дроб­ность облучения, мощность дозы и т. д.). Но главным фактором является плотность ионизации (число пар ионов, образованных на единице пути) или линейные потери энергии. Поскольку число пар ионов, образо­ванных на единице пути, в веществе у альфа-частиц существенно больше, чем у бета-частиц (электронов), биологический эффект при одной и той же дозе (ве­личине поглощенной энергии) будет больше при об­лучении альфа-частицами, чем бета-частицами или гамма-излучением.

В ряде случаев облучению подвергается не все те­ло, а один или несколько органов. Такая ситуация ча­ще всего реализуется при внутреннем облучении, т. е. при поступлении радионуклидов в организм с вды­хаемым воздухом или пищевыми продуктами. Радио­нуклид, как и неактивный нуклид данного химиче­ского элемента, накапливается в том или ином орга­не. В частности радионуклиды йода поступают пре­имущественно в щитовидную железу, радия и стронция — в костную ткань, полония — в печень, се­лезенку, почки и т. д.

Поскольку органы и ткани человека обладают раз­личной радиочувствительностью, то для оценки рис­ка возникновения отдаленных последствий при облу­чении всего организма или отдельных органов ис­пользуется понятие эффективной эквивалентной до­зы Е.

В практике дозиметрических измерений могут также широко использоваться: — эффективная коллективная, полувековая и другие дозы; — десятичные кратные и дольные части указанных единиц — дека, гекто, кило, мега, деци, санти, милли, микро и т. д. — активность - удельная (Бк/кг), объемная (мкКи/л), поверхностная (мкКи/см ) и т. д.

Доза эквивалентная(HТ(t)) или эффективная (Е(t)) ожидаемая при внутреннем облучении - доза за время t , прошедшее после поступления радиоактивных веществ в организм:

Доза эффективная (эквивалентная) годовая - сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же год. Единица годовой эффективной дозы - зиверт (Зв).

Доза эффективная коллективная - мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения; она равна сумме индивидуальных эффективных доз. Единица эффективной коллективной дозы - человеко-зиверт (чел.-Зв).

Доза предотвращаемая - прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.

Дозиметрические приборы предназначаются для:

1) контроля облучения — получения данных о поглощенных или экспозиционных дозах излучения людьми и сельскохозяйственными животными;

2) контроля радиоактивного заражения радиоактивными вещест­вами людей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защиты, одеж­ды, продовольствия, воды, фуража и других объектов;

3) радиационной разведки — определения уровня радиации на местности.

Кроме того, с помощью дозиметрических приборов может быть определена наведенная радиоактивность в облученных нейтрон­ными потоками различных технических средствах, предметах и грунте.

Н-р: Комплект индивидуальных дозиметров ДП-24 предназначены для контроля экспозиционных доз гамма-облуче­ния, получаемых людьми при работе с открытыми источниками ионизирующих излучений.

Предназначен для измерения поглощенных доз гамма-нейтронного излучения.

Методы обнаружения и измерения

В результате взаимодействия радиоактивного излучения с внешней средой происходит ионизация и возбуждение ее ней­тральных атомов и молекул. Эти процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды. Взяв за основу эти явле­ния, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют ионизационный, химический, сцинтилляционный и другие методы.

Ионизационный метод положен в основу работы таких дози­метрических приборов, как ДП-5А (Б,В), ДП-ЗБ, ДП-22В и ИД-1.

Химический метод. На этом методе основан принцип работы химического дозиметра гамма- и нейтронного излучения ДП-70МП.

Сцинтилляционный метод. В основу работы индивидуаль­ного измерителя дозы ИД-11 положен сцинтилляционный метод обнаружения ионизирующих излучений.

Приборы радиационной разведки и дозиметрического контроля

Приборы, предназначенные для обнаружения и измерения ра­диоактивных излучений, называются дозиметрическими. Их ос­новными элементами являются воспринимающее устройство, уси­литель ионизационного тока, измерительный прибор, преобразо­ватель напряжения, источник тока.

Классификация приборов

Первая группа - это рентгенометры-радиометры. Ими оп­ределяют уровни радиации на местности и зараженность различ­ных объектов и поверхностей. Сюда относят измеритель мощно­сти дозы ДП-5В (А, Б) - базовая модель. На смену этому прибору приходит ИМД-5. Для подвижных средств создан бортовой рент-генометр ДП-ЗБ. Взамен ему поступают измерители мощности до­зы ИМД-21, ИМД-22. Это основные приборы радиационной раз­ведки.

Вторая группа. Дозиметры для определения индивидуальных Доз облучения. В эту группу входят: дозиметр ДП-70МП, ком­плект индивидуальных измерителей доз ИД-11.

Третья группа. Бытовые дозиметрические приборы. Они да­ют возможность населению ориентироваться в радиационной об­становке на местности, иметь представление о зараженности раз­личных предметов, воды и продуктов питания.