Радиация означает излучение. Всем известны солнечная радиация, радиатор — батарея отопления и радиатор автомобиля. Однако обычно это слово ассоциируется только с радиоактивным излучением.
Вместе с тем использование свойств радиации стало неотъемлемой частью нашей жизни. От диагностики с использованием рентгенограмм до процедур лучевой терапии (лечение рака) — таков спектр медицинского применения радиации. Трудно представить, как в последующих десятилетиях произвести достаточное количество электроэнергии без ядерных реакторов. Применение радиации приносит пользу обществу, и об этом очень многие знают. Но знают и о том, что чрезмерное облучение может нанести вред здоровью людей. Радиация способна не только лечить заболевания, но и вызывать их.
Термин «радиация» имеет более конкретное значение: ионизирующее излучение (ИИ). Радиация является ионизирующей, если она способна превращать электрически нейтральные атомы в заряженные частицы — ионы. Радиоактивность — это способность какого-либо источника в результате его радиоактивного распада испускать ИИ. Известный всем источник радиации — солнце, испускающее видимое, ультрафиолетовое инфракрасное излучение, радиоактивным не является, поскольку его радиация (излучение) не способно производить ионизацию.
Физическая природа ИИ, как и свойства их отдельных видов, различна. К ИИ относятся: заряженные частицы, электромагнитное гамма- и рентгеновское излучения, нейтроны и др.
Любой источник, испускающий ИИ, характеризуется двумя физическими величинами: активностью и периодом полураспада.
Активность — характеристика мощности источника. Она показывает, какое количество радиоактивных ядер распадается в единицу времени и, следовательно, какое количество ионизирующих частиц испускается источником в одну секунду.
Единицами измерения активности являются кюри и беккерель. Один кюри (Ки) равен 3,7 • 1010 распадов в секунду. Кюри относительно крупная единица радиоактивности, поэтому чаще используются милликюри (тысячная часть кюри) и микрокюри (миллионная часть кюри). Новая единица активности — беккерель (Бк) названа в честь первооткрывателя явления радиоактивности физика А. Беккереля, 1 Бк = 1 расп/с.
В воде, продуктах питания и воздухе определяют объемную концентрацию радиоактивных веществ — их количество в единице объема — кубическом метре или литре (Ки/м3, Ки/л), а в продуктах питания — удельную концентрацию — содержание в единице массы (Ки/кг). Для разных органов человеческого организма разработаны нормативы, определяющие допустимое содержание в них каждого радиоактивного элемента. На основании этих данных определены допустимые концентрации радиоактивных веществ в атмосферном воздухе, питьевой воде, продуктах питания.
Период полураспада — другая важная характеристика источника ИИ. Период полураспада — время, в течение которого распадается половина ядер источника. Каждый радиоактивный элемент имеет собственный период полураспада, который может составлять от нескольких секунд до нескольких миллионов лет. Например, природный уран распадается наполовину за 4470 тыс. лет, а радиоактивный йод — всего лишь за 8 сут.
Период полураспада является и показателем относительной опасности радиоактивных веществ: при одинаковой активности двух веществ менее опасным может считаться имеющий больший период полураспада (в единицу времени распадается меньше ядер и, следовательно, выделяется меньше ионизирующих частиц).
Механизм биологического действия. Ионизирующее излучение, взаимодействуя с любым веществом (в том числе с биологической тканью), вызывает ионизацию его атомов, теряя при этом свою энергию. Этот процесс потери энергии ИИ называют поглощением излучения (энергия остается в структурах вещества). Взаимодействие ИИ с веществом, при котором поглощается энергия излучения, называется облучением.
В результате облучения поглощенная энергия распределяется не равномерно по всему организму человека, а в зависимости от восприимчивости разных органов и систем. Значительное количество энергии ИИ может мгновенно передаваться в те или иные локальные зоны клеточных структур, тогда как другими клетками ИИ практически не поглощается.
Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно!!!
Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!
Пусковым механизмом действия ИИ является ионизация молекул, входящих в состав клетки. Действие ИИ приводит к ионизации молекул воды и образованию химически активных форм кислорода, которые довершают разрушение органических молекул, приводя к изменению нормального хода биохимических процессов (регенерации, обмена веществ, деления) в клетке, что может повлечь и полную ее гибель. Далее события развиваются по схеме: гибель клеток — поражение органа (при гибели значительного количества клеток) — поражение группы органов — поражение организма в целом. Первые эффекты на клеточном уровне происходят за доли и единицы секунд, а последующие процессы — в течение минут, часов и до нескольких лет, что зависит от того, какую общую энергию, излучение оставило в клетках организма.
Общая поглощенная энергия ИИ может быть небольшой, но вследствие неравномерности и мгновенного характера ее распределения часть всего числа клеток может быть значительно повреждена. Ничтожность поглощенного количества энергии, вызывающего тяжкие последствия облучения ИИ, можно проиллюстрировать следующими примерами. Например, количество энергии гамма-, рентгеновского излучения, заведомо смертельное для человека при общем облучении всего организма, можно сравнить с эквивалентной ей тепловой энергией, поглощенной организмом человека с чашкой горячего кофе, или с энергией, расходуемой человеком при подъеме массы около 70 кг на 40 см над уровнем пола.
Тепловая и механическая энергия поглощается (передается) в биологических тканях равномерно и длительно. Поэтому, чтобы вызвать повреждения в живом организме, энергии подобного типа потребуется намного больше, чем энергии ИИ, поглощаемой мгновенно.
Измерение доз радиации. Количественно результаты воздействия ИИ оценивают дозой (от гр. dosis — порция; определенное количество чего-либо). В качестве меры дозы вполне естественно принять поглощенную энергию, поэтому количество энергии ИИ, поглощенное в облучаемом веществе, называется поглощенной дозой.
Поглощенная доза — количество энергии ИИ, поглощенной в единице массы облучаемого вещества.
Единицами измерения поглощенной дозы являются:
• рад (аббревиатура от англ, radiation absorbed dose) — 1 рад = 0,01 Дж/кг;
• грей (в честь английского физика А. Грея — 1 Гр = 1 Дж/кг; 1 Гр = 100 рад.
Часто используют более мелкие единицы: миллиард, милли-грей; микрорад или микрогрей.
Поглощенная доза — универсальное понятие, применимое при облучении всех веществ живой и неживой природы любыми ИИ. Между поглощенной дозой и результатом облучения существует прямая зависимость: чем больше доза, тем больше проявляющийся радиационный эффект. Однако выяснилось, что одинаковые дозы разных видов ИИ вызывают различные биологические последствия при облучении одного и того же биологического объекта. Установлено, что одинаковая с гамма-лучами поглощенная доза нейтронного излучения вызывает более тяжелые последствия.
Эквивалентная доза (введена для сопоставления радиационных последствий при действии одинаковых доз) — величина поглощенной дозы (в греях или радах), умноженная на коэффициент качества (КК), отражающий эффективность действия конкретного ИИ. Если поглощенная доза измерена в радах, то эквивалентная должна быть в бэрах (бэр — биологический эквивалент рада). Дозе в феях соответствует эквивалентная доза в зивертах (Зв — по имени шведского физика Р. Зиверта).
Рентгеновские и гамма-лучи считаются эталонными, и для них КК равен единице, а следовательно, поглощенная доза гамма-рентгеновского излучения 1 Гр (100 рад) равна их эквивалентной дозе 1 Зв (100 бэр). Нейтроны примерно в 10 раз более эффективны, следовательно, их коэффициент качества равен десяти, а поглощенная доза 1 Гр (100 рад) соответствует эквивалентной дозе 10 Зв (1000 бэр).
Мощность дозы — величина поглощенной или эквивалентной дозы, деленная на время (Р = D/f); характеризует скорость изменения дозы, а также имеет важное практическое значение. Зная мощность дозы и продолжительность пребывания под облучением, можно спрогнозировать ожидаемую дозу облучения и при необходимости принять меры по ее снижению.
Последствия облучения. Среди большого числа факторов, от которых зависит биологическое действие ИИ, можно выделить основные:
• продолжительность облучения;
• характер облучения;
• величина общей полученной дозы.
Продолжительность воздействия ИИ определяет тяжесть поражения. Чем за большее время организм получает одну и ту же дозу, тем менее выражены эффекты облучения. Известно, что организм человека обладает достаточно эффективными естественными механизмами частичной компенсации последствий лучевого поражения, благодаря чему становятся заметными восстановительные процессы в нем и повышается способность противостояния многократному (рассредоточенному во времени) облучению, суммарная доза которого при разовом (однократном) воздействии оказалась бы смертельной.
Если бы интенсивность восстановительных процессов была равна или превышала интенсивность повреждающего воздействия, то облучение не вызывало бы вредных последствий. К сожалению, это не так, и в действительности компенсация никогда не бывает полной, что приводит со временем к накоплению в организме необратимых повреждений.
Характер и общая доза облучения зависят от расположения источника относительно организма.
Если источник ИИ расположен вне организма, то облучение называют внешним, в противном случае — внутренним.
При одном и том же количестве (одинаковой активности) радиоактивных веществ внутреннее облучение во много раз более опасно, чем внешнее облучение:
• Во-первых, резко увеличивается продолжительность облучения, так как она совпадает со временем пребывания радиоактивного вещества в организме.
• Во-вторых, доза внутреннего облучения возрастает из-за непосредственного контакта радиоактивного вещества с облучаемой тканью: невозможна защита расстоянием или экранами.
• В-третьих, радиоактивные вещества, как правило, распределяются по органам не-равномерно, они избирательно концентрируются в отдельных органах, еще более усиливая их локальное облучение (например, радиоактивный йод — в щитовидной железе, стронций, калий, радий — в костях, плутоний — в легких и т.д.).
Предельно допустимое содержание радиоактивных веществ в теле человека определяется исходя из требования непревышения облучения какого-либо участка тела (органа) установленных дозовых пределов. Численные значения этих пределов приведены в нормах радиационной безопасности (НРБ-99), действующих в России.
Радиационным фоном называются радиационные условия существования и развития живых организмов в биосфере. Он создается действием ИИ от разных источников естественного (природного) и искусственного (техногенного) происхождения.
Природные источники. Они создают естественный радиационный фон, под действием которого находятся человек и вся биосфера с момента возникновения жизни на Земле. Особенностями излучения природных источников являются его глобальный характер в пространстве и времени (действует для всех одинаково везде и всегда) и постоянство во времени (в данном конкретном регионе создаваемая мощность дозы практически не изменяется в течение длительного времени).
Естественную радиацию образуют космические лучи и радиоактивные элементы, содержащиеся в окружающей среде, биосфере, земных породах. Источники ИИ космического происхождения приводят к внешнему облучению человека. Радиоактивные элементы, содержащиеся в земной коре и строительных материалах, также приводят к внешнему облучению живой материи.
Воздух, вода, продукты питания содержат некоторое количество радиоактивных элементов, которые поступают внутрь организма и образуют постоянный источник внутреннего облучения.
В совокупности природные источники радиации приводят к ежегодному облучению среднестатистического жителя планеты в дозах от 180 до 220 миллибэр. При этом доза внутреннего облучения вдвое превышает дозу внешнего.
Не более 1 % дозы естественных источников приходится на облучение от потребительских товаров.
Техногенные источники. Искусственные источники радиации, создаваемые техногенной деятельностью человека, исключительно разнообразны. В бытовых условиях человек может подвергаться облучению радиоизотопами, содержащимися в товарах широкого потребления. В разных областях промышленности, сельского хозяйства, в научных исследованиях широко используются установки с источниками ИИ. Радиационное воздействие на людей оказывают радиоизотопы, рассеянные в окружающей среде в результате работы предприятий атомного топливного цикла и испытаний атомного оружия. Источником облучения человека являются радиоактивные препараты и радиационные установки, широко используемые в медицине для диагностики и лечения некоторых заболеваний.
Основной особенностью техногенных источников в отличие от природных является широкий диапазон создаваемых ими уровней облучения. В большинстве случаев эти уровни весьма невелики, но иногда, особенно в аварийных ситуациях, могут в сотни и тысячи раз превышать дозы облучения от естественных источников.
Вклад в годовую дозу облучения среднестатистического жителя Земли от источников ИИ атомной энергетики и проведенных в прошлом ядерных взрывов в настоящее время незначителен и составляет от 1 до 2 % от дозы естественной радиации. При этом пред-полагается нормальная работа всех АЭС и других ядерных установок.
Облучение в медицинских целях. Медицинское облучение создает самые высокие дозы облучения населения в пересчете на одного человека. Во многих странах этот источник определяет практически всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации. Если не считать аварийного облучения, оно «обеспечивает» самые высокие индивидуальные дозы отдельным органам человеческого тела. Так как для медицинского облучения характерны очень высокие мощности доз, то доза облучения набирается за короткое время.
Еще одной особенностью медицинского облучения является то, что оно пространственно локально, т.е. воздействует на отдельные органы и части тела.
Медицинское облучение используется как в диагностических целях, так и для лечения. Средняя годовая доза в развитых странах составляет 100 миллибэр на одного жителя.
Статью подготовила доцент кафедры социально-гуманитарных дисциплин Волгушева Алла Александровна. 
