Основополагающие вопросы курса "Безопасность жизнедеятельности"

Пары вызывают раздражение слизистых оболочек и кожи, способствуют возникновению головной боли, головокружения, слабости, тошноты, рвоты, одышки, покраснению и жжению кожи. В таких случаях пораженного надо вынести на воздух, обеспечить покой и тепло, дать вдохнуть кислород, а также амилнитрит на ватке в течение 15-30 с, через 2-3 мин процедуру повторить.

Синильная кислота - прозрачная, очень летучая жидкость. Пары ее обычно бесцветны, обладают своеобразным дурманящим запахом. Хорошо смешивается с водой. Вызывает паралич дыхания. При отравлении ощущаются запах и вкус горького миндаля, а также металлический привкус во рту. Затем возникает чувство жжения в горле, небо и язык теряют чувствительность. Все это сопровождается шумом в голове, слюнотечением, тошнотой, рвотой. Усиливается удушье. Меры первой помощи: вынести на воздух, в течение двух минут (до восьми раз) через 30 с давать вдыхать амилнитрит, сделать искусственное дыхание, поставить грелки. Пострадавшему необходимо выпить крепкий кофе или чай.

Фосген - бесцветный газ, который при температуре ниже 8°С конденсируется (в бесцветную жидкость). Его запах напоминает запах прелых фруктов или сена. Он тяжелее воздуха, малорастворим в воде. Ядовиты только пары фосгена.

Первые признаки отравления появляются не сразу (спустя 4-8 час.). Возникают незначительные позывы к кашлю, першение и жжение в носоглотке, затем начинается сильный кашель, одышка, лицо и губы синеют. Необходим полный покой, пораженный должен лежать на спине с грелкой, можно давать горячее питье и кислород.

Метилмеркаптан - бесцветный газ, с резким запахом, тяжелее воздуха.

Вызывает раздражение слизистых оболочек и кожи. При вдыхании возникают головная боль, слабость, тошнота. Меры первой помощи: вынести на воздух, глаза и слизистые промыть 2%-м раствором борной кислоты, а кожу - водой (не менее 15 мин).

Бензол - бесцветная жидкость с характерным запахом. Ее пары тяжелее воздуха и образуют с ним взрывоопасные смеси.

При вдыхании ощущается слабость, головная боль, головокружение, появляются сонливость, тошнота, рвота, мышечные подергивания, зуд и покраснение кожи. Пострадавший может потерять сознание. Его выносят на воздух, обеспечивают покой, тепло и дают увлажненный кислород. Необходимо сменить одежду и белье, обмыть тело теплой водой с мылом.

Боевые отравляющие вещества - это вещества, составляющие основу химического оружия. Они могут в короткие сроки вызвать массовые поражения людей и животных и длительное время сохранять поражающее действие на зараженной территории (часы, сутки, недели). При боевом применении они могут переводиться в капельножидкое, аэрозольное состояние (мельчайшие капельки - туман или мельчайшие твердые частицы - дым) и парообразное (газообразное) состояние. Эффективность поражающего действия, быстрота и тяжесть развития отравления зависят от токсических свойств и количества вещества, попавшего в организм, от путей поступления вещества, а следовательно, от способов и средств его применения, от метеорологических условий, а также от состояния самого организма.

В настоящее время, в связи с большими запасами накопленного химического оружия, реально существующими региональными военными и социальными конфликтами, а также вследствие террористических актов и наличия у населения химических средств индивидуальной защиты, вероятность возникновения химических очагов заражения и отравления населения значительно возросла.

Характеристика степени опасности боевых отравляющих веществ приведена в таблице 23 [31].

Для спасения жизни пораженных веществами нервнопаралитического действия (зарин, зоман, V-газы) и некоторыми другими отравляющими веществами необходимо применять антидоты (противоядия). Эффективность антидотов проявляется в полной мере лишь при введении в начальном периоде отравления или в первые минуты после появления признаков тяжелого поражения (судороги). Проведение частичной санитарной обработки открытых участков кожи при воздействии зарина, зомана, V-газов или иприта, особенно в капельножидком состоянии, предупреждает или значительно снижает тяжесть поражения только в первые пять минут после контакта с отравляющими веществами. Поэтому мероприятия первой помощи пораженным должны осуществляться в наикратчайшие сроки. Решающее значение при этом приобретает оказание само- и взаимопомощи, а также своевременное осуществление в последующем всех необходимых мероприятий и лечения.

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Понятие радиации

Радиоактивность - самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер некоторых химических элементов (урана, тория, радия, калифорния и др.), приводящее к изменениям их атомного номера и массового числа. Такие элементы называются радиоактивными. В качестве примера на рисунке 12 показан радиоактивный распад ядер урана-238 [32].

Радиоактивные вещества распадаются со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада, т. е. временем, в течение которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановлен и сопровождается выделением ионизирующих излучений: д-, а-, Ь- и нейтронного излучения. За время, равное одному периоду полураспада, останутся неизменными каждые 50 атомов из 100, за следующий аналогичный промежуток времени - 25 из них распадутся, и так далее по экспоненциальному закону.

Ионизирующие излучения могут быть получены также искусственным путем, например, рентгеновское и позитронное излучения.

Основным свойством этих излучений является ионизирующее действие. При прохождении их в тканях нейтральные атомы или молекулы приобретают положительный иди отрицательный заряд и превращаются в ионы.

Наибольшую плотность ионизации вызывает А-излучение (альфа-частицы), представляющее собой положительно заряженные ядра гелия. Альфа-частицы не могут проникнуть ни через одежду человека, ни через кожный эпителий. Поэтому если источник излучений этих частиц находится вне организма (внешнее облучение), они не представляют сколько-нибудь серьезной опасности для здоровья людей. Однако при попадании этого источника внутрь организма, например, с пищей или воздухом (внутреннее облучение), альфа-частицы становятся наиболее опасными для человека.

Ь-излучение (бета-частицы) - поток электронов, который выбрасывается из атомных ядер и может нести большую или меньшую энергию, но ионизирующее действие выражено слабее, чем у А-излучения. Бета-частицы задерживаются одеждой, а при внешнем облучении открытого тела человека, в зависимости от величины энергии излучения, они могут задерживаться в кожном эпителии, вызывая его пигментацию ("ядерный загар"), ожоги кожи, либо образуя язвы на теле. Особую опасность для здоровья представляют источники бета-излучения при внутреннем облучении.

Позитронное излучение отличается от Ь-излучения только положительным знаком заряда.

Рентгеновское и Д-излучения обладают наименьшей плотностью ионизации, но наибольшей проникающей способностью через вещества, в том числе и через ткани человека. Ослабление интенсивности гамма-излучения различными веществами характеризуется величиной слоя половинного ослабления (табл. 24), при прохождении которого интенсивность гамма-излучения уменьшается в два раза [20]. Высокая проникающая способность гамма-излучения делает его одинаково опасным как при внутреннем, так и при внешнем облучении.

Нейтронное излучение имеет место только при искусственно вызванном радиоактивном распаде [II]. Нейтроны электрически нейтральны, поэтому поток обладает высокой проникающей способностью, зависящей от плотности облучаемого вещества и энергии нейтронов. Особенностью нейтронного излучения является и то, что после прохождения его через вещество, оно само становится радиоактивным и в свою очередь начинает излучать все виды ионизирующих излучений - a, b и д Оно опасно и при внешнем, и при внутреннем облучении.

Единицы измерения.

Активность (А) радиоактивного вещества характеризуется числом распадов в единицу времени. В системе СИ активность измеряется в беккерелях (Бк); один беккерель равен одному распаду в секунду.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передает тканям; количество такой переданной организму энергии называется дозой. Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся ли они вне организма или внутри его (в результате попадания с пищей, водой или воздухом). Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один ли человек подвергся облучению или группа людей и в течение какого времени это происходило.

Поглощенная доза (D) - количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное облученным телом (тканями организма) в пересчете на единицу массы. В системе СИ поглощенная доза измеряется в греях (1 Гр = 1 Дж/кг).

Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма (рис. 13) [32]. Альфа-излучение, которое представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически неспособно проникнуть через наружный слой кожи, образованный ороговевшими частицами кожи. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью: оно проходит в ткани организма на глубину один-два сантиметра. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика, его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Однако поглощенная доза не учитывает того факта, что при одинаковой дозе альфа-излучения гораздо опаснее бета- и гамма-излучений. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма: альфа-излучение считается при этом в двадцать раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой.

Эквивалентная доза (Л) - поглощенная доза излучения, умноженная на средний коэффициент (Q) качества излучения, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма:

H=D.Q,

где Q для отдельных видов излучения равно: гамма- и бета-излучения - 1, нейтроны с различными энергиями - 5-20, альфа-излучение и тяжелые ядра - 20.

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв). Один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Гр для рентгеновского, д- и Ь-излучений.

Следует учитывать также, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с разными коэффициентами. Рекомендовано использовать следующие коэффициенты (W) радиационного риска [20]: половые железы - 0,25 молочная железа -0,15 красный костный мозг - 0,12 легкие -0,12 щитовидная железа - 0,03 костная ткань - 0,03 остальные органы - 0,3. Организм в целом - 1,0

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения всего организма.

Эффективная эквивалентная доза (Н^) - эквивалентная доза, умноженная на коэффициент (W), учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению:

Я = Я. W

Она также измеряется в зивертах (Зв).

Эти три понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв).

Следует ввести, однако, еще одно определение, поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными и в отдаленном будущем. Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.

Для характеристики дозы по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и д-излучений - количественная характеристика рентгеновского и д-излучений, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха в условиях электронного равновесия. В системе СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг).

Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, называются мощностью поглощенной и экспозиционной доз (напр., Зв/с, Гр/с, Кл/(кг.с)).

Для характеристики загрязнения среды обитания радионуклидами используется их активность в беккерелях или удельная активность, т. е. активность, отнесенная к единице массы или объема вещества. Для оценки поверхностной загрязненности местности применяется плотность загрязнения, выраженная в беккерелях на квадратный метр.

Единицы измерения величин и их соотношения с внесистемными единицами приведены в таблицах 25 и 26 [20].

Биологическое действие.

Действие ионизирующего излучения на организм человека имеет свои особенности:

- высокая эффективность поглощенной энергии и даже малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические изменения в организме. Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической и др.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Например, смертельная доза ионизирующего излучения, которая для млекопитающих равна 5 Гр (500 рад), соответствует поглощенной энергии излучения 5 Дж/кг (5-Ю4 эрг/г). Если эту энергию использовать в виде источника тепла, то она нагрела бы тело едва ли на 0,001 °С. Это тепловая энергия, заключенная в стакане горячего чая. Именно ионизация и возбуждение атомов и молекул среды обусловливает специфику действия ионизирующего излучения;

- наличие скрытого или инкубационного периода проявления действия (период мнимого благополучия); с увеличением дозы продолжительность его сокращается;

- действие от малых доз может суммироваться или накапливаться (кумуляция);

- излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство (генетический эффект);

- различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению; при ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови;

- не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение;

- облучение зависит от частоты; одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

В результате воздействия излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы.

Известно, что две трети общего состава ткани человека составляет вода и углерод. Вода под воздействием излучения расщепляется на водород Н и гидроксильную группу ОН, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный оксид НО^ и перекись водорода Н^О. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани (белки, ферменты и др.), окисляя и разрушая их. В результате нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму, - токсины. Это приводит к нарушению жизнедеятельности отдельных функций иди систем и организма в целом.

Индуцированные свободными радикалами химические реакции развиваются с большим выходом и вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением. В этом состоит специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты, заключающаяся в том, что производимый им эффект обусловлен не только количеством поглощенной энергии облучаемым объектом, сколько той формой, в которой эта энергия передается.

В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми и необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма.

Ионизирующие излучения вызывают биологические изменения в организме как при внешнем (источник находится вне организма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества попадают внутрь организма пероральным или ингаляционным путями).

Рассмотрим внешнее облучение, т. е. источник облучения находится вне организма. Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной дозы и времени воздействия излучения, вида излучения, размеров облученной поверхности и индивидуальных особенностей человека.

В таблице показаны возможные биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения при однократном облучении всего тела человека [24].

При облучении дозами, превышающими смертельную дозу (6...10 Гр) в 100-1000 раз, человек может погибнуть во время облучения.

Поглощенная доза излучения, вызывающая поражение отдельных частей тела, а затем смерть, превышает смертельную поглощенную дозу облучения всего тела. Смертельные поглощенные дозы для отдельных частей тела следующие: голова -20, нижняя часть живота - 30, верхняя часть живота - 50, грудная клетка - 100, конечности - 200 Гр [24].

Степень чувствительности различных частей тела к облучению неодинакова. Большая чувствительность кроветворных органов к радиации определяет характер лучевой болезни. При однократном облучении всего тела человека поглощенной дозой 0,5 Гр через сутки после облучения может резко сократиться число лимфоцитов (продолжительность жизни которых и без того незначительна - менее 1 сут). А через две недели после облучения уменьшится также и количество эритроцитов (красных кровяных телец, продолжительность жизни которых около 100 сут). У здорового человека в организме примерно 10й красных кровяных телец и ежедневно воспроизводится приблизительно 1012 штук. У больного лучевой болезнью это соотношение нарушается, что ведет к гибели организма.

Внешнее облучение а- и Ь- частицами менее опасно. Они имеют небольшой пробег в ткани и не достигают кроветворных и других внутренних органов. При внешнем облучении необходимо учитывать д- и нейтронное излучения, которые проникают в ткань на большую глубину и разрушают ее.

Степень поражения организма зависит от размера облучаемой поверхности. С уменьшением облучаемой поверхности уменьшается и биологический эффект. Так, при облучении поглощенной дозой в 4,5 Гр участка тела площадью 6 см2 заметного поражения организма не наблюдалось [24], а при облучении такой же дозой всего тела было 50% смертельных случаев.

Рассмотрим внутреннее облучение организма человека. Радиоактивные вещества могут попасть внутрь при дыхании, через желудочно-кишечный тракт с пищей иди водой, а также через кожу или через открытые раны на теле человека.

Попадание твердых частиц в дыхательные органы зависит от степени дисперсности частиц. Установлено, что частицы пыли размером менее 0,1 мкм ведут себя так же, как и молекулы газа, т. е. при вдохе они попадают вместе с воздухом в легкие, а при выдохе вместе с воздухом удаляются. В легких может остаться только самая незначительная часть твердых частиц. Крупные частицы размером более 5 мкм почти все задерживаются носовой полостью.

Гораздо чаще радиоактивные вещества попадают в организм через пищеварительный тракт. Проникновение радиоактивных веществ через раны или через кожу можно предотвратить, если соблюдать соответствующие меры предосторожности. Опасность радиоактивных элементов, попадающих тем или иным путем в организм человека, тем больше, чем выше их активность.

Степень опасности зависит также от скорости выведения вещества из организма. Если радионуклиды, попавшие внутрь организма, однотипны с элементами, которые потребляются человеком с пищей (натрий, калий, хлор и др.), то они не задерживаются на длительное время в организме, а выделяются вместе с ними.

Инертные радиоактивные газы (аргон, ксенон, криптон и др.), попавшие через легкие в кровь, не являются соединениями, входящими в состав ткани. Поэтому они со временем полностью удаляются из организма.

Некоторые радиоактивные вещества, попадая в организм, распределяются в нем более или менее равномерно, другие концентрируются в отдельных внутренних органах. Так, в костных тканях отлагаются источники а-излучения - радий, уран, плутоний; Ь-излучения - стронций и иттрий; д-излучения - цирконий. Эти элементы, химически связанные с костной тканью, очень трудно выводятся из организма. Продолжительное время удерживаются также элементы с большим атомным номером (полоний, уран и др.). Элементы, образующие легкорастворимые соли и накапливаемые в мягких тканях, легко удаляются из организма.

Общий результат действия ионизирующих излучений на отдельного человека, а также на последующие поколения людей показан на рис. 14[20].

Таким образом, особенности биологического действия ионизирующих излучений следующие:

- действие ионизирующих излучений неощутимо человеком;

- видимые поражения кожного покрова, недомогания, характерные для лучевого заболевания, появляются не сразу, а спустя некоторое время;

- суммирование доз происходит скрыто, что неизбежно приводит к лучевым заболеваниям.

Допустимые дозы облучения. Допустимые уровни ионизирующего излучения регламентируются "Нормами радиационной безопасности НРБ-96" и "Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87". Нормами радиационной безопасности НРБ-96 регламентированы три категории облучаемых лиц и три группы критических органов: категория А - персонал; категория Б - ограниченная часть населения; категория В - население, не входящее в категории А и Б; I группа - все тело, гонады, красный костный мозг; II группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к группам I и III; III группа - костная ткань, кожный покров, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Основные дозовые пределы приведены в таблицах 28 и 29. Дозовые пределы для лиц категорий А и Б, приведенные в таблицах 28 и 29, не включают в себя дозы от естественных радионуклидов с питьевой водой (0,2 мЗв/год) и дозы, получаемые при медицинских обследованиях (1 мЗв/год) и лечении, а также при авариях с выбросом радиоактивных веществ.

20 мЗв (2 бэра) в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 50 мЗв/год (5 бэр) 1м3в (0,1 бэр) в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 5 мЗв/год (0,5 бэр)

Источники облучения человека.

Облучение человека в процессе жизни происходит за счет: космического излучения; естественных (природных) источников; искусственных источников в окружающей среде и быту (технологически полученные источники); радиоактивных осадков от испытаний ядерного оружия и выбросов предприятий атомной энергетики; медицинского обследования и радиотерапии.

Космическое излучение - это излучение галактик и солнечное, зависящее от вспышек на солнце. Космическое излучение играет существенную роль за пределами атмосферы, а на Землю попадает вторичное излучение, которое образуется в результате взаимодействия первичного космического излучения с атмосферой Земли и участвует во внешнем облучении человека. Интенсивность космического облучения зависит от солнечной активности, географического расположения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря (табл. 30) [20].

В среднем эффективная эквивалентная доза внешнего облучения составляет примерно 300 мкЗв/год [20].

Естественные (природные) источники - это более 60 естественных радионуклидов (источники излучения), находящихся в биосфере Земли. Они подразделяются на две категории: первичные и космогенные. В первичную категорию входят 32 радионуклида - продукты распада урана и тория и 11 долгоживущих радионуклидов (^К, "Rb и др.), имеющих период полураспада (Т,д) от 107 до 1015 лет.

Космогенные радионуклиды образуются в атмосфере в результате взаимодействия протонов и нейтронов с ядрами N, О и Аг, а затем поступают на земную поверхность с атмосферными осадками. К ним относятся ^Н, ^С, Ъе, "Na и др. (всего 14 радионуклидов). ^ (Т,^ = 12,3 года) и "С (Т,д, = 5 700 лет) являются космогенными источниками последующего внутреннего облучения человека на Земле. А Вв (Т = 53 сут), "Na (Т,д = 2,6 года) и ^Na (Т,д = 15 час) - космогенные источники внешнего облучения.

Внешнее облучение человека от указанных естественных источников вне помещений обусловлено их присутствием в почве, приземном воздухе, гидросфере и биосфере. В таблице 31 приведено содержание радионуклидов в этих средах [20].

По непосредственным измерениям в ряде стран мощность поглощенной дозы в воздухе (на высоте 1 м) от радионуклидов, находящихся во внешней среде, колеблется в пределах от 3,7 до 9,4-Ю"8 Гр/ч в зависимости от различных условий на местности. В некоторых районах с повышенным содержанием то-рия-232 в почве или радия-226 в воде мощность поглощенной дозы достигает 2-Ю"6 и 5-Ю"5 Гр/ч (Индия, Бразилия, Франция, Иран и др.) [20].

Если человек находится в здании, то доза внешнего облучения изменяется под влиянием двух противоположных действующих факторов: экранирование внешнего излучения зданием и излучение естественных радионуклидов, находящихся в материалах, из которых построено здание. В зависимости от концентрации калия-40 (Т,д= 1,28-Ю9 лет), радия-226 (Т^= 1622 лет) и тория-232 (Т,д= 8 000 лет) в различных строительных материалах мощность дозы в домах изменяется от 4-Ю'8 до 12-Ю"8 Гр/ч [20]. В среднем в кирпичных, каменных и бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза больше, чем в деревянных домах и домах из синтетических материалов, где она обычно составляет (4-5)-Ю-8 Гр/ч.

Внутреннее облучение человека создается радионуклидами, попадающими с воздухом, пищей и водой внутрь организма. Из них наиболее высокий вклад в эффективную эквивалентную дозу дают калий-40, углерод-14, полоний-210 (Т,д= 138,4 сут.), радий-226, рубидий-87 (Т,д= 4,8-Ю10 лет), а также радон-222 (Т,д= 3,823 сут.) и радон-220 (Т^= 55 с).

В таблице 32 приведены значения годовой эффективной дозы облучения населения от различных источников естественного излучения, проживающих в районах с нормальным радиационным фоном [20].

Как видно из таблицы 32, эффективная доза внутреннего облучения вдвое больше дозы внешнего облучения. При этом около 75% эффективной эквивалентной дозы внутреннего облучения создают короткоживущие продукты распада газа радона. Вклад космического излучения в эффективную дозу облучения заметно меньше, чем от излучения Земли.

Таким образом, эффективная средняя доза для лиц, проживающих в районах с нормальным природным радиационным фоном, составляет около 2 мЗв в год. Для детей в возрасте до 10 лет эта доза несколько больше, в основном из-за ингаляции продуктов распада радона и составляет 3 мЗв в год.

Необходимо отметить, что, несмотря на малый период полураспада радона (3,823 сут.), он накапливается в подвальных и непроветриваемых помещениях и может создавать значительную удельную активность. Поступление газа в помещение происходит из земной коры (через пол, фундамент), из стройматериалов, с горячей и холодной водой (особенно из колодцев или артезианских скважин) и с природным газом. Средняя удельная активность радона обычно составляет (кБк/м3) [32].

Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещений.

С 1994 г. в Казахстане начаты исследования по определению зависимости концентрации (удельной активности) радона в различных типах помещений от степени его истечения из недр, по результатам которых планируется составить карту районирования территории по выходу радона. В настоящее время выявлены населенные пункты Арыкбалык и Сартубек (Кокшетауская область), в которых практически во всех зданиях обнаружена повышенная концентрация радона (около 4 кБк/м3 при норме 0,2 кБк/м3) [47].

Мощность эквивалентной дозы от естественных (природных) источников для Казахстана колеблется в широких пределах (табл. 33) и зависит от степени радиации природных образований, составляющих территорию республики [47].

Искусственные источники в окружающей среде и быту (технологически полученные источники) - это источники, появившиеся в результате хозяйственной деятельности человека. При добыче полезных ископаемых из недр земли вместе с углем, газом, нефтью, минеральными удобрениями, строительными материалами и др., в природную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды. Например, фосфорные удобрения содержат радий-226 и уран-238 с удельной активностью до 70 Бк/кг в Кольском апатите и до 400 Бк/кг - в фосфорите [20]; геотермальные источники, создающие дополнительный выброс радона-222 (напр., геотермальная электростанция при выработке в год 1-109 Вт электроэнергии производит в среднем выброс около 400-Ю12 Бк/год радона-222).

Дополнительное облучение человек получает также:

- во время полета в самолете;

- от устройств и приборов, содержащих радий-226 ("'Ra), прометий-147 (''"Pm) или тритий-3 ('Н) для создания постоянного светосостава (напр., часы, светящиеся указатели входа и выхода, компасы, телефонные диски, прицелы и т.п.);

- от цветных телевизоров, компьютеров и других электронных и электрических устройств, содержащих радионуклиды или производящих рентгеновское излучение;

- от устройств, имеющих в своем составе радионуклид по-лоний-210 для снятия статического электричества (напр., антистатические щетки и т. п.);

- от пожарных дымовых детекторов, содержащих радий-226, плутоний-238 или америций-241;

- от керамической и стеклянной посуды, содержащей уран и торий.

В таблице 34 приведены мощности эквивалентных доз от различных источников в быту и при полете в самолете [20].

Сравнительно больший вред человеку по сравнению с перечисленными источниками наносит уголь, сжигаемый на электростанциях и в жилых домах. Уголь содержит следующие естественные радионуклиды вместе с продуктами их распада: калий-40, уран-238 и торий-232. На современных тепловых электростанциях для производства 1 гВттод » 8,7*109кBт*ч электроэнергии сжигается около 3 млн. т угля.

Средняя удельная активность угольной зоны приведена в таблице 35 [20].

В среднем эффективная эквивалентная доза облучения населения, проживающего в районе тепловой электростанции, работающей на угле, в радиусе до 20 км, составляет 5,3 мкЗв/год [20].

Доза облучения от испытания ядерного оружия возникла за счет выпадения радиоактивных элементов вследствие испытательных ядерных взрывов в атмосфере.

Испытания ядерного оружия в атмосфере были начаты США в 1945 г. Наибольшего пика испытаний и выхода радиоактивных продуктов было достигнуто в 1954-1958 и 1961-1962 гг. Всего за этот период в атмосфере было произведено следующее количество взрывов: США - 193 (45,6%), СССР -142 (33,6%), Франция - 45 (10,6%), Китай - 22 (5,2%), Англия - 21 (5%) [32].

С 1963 г. были запрещены испытания ядерного оружия в атмосфере. Однако Франция и Китай продолжали их до 1981 г. И суммарная мощность этих испытаний составила 32,5 Мт [32].

После атмосферного взрыва около 50% образовавшихся активных продуктов выпадает в районе испытаний (в радиусе около 100 км) на земную или водную поверхность. Остальная часть уходит в тропосферу и стратосферу. В тропосфере активные частицы находятся примерно 30 суток, в течение которых они выпадают на землю. Большая часть радиоактивного материала уходит в стратосферу, где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается.

Основную долю в облучение человека вносит лишь небольшое число радионуклидов: цезий-137 (Т,д= 30,2 года), строн-ций-90 (Т,д= 28,6 года), цирконий-95 (Т,д= 64 сут), которые обладают способностью накапливаться в продуктах питания и таким образом проникать в организм человека. Имеют значение также долгоживущие радионуклиды, которые образуются в атмосфере при ядерном взрыве. К ним относится углерод-14 (Т,д= 5 700 лет) и тритий-3 (Т,д= 12,3 года).

В настоящее время наибольшую опасность представляют только радионуклиды цезия-13 7 и стронция-90, которые будут играть главную роль в облучении приблизительно до конца этого века. И только углерод-14 будет сохранять свои свойства как источника радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном будущем: к 2000 г. он потерял лишь 7% своей активности [32].

Лишь при условии полного отказа от проведения испытаний в атмосфере, годовые дозы облучения от бывших ядерных взрывов будут постепенно уменьшаться.

В Республике Казахстан существовало три ядерных полигона: в Семипалатинской, Атырауской областях (Азгир) и в Западном Казахстане (Капустин Яр). Здесь наблюдалась самая высокая частота ядерных взрывов в мире. На планете всего было проведено более двух тысяч ядерных взрывов (атмосферных, подземных, подводных) в целях испытания ядерного оружия и 490 (в том числе 26 наземных, 90 атмосферных и 374 подземных) из них пришлись на долю Казахстана [33]. Только на полигоне Капустин Яр в период с 1957-1962 г. совершено 10 воздушных и высотных ядерных взрывов мощностью от 10 до 300 килотонн каждый (всего около 65 Хиросим) (см.: Казахстанская правда. 1997.19 марта).

В результате только 26 наземных ядерных взрывов в атмосферу республики было выброшено огромное количество радионуклидов с общей активностью в 45 млн. Ки. При этом примерно 190 тыс. человек получили дозу облучения в 0,5 Зв (50 Бэр) и более [33].

В настоящее время в Республике Казахстан вследствие ядерных атмосферных взрывов наблюдается повышенный фон поверхностной активности стронция-90 и цезия-137 в виде локальных или шлейфовых полей. Региональный фон в Казахстане, в зависимости от местонахождения, колеблется от 2,4 до 18,5 кБк/м2 [47] (в соответствии с нормами территория считается малозагрязненной при фоне 185 кБк/м2).

В среднем эффективная эквивалентная доза облучения человека от последствий ядерных испытаний в настоящее время составляет 75...200 мкЗв/год [20].

Доза облучения от выбросов предприятий атомной энергетики. Облучение создается за счет отходов от ядерного цикла, который включает в себя: добычу руды, ее обогащение, транспортировку, производство ядерного топлива и его использование в АЭС и захоронение радиоактивных отходов. На каждом этапе этого цикла в окружающую среду попадают радиоактивные вещества.

Бытовые приборы. В настоящее время для бытовых целей применяется прибор РКСБ-104-01. Он предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Прибор РКСБ-104-01 выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения:

- мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения;

- плотности потока бета-излучения с поверхности;

- удельной активности радионуклида цезий-13 7 в продуктах (мясо, молоко, сыпучие продукты и т. д.).

Дозиметр бытовой "Мастер-1" предназначен для использования населением в целях контроля радиационной обстановки на местности, в рабочих и жилых помещениях. Прибор измеряет мощность полевой эквивалентной (экспозиционной) дозы гамма-излучения от 0,1 до 9,99 мкЗв/ч.

Защита организма человека от облучения.

Следует отметить, что организм беззащитен в поле излучения. Для защиты от вредных воздействий ионизирующих излучений применяют радиопротекторы, т.е. лекарственные средства, повышающие защищенность организма от ионизирующих излучений или снижающих тяжесть клинического течения лучевой болезни. Они действуют эффективно, если введены в организм перед облучением и присутствуют в нем в момент облучения. Например, известно, что йод накапливается в щитовидной железе. Поэтому, если есть опасность попадания в организм радиоактивного йода-131, то заблаговременно вводят йодистый калий или стабильный йод. Накапливаясь в щитовидной железе, эти нерадиоактивные разновидности йода препятствуют отложению в ней йода-131. Для защиты от стронция-137, проникающего в костную ткань, рекомендуется употреблять продукты, содержащие кальций (фасоль, гречка, капуста, молоко).

Радиопротекторы, снижающие эффект облучения, изготовлены в виде специальных препаратов. Например, препарат РС-1 является радиопротектором быстрого действия. Защитный эффект наступает через 40-60 мин и сохраняется в течение 4-6 часов. Препарат Б-190 - радиопротектор экстренного действия, эффект от которого наступает через 5-15 мин и сохраняется в течение часа. Препарат РДД-77 - радиопротектор длительного действия, защитный эффект которого наступает через двое суток и сохраняется 10-12 суток. Существует и много других радиопротекторов, имеющих различный механизм действия.

Есть также плоды и ягоды, которые защищают организм от радиации. Это - абрикосы, виноград, груши, клюква, крыжовник, облепиха, шиповник, яблоки и др. Одно из лучших противорадиационных средств - морковь. К продуктам, в которых содержится малое количество радионуклидов, относятся крахмал, сахар, рафинированное растительное масло, смородина.

Прежде всего необходимо знать уровень радиации продуктов и способность их к накоплению радионуклидов. Даже простая механическая обработка сырых продуктов позволяет снизить в них содержание радионуклидов от 20 до 60%. У моркови, свеклы, репы и других корнеплодов следует срезать верхнюю часть, а у капусты не рекомендуется использовать в пищу кочерыжки и верхние слои листьев.

Допустимый уровень радиоактивного загрязнения продуктов, требующий внимания, установлен в четыре килобеккереля на килограмм или литр - 4кБк/кг (л) или 1-Ю"7 Ки/кг (л).

Если загрязнение контролируемого продукта питания достигнет 4кБк/кг (л), то рекомендуется отказаться от его потребления или ограничить потребление вдвое, по сравнению с обычным рационом. Если излучение от продуктов питания достигнет 8кБк/кг(л), то потребление таких продуктов должно составить не более четверти обычного рациона и т. п.

При обнаружении радиоактивного загрязнения продуктов питания рекомендуется сообщить об этом санитарно-эпидемиологической службе города.

Следующий метод защиты организма от внешнего д-излучения - это защита временем. Надо знать, что последствия облучения определяются не мощностью дозы, определяемой в мкЗв/ч, а суммарно полученной дозой, т. е. мощностью дозы, помноженной на время, в течение которого облучался человек. Например, если мощность дозы внешнего облучения составляет 0,11 мкЗв/ч, то облучение в течение года (8 760 час) создает дозу 963,6 мкЗв или 0,964 мЗв (допустимая доза облучения - 5 мЗв/год).

В среднем мощность дозы естественного фона составляет около 0,15 мкЗв/ч и в зависимости от местных условий может меняться в два раза и более (особенно среди горных гранитных пород).

Для населения, проживающего вблизи АЭС, ядерных институтов, полигонов и т. п., установлен предел годовой дозы 5м3в. Этому пределу дозы для населения соответствует постоянная в течение года мощность дозы на открытой местности ~-0,6 мкЗв/ч. С учетом того, что здания ослабляют излучение в два и более раз, мощность дозы на открытой местности может быть ~ 1,2 мкЗв/ч.

Если мощность дозы превышает 1,2 мкЗв/ч, рекомендуется удалиться с данного места иди оставаться на нем не более полугода в год. Если мощность дозы превысит 2,5мк3в/ч, то время пребывания следует ограничить одним кварталом в год; при 7мк3в/ч - одним месяцем в год и т. д. Обо всех случаях повышенного уровня внешнего излучения рекомендуется сообщить санитарно-эпидемиологической службе города.

В заключение можно отметить, что лучшую поддержку организму и более интенсивному выведению радионуклидов из него способствует прежде всего здоровый образ жизни: разнообразное качественное питание, обогащенное витаминами, занятия физической культурой, баня (сауна), отказ от табакокурения и чрезмерного употребления алкоголя и др.

Международные организации по проблемам защиты от радиации.

Защита от ионизирующих излучений представляет очень серьезную проблему и требует объединения усилий ученых и специалистов не только в национальных рамках, но и в международном масштабе.

В конце 20-х годов нашего столетия была создана Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ), которая разрабатывает правила работы с радиоактивными веществами. Мировая общественность стала проявлять повышенную озабоченность по поводу воздействия ионизирующих излучений на человека и окружающую среду с начала 50-х годов. Это было связано с последствиями бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, а также с испытаниями ядерного оружия, приведшими к распространению радиоактивного материала по всему земному шару.

Сведений о влиянии радиоактивных осадков на биологические объекты было еще недостаточно, и Генеральная Ассамблея ООН в 1955 г. основала Научный комитет по действию атомной радиации (НКДАР) для оценки в мировом масштабе доз облучения, их эффекта и связанного с ними риска.

ООН в 1957 г. учредила специальную организацию - Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), которая занимается проблемами международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии. Одно из основных направлений деятельности МАГАТЭ - проблема безопасности атомных станций. Эксперты МАГАТЭ проводят проверки и заключения об уровне безопасности конкретных АЭС. В частности, МАГАТЭ разработало международную шкалу оценки опасности ядерных аварий.

В Республике Казахстан создана государственная инфраструктура ядерной и радиационной безопасности. Проблемами радиационной безопасности занимаются Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды, Комитет по атомной энергии, Агентство по делам здравоохранения, Агентство по чрезвычайным ситуациям и др.

ДРУГИЕ НЕГАТИВНЫЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

Механические колебания {вибрация}.

Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического тела.

В зависимости от способа передачи на человека вибрацию подразделяют:

- на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

- локальную, передающуюся через руки и ноги стоящего человека.

Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Выраженность реакций обуславливается главным образом величиной энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. В возникновении реакции организма на воздействие вибраций важную роль играют анализаторы ЦНС - вестибулярный, кожный, зрительный и др. Вибрация является адекватным раздражителем для вестибулярного анализатора, причем прямоточные ускорения - для полукружных каналов внутреннего уха.

Степень распространения колебаний по телу зависит от их частоты и амплитуды, продолжительности воздействия, площади участков тела, соприкасающихся с вибрирующим объектом, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явления резонанса и других условий.

При повышении частот колебаний выше 0,7 Гц возможно появление резонансных колебаний. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил.

Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20 и 30 Гц, при горизонтальных - 1,5...2 Гц.

Особое значение резонанс приобретает в отношении органа зрения. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

Для торакоабдоминальных органов (грудь, диафрагма и живот) резонансными являются частоты 3...3,5 Гц. Эти частоты могут приводить к нарушению функции дыхания. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4...6 Гц.

Низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы: изменяет углеводный обмен, биохимические показатели крови, что ведет к нарушению белкового, ферментативного, а также витаминного и холестеринового обмена. На рисунке 15 приведены виды и результат воздействия вибраций на организм человека [5].

Интересно отметить, что на отдельные толчки организм отвечает безусловным защитным рефлексом противодействия -напряжением соответствующих групп мышц, что позволяет сохранить ему равновесие, смягчить удар. Минимальное время возникновения этого рефлекса составляет 20 миллисекунд.

Локальной вибрации подвергаются главным образом лица, работающие с ручным механизированным инструментом. Такая вибрация вызывает спазмы сосудов, начиная с пальцев, распространяется на всю кисть, предплечье, охватывает сосуды сердца, при этом нарушается снабжение конечностей кровью. Одновременно локальные вибрации действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, что приводит к снижению чувствительности кожи, окостенению сухожилий мышц, отложению солей в суставах пальцев и кистей и, как следствие, к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов, приступам побеления пальцев.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, шум высокой интенсивности, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура.

Длительное влияние вибраций, сочетающееся с комплексом неблагоприятных производственных факторов, может приводить к стойким патологическим нарушениям в организме работающих, развитию профессионального заболевания - вибрационной болезни. Вибрационная болезнь занимает ведущее место среди всех профессиональных заболеваний и чаще встречается у рабочих машиностроительной, металлургической, строительной, горнодобывающей промышленности, занятых на транспорте и в сельском хозяйстве. Опасность развития вибрационной болезни наибольшая при вибрации с частотой 16...20 Гц. Порогом восприятия виброскорости считается 10"4 м/с, а порогом болевого ощущения - 1 м/с.

Процесс возникновения виброболезни сложен и недостаточно изучен. В настоящее время доказано, что в основе его лежит сложный механизм нервнорефлекторных и нейрогуморальных нарушений, которые приводят к развитию застойного возбуждения и последующим стойким изменениям как в рецепторном аппарате, так и в ЦНС, причем наиболее тяжело страдают системы, регулирующие сосудистый тонус. Не исключена и прямая механическая травма, в первую очередь опорно-двигательного аппарата (мышц, связочного аппарата, костей и суставов) при интенсивном вибрационном воздействии.

Различают формы вибрационной болезни, вызванные локальной и общей вибрацией. Наибольшее распространение получила виброболезнь, обусловленная воздействием локальной вибрации, которая приводит к развитию патологии с преимущественным поражением нервно-мышечного и опорно-двигательного аппарата и менее выраженным сосудистым нарушением. Эта форма наблюдается у формовщиков, бурильщиков. Заболевание возникает через 8-10 лет работы по профессии. Работа с инструментами ударного действия (клепка, обрубка), генерирующими вибрацию среднечастотного диапазона (30... 125 Гц и более), вызывает различную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений. Сосудистые расстройства являются одним из основных симптомов виброболезни. Чаще они проявляются в нарушении периферического кровообращения, изменении тонуса капилляров.

При вибрационной болезни могут появляться ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, беспокоящие больше по ночам или во время отдыха. Одним из постоянных симптомов виброболезни является расстройство чувствительности. Наиболее резко страдают вибрационная, болевая и температурная чувствительность.

Вибрационная болезнь, вызванная воздействием общей вибрации и толчками, наблюдается у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов. Одним из основных ее синдромов является вестибулопатия, которая сопровождается головокружением, головными болями, гипергидрозом. Типичны изменения и в пояснично-крестцовом отделе позвоночника.

При всех видах вибрационной болезни нередко наблюдаются изменения со стороны ЦНС в виде вегетодисфункции на неврастеническом фоне, которые могут быть связаны с комбинированным действием вибрации и интенсивного шума. По этой причине у рабочих виброопасных профессий с большим стажем возникают невриты слуховых нервов. В таблице 36 представлен риск заболевания вибрационной болезнью при действии локальных вибраций в зависимости от профессии и стажа работы [5].

Несмотря на то, что обычно вибрация оказывает неблагоприятное действие на организм человека, она может производить и стимулирующее действие. При кратковременном действии вибраций наблюдается снижение болевой чувствительности, т. е. происходит своего рода анестезия. Специальный вибромассаж снимает мышечную усталость и широко применяется для ускорения восстановительных процессов в нервной и мышечной системе у спортсменов (в теч. 5 мин). Следует только помнить, что стимулирующая вибрация, как и любое лекарство, должна быть строго дозированной.

Основной законодательный документ, регламентирующий параметры производственной вибрации и санитарные правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, приведен в [38]. Нормы устанавливают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки вибрации, нормируемые параметры и их допустимые значения, санитарные правила при работе с виброоборудованием.

Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются "Санитарными нормами допустимых вибраций в жилых домах" [38].

Основными нормируемыми параметрами вибрации являются средние квадратические величины уровней виброскорости Lv (допускается также использование уровней виброускорения La и вибросмещения Lx) в октавных полосах частот.

...