Влияние рентгеновского излучения на организм человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет "ХПИ"

Курсовая работа на тему

"Влияние рентгеновского излучения на организм человека"

Выполнила:

Смирнова Н.А., Зубарева О.И.

Проверил:

Григоров С.Н.

Харьков 2007

Содержание

Предисловие

1. Основные сведения о радиации

1.1 Сведения о физике атомного ядра

1.2 Сведения о радиоактивности

1.3 Единицы измерения активности радиоактивных веществ и доз излучения

2. Влияние, оказываемое радиацией на здоровье человека

2.1 Фоновое облучение человека

2.2 Радиация и здоровье человека

3. Заболевания, связанные с радиацией

3.1 Раковые заболевания

3.2 Факторы, влияющие на заболевания связанные с радиационным излучением

3.3 Рентген при беременности

4. Генетические последствия облучения

5. Воздействие радиации на клетки живого организма

6. О нормах радиационной защиты

Литература

Приложения

Предисловие

"Есть такое правило: встал поутру,

умылся, привёл себя в порядок - и

сразу приведи в порядок свою планету"

"Маленький принц"

Антуан де Сент-Экзюпери

Вопросы экологии, безопасности жизни приковывают внимание людей всего мира, учёных, журналистов. К сожалению, достоверная научная информация часто не доходит до населения, и люди пребывают в плену всевозможных слухов, укоренившихся предрассудков и невежественных домыслов.

Защита жизни на Земле от экологических катастроф становится самой важной проблемой. Посмотрим вокруг. Нас окружает сложный и большой мир. Человек всё больше освобождается от прямой зависимости от внешней среды и увеличивает своё воздействие на природу.

Научно-техническая революция даёт не только положительный, но и негативный эффект. Вследствие выбросов в окружающую среду отходов производства природе, да и здоровью человека, наносится вред.

Среди экологических проблем, связанных с использованием различных видов топлива, можно выделить: опасность загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, истощение невозобновляемых природных топливно-энергетических ресурсов, меры защиты окружающей среды.

Пока самым перспективным источником энергии остаётся, ядерная. Её запасы не истощаются. Но атомная энергетика тоже ставит перед человеком определённые проблемы. Это, прежде всего утилизация радиоактивных отходов и последствия непредвиденных аварий.

Главную опасность представляют радионуклиды, попадающие в организм человека. Самым распространённым путём является пищевая цепочка: радионуклиды из почвы переходят в кормовые растения, овощи и фрукты, и в конечном счёте - на наш стол (в том числе с молоком и мясом).

Природа так распорядилась, что если в организме живого существа не хватает какого-нибудь элемента, то происходит его восполнение за счёт химического аналога, в том числе и радиоактивного.

В первые недели после аварии на Чернобыльской АЭС основным источником опасности (с медико-биологической точки зрения) были изотопы йода.

Йод - 131 активно включается в биологическую цепь (путём ингаляционного поступления или в виде солей йода по цепочке растение-молочно-продуктивный скот - человек).

Поскольку он накапливается в щитовидной железе, радиоактивный йод, прежде всего её и поражает. Попав в щитовидную железу, он облучает окружающие клетки и может нарушить функцию жизненно важных органов, что приводит к замедлению роста, рождению недоношенных детей, развитию рака.

Именно йод - 131 обусловил дозовые нагрузки на щитовидную железу людей и животных в течение первых двух месяцев после аварии.

После прекращения активных выбросов из реактора основное значение приобрели внешнее облучение, а также внутреннее облучение вследствие попадания в пищевые продукты радионуклидов цезия и стронция. При недостатке в рационе калия и кальция происходит повышенное накопление в организме их аналогов - радиоактивных цезия и стронция.

Среди вопросов, представляющих научный интерес, немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду.

Научный комитет ООН по действию атомной радиации собирает всю доступную информацию об источниках радиации и ее воздействии на человека и окружающую среду и анализирует ее. Он изучает широкий спектр естественных и созданных искусственно источников радиации, и его выводы могут удивить даже тех, кто внимательно следит за ходом публичных выступлений на эту тему.

Радиация действительно смертельно опасна. При больших дозах она вызывает серьезнейшие поражения тканей, а при малых может вызвать рак и индуцировать генетические дефекты, которые, возможно, проявятся у детей и внуков человека, подвергшегося облучению, или у его более отдаленных потомков.

Но для основной массы населения самые опасные источники радиации - это вовсе не те, о которых больше всего говорят. Наибольшую дозу человек получает от естественных источников радиации. Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека. Значительно большие дозы мы получаем от других, вызывающих гораздо меньше нареканий, форм этой деятельности, например от применения рентгеновских лучей в медицине.

Кроме того, такие формы повседневной деятельности, как сжигание угля и использование воздушного транспорта, в особенности же постоянное пребывание в хорошо герметизированных помещениях, могут привести к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации. Наибольшие резервы уменьшения радиационного облучения населения заключены именно в таких «бесспорных» формах деятельности человека.

Научный Комитет по действию атомной реакции (НКДАР) был создан Генеральной Ассамблеей ООН в 1955 году для оценки в мировом масштабе доз облучения, их эффекта и связанного с ним риска. Комитет объединяет крупных ученых из 20 стран и является одним из наиболее авторитетных учреждений такого рода в мире.

Он не устанавливает норм радиационной безопасности и даже не дает рекомендаций по этому поводу, а служит лишь источником сведений по радиации, на основе которых такие органы, как Международная Комиссия по защите от радиоактивного излучения и соответствующие Национальные Комиссии, вырабатывают соответствующие нормы и рекомендации.

Раз в несколько лет он публикует доклады, содержащие подробные оценки доз радиации, их эффекта и опасности для населения от всех известных источников ионизирующих излучений.

1. Основные сведения о радиации

1.1 Сведения о физика атомного ядра

Представление об атомах как неделимых мельчайших частицах вещества возникло еще в античные времена, но только в XVIII веке трудами А. Лавуазье, М.В. Ломоносова и других ученых была доказана реальность существования атомов. Но вопрос об их внутреннем устройстве даже не возникал, и атомы по-прежнему считались неделимыми частицами.

В XIX веке изучение атомистического строения вещества существенно продвинулось вперед.

Рис. 1. Планетарная модель атома Резерфорда. Показаны круговые орбиты четырех электронов

В 1833 году при исследовании явления электролиза М. Фарадей установил, что ток в растворе электролита это упорядоченное движение заряженных частиц - ионов. Фарадей определил минимальный заряд иона, который был назван "элементарным электрическим зарядом".

Большую роль в развитии атомистической теории сыграл выдающийся русский химик Д.И. Менделеев, разработавший в 1869 году периодическую систему элементов, в которой впервые был поставлен вопрос о единой природе атомов.

Важным свидетельством сложной структуры атомов явились спектроскопические исследования, которые привели к открытию линейчатых спектров атомов. В начале XIX века были открыты дискретные спектральные линии в излучении атомов водорода в видимой части спектра, и впоследствии были установлены математические закономерности, связывающие длины волн этих линий (И. Бальмер, 1885 г.).

В 1896 году А. Беккерель обнаружил явление испускания атомами невидимых проникающих излучений, названное "радиоактивностью".

В последующие годы явление радиоактивности изучалось многими учеными (М. Склодовская-Кюри, П. Кюри, Э. Резерфорд и др.). Было обнаружено, что атомы радиоактивных веществ испускают три вида излучений различной физической природы:

? - "альфа - лучи" поток ионов гелия;

? - "бета - лучи" поток электронов;

? - "гамма-лучи" поток квантов жесткого рентгеновского излучения

Эти три вида радиоактивных излучений сильно отличаются друг от друга по способности ионизировать атомы вещества и, следовательно, по проникающей способности.

Наименьшей проникающей способностью обладает "б - излучение".

В воздухе при нормальных условиях "б - лучи" проходят путь, в несколько сантиметров.

"в - лучи" гораздо меньше поглощаются веществом. Они способны пройти через слой алюминия толщиной в несколько миллиметров.

Наибольшей проникающей способностью обладают "г - лучи", способные проходить через слой свинца толщиной 5 … 10 см.

1.2 Сведения о радиоактивности

Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским физиком А. Беккерелем, который обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, способное проникать через непрозрачные для света преграды и вызывать почернение фотоэмульсии.

Через два года французские физики М. и П. Кюри обнаружили радиоактивность тория и открыли два новых радиоактивных элемента - полоний и радий

В последующие годы исследованием природы радиоактивных излучений занимались многие физики, в том числе Э. Резерфорд и его ученики.

На рис. 2 изображена схема эксперимента, позволяющая обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. В магнитном поле "б - лучи" и "в - лучи" испытывают отклонения в противоположные стороны, причем "в - лучи" отклоняются значительно больше."г - лучи" в магнитном поле вообще не отклоняются.

Радиация по самой своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения могут «запустить» не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к раку или к генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма.

Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение нескольких часов или дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет после облучения - как правило, не ранее чем через одно - два десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению появляются лишь в следующем или последующем поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению.



Рис. 2. Схема опыта по обнаружению "б -", "в -" и "г - излучений":

К - свинцовый контейнер;

П - радиоактивный препарат;

Ф - фотопластинка,

В - магнитное поле.

В то время как идентификация быстро проявляющихся (острых) последствий от действия больших доз облучения не составляют труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно. Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти очень много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждение генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

Чтобы вызвать острое поражение организма, дозы облучения должны превышать определенный уровень, но нет никаких оснований считать, что это правило действует в случае таких последствий, как рак или повреждение генетического аппарата. По крайней мере, теоретически для этого достаточно самой малой дозы. Однако в то же самое время никакая доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при относительно больших дозах облучения далеко не все люди обречены на эти болезни: действующие в организме человека репарационные механизмы обычно ликвидируют все повреждения.

Точно так же любой человек, подвергшийся действию радиации, совсем не обязательно должен заболеть раком или стать носителем наследственных болезней; однако вероятность или риск, наступления таких последствий у него больше, чем у человека, который не был облучен.

И риск этот тем больше, чем больше доза облучения.

По данным Американской комиссии радиационной безопасности и контроля, человек в среднем получает 55 % ионизирующей радиации за счет радона и только 11 % за счет медицинских обслуживаний. Вклад космических лучей составляет примерно 8 %.

Общая доза облучения, которую получает человек за жизнь, во много раз меньше предельно допустимой дозы (ПДД), которая устанавливается для людей некоторых профессий, подвергающихся дополнительному облучению ионизирующей радиацией.

В зависимости от степени контакта с источниками ионизирующих излучений и чувствительности организма, установлены 3 категории облучаемых лиц:

категория А: - профессиональные работники, постоянно или временно работающие с источниками ионизирующих излучений (ИИ), эффективная доза облучения в год - 20 мЗв;

категория Б: - лица, находящиеся по условиям работы в сфере воздействия

источников ионизирующего излучения, эффективная доза облучения в год - 5 мЗв;

категория В: - население, эффективная доза облучения в год - 1 мЗв.

1.3 Единицы измерения активности радиоактивных веществ и доз излучения

Беккерель (Бк): - единица активности радиоактивных веществ, равная одному превращению в секунду.

Кюри (Ku): - единица активности радиоактивных веществ, определяемая как активность препарата данного изотопа, в котором в одну секунду происходит 3,7 1010 ядерных превращений (1 Ku = 3,7 1010 Бк).

Джоуль на килограмм (Дж/кг): - единица поглощенной дозы излучения, измеряемая энергией в 1 Дж любого ионизирующего излучения, переданная массе облучаемого вещества в 1 кг.

Рад (рад): - единица поглощенной дозы излучения, измеряемая энергией в 1 … 10^-2 Дж/кг.

Грей (Гр): - единица поглощенной дозы излучения, измеряемая энергией в 1 Дж/кг.

Бэр (бэр): - единица эквивалентной дозы, под которой понимается поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, имеющая такую же, биологическую эффективность, как 1 рад рентгеновского излучения со средней, удельной ионизацией 100 пар ионов на 1 мкм пути в воде.

Зиверт (Зв): - единица эквивалентной дозы излучения в системе Си (1 Зв = 100 бэр).

2. Влияние, оказываемое радиацией на здоровье человека

2.1 Фоновое облучение человека

Фоновое облучение человека состоит из облучения естественными и искусственными источниками.

Первый компонент фона в свою очередь имеет две составляющие: естественный фон и техногенный радиационный фон, от естественных радионуклидов. Естественный фон ионизирующего излучения обусловлен космическим излучением и излучением естественно распределенных природных радиоактивных веществ (радиоактивные вещества в горных породах, почвах, атмосфере, а также радионуклиды, инкорпорированные в тканях человека).

Естественный фон обуславливается внешним и внутренним облучением;

- внешним - за счет воздействия на организм излучения от внешних по отношению к нему источников (космическое излучение и естественные радионуклиды в горных породах, почве, атмосфере и др.);

- внутренним - за счет воздействия на организм излучений естественных радионуклидов, находящихся в организме (40 К и радионуклиды семейства урана и тория, поступающие в организм с воздухом, пищей и водой). Внутреннее облучение создает примерно 40 % естественного фона, около 60 % приходится на внешнее облучение.

Человек всегда подвергался облучению указанными источниками. Доза естественного фона зависит от таких факторов, как высота над уровнем моря, количество и вид радионуклидов в горных породах и почве, количество радионуклидов, которые поступают в организм человека с воздухом, пищей и водой. Например, люди, живущие на уровне моря, получают в среднем эквивалентную дозу от космического излучения около 0,3 мЗв в год или примерно 0,03 мкЗв (микрозиверт) в 1ч.

Для людей, живущих на высоте выше 2 км над уровнем моря, это значение в несколько раз больше.

Заметим, что 4 км - максимальная высота, на которой еще расположены человеческие поселения на склонах Эвереста.

Еще более интенсивному облучению подвергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме с 4 км до 12 км (максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров) доза комического излучения возрастает примерно в 25 раз.

С дальнейшим увеличением высоты над уровнем моря доза космического излучения продолжает увеличиваться и на высоте 20 км (максимальная высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов) достигает 13 мкЗв/ч.

При перелете из Нью-Йорка в Париж пассажир обычного турбореактивного самолета получает дозу за время полета около 50 мкЗв, а пассажир сверх-звукового самолета, хоть и подвергается более сильному облучению, но получает дозу на 20 % меньшую за счет значительного сокращения времени полета.

Суммарная средняя мощность эффективной эквивалентной дозы для человека от естественного фона на уровне моря составляет 1 мЗв/год, а в отдельных районах доза повышенного естественного фона может превосходить среднюю, в десятки раз.

Изменение человеком окружающей среды и его деятельность могут увеличить дозы "нормального" облучения за счет естественных источников.

Примеры такой деятельности - добыча полезных ископаемых, использование строительных материалов минерального происхождения в домостроении и минеральных удобрений, содержащих повышенное количество радионуклидов уранового и ториевого рядов, сжигание ископаемого топлива, в частности угля, приводящие к выбросу естественных радионуклидов (226 Ra, 228 Ra, 232 Th и др.) и т. п.

Такой фактор, как проживание в доме, часто приводит к повышению облучения, вызванному накоплением газообразных радионуклидов и их продуктов распада при недостаточной скорости вентиляции.

Наибольший вклад в дозу облучения в этом случае дает не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон 222 Rn - дочерний продукт 226 Ra, который в свою очередь является членом радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада 238 U.

Примерно в 20 раз меньший вклад в дозу в этом случае дает 220 Rn (Tn) - член радиоактивного ряда 232 Th.

Большая часть облучения человека происходит дочерними продуктами распада радона. Основную дозу облучения от радона и продуктов его распада человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.

Новую, составляющую, обусловленную естественными источниками за счет деятельности человека и изменения им окружающей среды, называют "техногенным радиационным фоном" от естественных радионуклидов. Основной вклад в облучение техногенного фона приходится на строительные материалы в домостроении, он обусловливает годовую дозу Не = 1,05 мЗв, то есть примерно равную естественному фону.

2.2 Радиация и здоровье человека

В своем докладе НКДАР ООН опубликовал подробный обзор сведений, относящихся к острому поражению организма человека, которое происходит при больших дозах облучения. Вообще говоря, радиация оказывает подобное действие, лишь начиная с некоторой минимальной, или "пороговой", дозы облучения.

Большое количество сведений было получено при анализе результатов применения лучевой терапии для лечения рака. Многолетний опыт позволил медикам получить обширную информацию о реакции тканей человека на облучение. Эта реакция для разных органов и тканей оказалась неодинаковой, причем различия очень велики. Величина же дозы, определяющая тяжесть поражения организма, зависит от того, получает ли ее организм сразу, или в несколько приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием.

Разумеется, если доза облучения достаточно велика, облученный человек погибнет. Во всяком случае, очень большие дозы облучения порядка 100 Гр вызывает настолько серьезное поражение центральной нервной системы, что смерть, как правило, наступает в течение нескольких часов или дней.

При дозах облучения от 10 до 50 Гр при облучении всего тела поражение ЦНС может оказаться не настолько серьезным, чтобы привести к летальному исходу; однако облученный человек, скорее всего все равно умрет через одну - две недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. При еще меньших дозах может не произойти серьезных повреждений желудочно-кишечного тракта или организм с ним справиться, и тем не менее смерть может наступить через один - два месяца с момента облучения главным образом из-за разрушения клеток красного косного мозга - главного компонента кроветворной системы организма: от дозы в 3 … 5 Гр при облучении всего тела умирает примерно половина всех облученных.

Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы при облучении и теряют способность нормально функционировать уже при дозах облучения 0,5 … 1 Гр. К счастью, они обладают также замечательной способностью к регенерации, и если доза облучения не на столько велика, чтобы вызвать повреждение всех клеток, кроветворная система может полностью восстановить свои функции. Если же облучению подверглось не все тело, а какая-то его часть, то уцелевших клеток мозга бывает достаточно для полного возмещения поврежденных клеток.

Репродуктивные органы и глаза также отличаются повышенной чувствительностью к облучению. Однократное облучение семенников при дозе всего лишь в 0,1 Гр приводит к временной стерильности мужчин, а дозы свыше двух грэев могут привести к постоянной стерильности: лишь через много лет семенники могут вновь продуцировать полноценную сперму. По-видимому, семенники являются единственным исключением из общего правила: суммарная доза облучения, полученная в несколько приемов, для них более, а не менее опасна, чем та же доза, полученная за один прием. Яичники гораздо менее чувствительны к действию радиации, по крайней мере, у взрослых женщин. Но однократная доза больше 3 Гр все же приводит к их стерильности, хотя еще большие дозы при дробном облучении никак не сказываются на способности к деторождению.

Наиболее уязвимой для радиации частью глаза является хрусталик. Погибшие клетки становятся непрозрачными, а разрастание помутневших участков приводит сначала к катаракте, а затем и к полной слепоте. Чем больше доза, тем больше потеря зрения. Помутневшие участки могут появиться при дозах облучения 2 Гр и менее. Более тяжелая форма поражения глаза - прогрессирующая катаракта - наблюдается при дозах около 5 Гр. Показано, что даже связанное с рядом работ профессиональное облучение вредно для глаз: дозы от 0, до 2 Гр, полученные в течение 10-20 лет, приводит к увеличению плотности и помутнению хрусталика.

Дети также крайне чувствительны к действию радиации. Относительно небольшие дозы при облучении хрящевой ткани могут замедлить или вовсе остановить у них рост костей, что приводит к аномалиям развития скелета. Чем меньше возраст ребенка, тем сильнее подавляется рост костей. Суммарной дозы порядка 10 Гр, полученной в течение нескольких недель при ежедневном облучении, бывает достаточно, чтобы вызвать некоторые аномалии развития скелета.

По-видимому, для такого действия радиации не существует никакого порогового эффекта. Оказалось также, что облучение мозга ребенка при лучевой терапии может вызвать изменения в его характере, привести к потере памяти, а у очень маленьких детей даже к слабоумию и идиотии. Кости и мозг взрослого человека способны выдерживать гораздо большие дозы.

Крайне чувствителен к действию радиации и мозг плода, особенно если мать подвергается облучению между восьмой и пятнадцатой неделями беременности. В этот период у плода формируется кора головного мозга, и существует большой риск того, что в результате облучения матери (например, рентгеновскими лучами) родится умственно отсталый ребенок. Именно таким образом пострадали примерно 30 детей, облученных в период внутриутробного развития во время атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки.

Хотя индивидуальный риск при этом большой, а последствия доставляют особенно много страданий, число женщин, находящихся на этой стадии беременности, в любой момент времени составляет лишь небольшую часть всего населения. Это, однако, наиболее серьезный эффект из всех известных эффектов облучения плода человека, хотя после облучения эмбрионов животных в период их внутриутробного развития было обнаружено не мало других серьезных последствий, включая пороки развития, недоразвитость и летальный исход.

Большинство тканей взрослого человека относительно мало чувствительны к действию радиации. Почки выдерживают суммарную дозу около 23 Гр, полученную в течение пяти недель, без особого для себя вреда, печень - по меньшей мере, 40 Гр за месяц, мочевой пузырь - по меньшей мере, 55 Гр за 4 недели, а зрелая хрящевая ткань - до70 Гр.

Легкие - чрезвычайно сложный орган - гораздо более уязвимы, а в кровеносных сосудах незначительные, но, возможно, существенные изменения могут происходить уже при относительно небольших дозах.

Конечно, облучение в терапевтических дозах, как и всякое другое облучение, может вызвать заболевание раком в будущем и привести к неблагоприятным генетическим последствиям.

Облучение в терапевтических дозах, однако, применяют обыкновенно для лечения рака, когда человек смертельно болен, а поскольку пациенты в среднем довольно пожилые люди, вероятность того, что они будут иметь детей, так же относительно мала. Однако далеко не так просто оценить, насколько велик этот риск при гораздо меньших дозах облучения, которые люди получают в своей повседневной жизни на работе, и на этот счет существуют самые разные мнения среди общественности.

3. Заболевания, связанные с радиацией

3.1 Раковые заболевания

Рак - наиболее серьезное из всех последствий облучения человека при малых дозах, по крайней мере, непосредственно для тех людей, которые подвергались облучению. В самом деле, обширные обследования, охватившие около 100 000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, показали, что пока рак является единственной причиной повышенной смертности в этой группе населения.

Оценки НКДАР ООН риска заболевания раком в значительной мере опираются на результаты обследования людей, переживших атомную бомбардировку. Комитет использует и другие материалы, в том числе сведения о частоте заболевания раком среди жителей островов в Тихом океане, на которых произошло выпадение радиоактивных осадков после ядерных испытаний в 1954 году, среди рабочих урановых рудников и среди лиц, прошедших курс лучевой терапии.

Но материалы по Хиросиме и Нагасаки - это единственный источник сведений, отражающий результаты тщательного обследования в течение более 30 лет многочисленной группы людей всех возрастов, которые подвергались более или менее равномерному облучению всего тела.

Несмотря на все эти исследования, оценка вероятности заболевания людей раком в результате облучения не вполне надежна. Имеется масса полезных сведений, полученных при экспериментах на животных, однако, несмотря на их очевидную пользу, они не могут в полной мере заменить сведений о действии радиации на человека.

Для того чтобы оценка риска заболевания раком для человека была достаточно надежна, полученные в результате обследования людей сведения должны удовлетворять целому ряду условий. Должна быть известна величина поглощенной дозы. Излучение должно равномерно попадать на все тело либо, по крайней мере, на ту его часть, которая изучается в данный момент. Облученное население должно проходить обследование регулярно в течение десятилетий, чтобы успели проявиться все виды раковых заболеваний. Диагностика должна быть достаточно качественной, позволяющей выявить все случаи раковых заболеваний.

Очень важно также иметь хорошую "контрольную" группу людей, сопоставимую во всех отношениях (кроме самого факта облучения) с группой лиц, за которой ведется наблюдение, чтобы выяснить частоту заболевания раком в отсутствие облучения. И обе эти копуляции должны быть достаточно многочисленны, чтобы полученные данные были статистически достоверны. Ни один из имеющихся материалов не удовлетворяет полностью всем этим требованиям.

Еще более принципиальная неопределенность состоит в том, что почти все данные о частоте заболевания раком в результате облучения получены при обследовании людей, получивших относительно большие дозы облучения - 1 Гр и более. Имеется весьма не много сведений о последствиях облучения при дозах, связанных с некоторыми профессиями, и совсем отсутствуют прямые данные о действии доз облучения, получаемых населением Земли в повседневной жизни. Поэтому нет никакой альтернативы такому способу оценки риска населения при малых дозах облучения, как экстраполяция оценок риска при больших дозах (уже не вполне надежных) в область малых доз облучения.

НКДАР ООН, равно как и другие учреждения, занимающиеся исследованиями в этой области, в своих оценках опирается на два основных допущения, которые пока что вполне согласуются со всеми имеющимися данными.

Согласно первому правилу, не существует никакой пороговой дозы, за которой отсутствует риск заболевания раком. Любая сколь угодно малая доза увеличивает вероятность заболевания раком для человека, получившего эту дозу, и всякая дополнительная доза облучения еще более увеличивает эту вероятность.

Второе правило заключается в том, что вероятность, или риск, заболевания возрастает прямо пропорционально дозе облучения: при удвоении дозы риск удваивается, при получении трехкратной дозы - утраивается и т. д. НКДАР полагает, что при таком допущении возможна переоценка риска в области малых доз, но вряд ли возможна его недооценка. На такой заведомо несовершенной, но удобной основе и строятся все приблизительные оценки риска заболевания различными видами рака при облучении.

Согласно имеющимся данным, первыми в группе раковых заболеваний, поражающих население в результате облучения, стоят лейкозы. Они вызывают гибель людей в среднем через 10 лет с момента облучения - гораздо раньше, чем другие виды раковых заболеваний.

Смертность от лейкозов среди тех, кто пережил атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, стала резко снижаться после 1970 года; по-видимому, дань лейкозам в этом случае уплачена почти полностью. Таким образом, оценка вероятности умереть от лейкоза в результате облучения более надежна, чем аналогичные оценки для других видов раковых заболеваний. Согласно оценкам НКДАР ООН, от каждой дозы облучения в 1 Гр в среднем два человека из тысячи умрут от лейкозов. Иначе говоря, если кто-нибудь получит дозу в 1 Гр при облучении всего тела, при котором страдают клетки красного косного мозга, то существует один шанс из 500, что этот человек умрет в дальнейшем от лейкоза.

Самыми распространенными видами рака, вызванными действием радиации, оказались рак молочной железы и рак щитовидной железы. По оценкам НКДАР, примерно у десяти человек из тысячи облученных отмечается рак щитовидной железы, а у десяти женщин из тысячи - рак молочной железы (в расчете на каждый грэй индивидуальной поглощенной дозы).

Однако обе разновидности рака в принципе излечимы, а смертность от рака щитовидной железы, особенно низка. Поэтому лишь 5 женщин из тысячи, по-видимому, умрут от рака молочной железы на каждый грей облучения и лишь один человек из тысячи облученных, по-видимому, умрет от рака щитовидной железы.

Рак легких, напротив, - беспощадный убийца. Он тоже принадлежит к распространенным разновидностям раковых заболеваний среди облученных групп населения. В дополнение к данным обследования лиц, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, были получены сведения о частоте заболевания раком легких среди шахтеров урановых рудников в Канаде, Чехословакии и США.

Любопытно, однако, что оценки, полученные в обоих случаях, значительно расходятся: даже принимая во внимание разный характер облучения, вероятность заболеть раком легких на каждую единицу дозы облучения для шахтеров урановых рудников оказалась в 4 … 7 раз выше, чем для людей, переживших атомную бомбардировку. НКДАР рассмотрел несколько возможных причин такого расхождения, среди которых не последнюю роль играет тот факт, что шахтеры в среднем старше, чем население японских городов в момент облучения.

Согласно текущим оценкам комитета, из группы людей в тысячу человек, возраст которых в момент облучения превышает 35 лет, по-видимому, пять человек умрут от рака легких в расчете на каждый грэй средней индивидуальной дозы облучения, но лишь половина этого количества - в группе, состоящей из представителей всех возрастов.

Цифра "пять" - это нижняя оценка смертности от рака легких среди шахтеров урановых рудников.

Рак других органов и тканей, как оказалось, встречается среди облученных групп населения реже. Согласно оценкам НКДАР, вероятность умереть от рака желудка, печени или толстой кишки составляет примерно всего лишь 1/1000 на каждый грэй средней индивидуальной дозы облучения. Риск возникновения рака костных тканей, пищевода, тонкой кишки, мочевого пузыря, поджелудочной железы и лимфатических тканей еще меньше и составляет примерно от 0,2 до 0,5 на каждую тысячу и на каждый грэй средней индивидуальной дозы облучения.

Давно высказывались предположения, что облучение, возможно, ускоряет процесс старения и таким образом уменьшает продолжительность жизни. НКДАР ООН рассмотрел все данные в пользу такой гипотезы, но не обнаружил достаточно убедительных доказательств, подтверждающих ее, как для человека, так и для животных, по крайней мере, при умеренных и малых дозах, получаемых при хроническом облучении.

Облученные группы людей действительно имеют меньшую продолжительность жизни, но во всех известных случаях это целиком объясняется большей частотой раковых заболеваний.

3.2 Факторы, влияющие на заболевания связанные с радиационным излучением

Мобильные телефоны

При использовании мобильного телефона наиболее вредным является высокочастотное излучение сантиметрового диапазона, источником которого является штыревая антенна. Всё остальное - сам передатчик, гетеродины приёмника, синтезатор частоты и пр. - настолько маломощны, что их можно не принимать во внимание.

Прежде всего, облучение вызывает нагрев, что может привести к изменениям и даже повреждениям тканей и органов. При превышении некоторой пороговой дозы высокочастотного излучения в мозгу подопытных животных наблюдались буквально сваренные микроскопические участки. Не исключено, что подобное влияние может приводить к возникновению опухолей мозга.

Действие электромагнитных полей на организм человека проявляется в функциональном расстройстве центральной нервной системы. Субъективные ощущения при этом - повышенная утомляемость, сонливость или, наоборот, нарушение сна, головные боли и т.д. При систематическом облучении наблюдаются стойкие нервно-психические заболевания, изменение кровяного давления, замедление пульса.

В результате исследований было установлено снижение тиреотропного гормона, отвечающего за работу щитовидной железы. Хорошо известно, что при снижении функции щитовидной железы уменьшается потребление кислорода, снижается скорость обменных процессов. Внешние признаки этого - редкие волосы, сухая, одутловатая кожа желтоватого оттенка, хриплый голос.

Рекомендации по соблюдению мер безопасности: не разговаривайте по мобильному телефону долго, и отнюдь не из тарифных соображений; не подносите телефон к голове сразу же после нажатия кнопки начала набора номера, т.к. в этот момент электромагнитное излучение в несколько раз больше, чем во время самого разговора; в автомашинах используйте внешнюю антенну, т.к., поскольку металлический кузов машины является экраном для электромагнитных волн, то излучаемые сотовым телефоном волны отражаются от него многократно.

При выборе модели телефона предпочтение отдавайте аппаратам с внешними антеннами и хорошей, заявленной в сертификатах, чувствительностью.

Бытовые электроприборы

Наиболее распространённым в быту является низкочастотное (50 Гц) переменное магнитное поле. В порядке убывания опасности для здоровья человека бытовые приборы можно расположить так: микроволновая печь, электроплита, телевизор, стиральная машина, холодильник, электробритва, утюг, электрический чайник (кофеварка). Если всё это размещается на кухне, то вашу среду обитания вполне можно назвать "мини-Чернобылем".

Если бытовые приборы поставить рядом или друг на друга, они создадут достаточно сильное электромагнитное поле. Поэтому их лучше размещать на расстоянии 1,5 … 2 м.

Самое опасное место в квартире - это кухня, где обычно находится несколько мощных бытовых приборов: электроплиты, микроволновка, холодильник, стиральная и посудомоечная машины, телевизор. Обезопасить себя в этом случае можно несколькими способами, самый верный из которых - как можно меньше времени проводить на кухне.

Но если это малоосуществимо, то, во-первых, следует покупать бытовую электронику меньшей мощности, соответственно и электромагнитные поля будут слабее, во-вторых, размещать приборы на расстоянии не менее 1,5 м от себя, в-третьих, не включать одновременно все (микроволновку, телевизор, электрообогреватель и ещё пару бытовых машин).

Компьютеры

Компьютеры заняли прочное место в жизни. Сейчас уже невозможно представить без них полноценную трудовую деятельность на государственных предприятиях, в частном бизнесе, да и в процессе обучения. Но всё это не может не вызывать обеспокоенности в отношении здоровья пользователей. Недооценка особенностей работы с дисплеями приводит к существенным проблемам со здоровьем. Рекомендуется, например, чтобы экран дисплея находился от глаз пользователя на расстоянии не ближе, чем 50 … 70 см, а продолжительность непрерывной работы не превышала 2 ч.

Если в помещении более одного компьютера, то следует учесть, что на пользователя воздействуют излучения от всех, в первую очередь со стороны боковых и задней стенок мониторов, так что пользователь должен размещаться на расстоянии не менее 1 м от них. На мониторы рекомендуется устанавливать защитные фильтры класса полной защиты, которые не только обеспечивают практически полную защиту от электромагнитного излучения, но и позволяют уменьшить блики ЭЛТ, а также повысить читаемость символов.

Западная промышленность уже реагирует на повышающийся спрос к безопасным бытовым приборам и компьютерам. Так, в США многие фирмы выпускают безопасные приборы, начиная от утюгов с бифилярной намоткой и кончая неизлучающими компьютерами. В нашей стране существует Центр электромагнитной безопасности, где разрабатываются всевозможные средства защиты от электромагнитных излучений, специальная защитная одежда, ткани и прочие защитные материалы. Но до повседневного использования подобных разработок пока далеко. Так что каждый пользователь должен позаботиться о средствах своей индивидуальной защиты сам, и чем скорее, тем лучше.

3.3 Рентген при беременности

При беременности рентген опасен, особенно, рентген живота. Рентген очень вреден для зародыша на ранних сроках беременности (возможны патологии развития, уродства, умственная отсталость ребенка и т.д.).

Поэтому все необходимые рентгеновские снимки лучше сделать до беременности или отложить на потом.

Если все же рентген вам жизненно необходим, то делайте его не раньше, чем на четвертом-пятом месяце. Рентген зуба, пусть радиация при нем и ничтожно мала - тоже. И, вообще, зубы лучше вылечить заранее, до беременности. Лишняя инфекция, которая может таиться в больном зубе, беременной женщине ни к чему.

Если вы все же сделали рентген во время беременности, главное - не переживать. Ведь положительный настрой гораздо важнее для здоровья вашего будущего ребенка. Есть примеры, как будущие мамы делали рентген во время беременности, и все обходилось хорошо.

4. Генетические последствия облучения

Изучение генетических последствий облучения связано с еще большими трудностями, чем в случае рака. Во-первых, мало известно о том, какие повреждения возникают в генетическом аппарате человека при облучении; во-вторых, полное выявление всех наследственных дефектов происходит лишь на протяжении многих поколений; и, в-третьих, как и в случае рака, эти дефекты невозможно отличить от тех, которые возникли по другим причинам.

Около 10 % всех живых новорожденных имеют те или иные генетические дефекты, начиная от необременительных физических недостатков типа дальтонизма и кончая такими тяжелыми состояниями, как "синдром Дауна", "хорея Гентингтона" и различные пороки развития. Многие из эмбрионов и плодов с тяжелыми наследственными нарушениями не доживают до рождения; согласно имеющимся данным, около половины всех случаев спонтанного аборта связаны с аномалиями в генетическом материале. Но даже если дети с наследственными дефектами рождаются живыми, вероятность для них дожить до своего первого дня рождения в пять раз меньше, чем для нормальных детей.

Генетические нарушения можно отнести к двум основным типам: хромосомные аберрации, включающие изменения числа или структуры хромосом, и мутации в самих генах. Генные мутации подразделяются далее на доминантные (которые проявляются сразу в первом поколении) и рецессивные (которые могут проявиться лишь в том случае, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген; такие мутации могут не проявиться на протяжении многих поколений или не обнаружиться вообще). Оба типа аномалий могут привести к наследственным заболеваниям в последующих поколениях, а могут и не проявиться вообще. Оценки НКДАР ООН касаются лишь случаев тяжелой наследственной патологии.

Среди, более, чем 27 000 детей, родители которых получили относительно большие дозы во время атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, были обнаружены лишь две вероятные мутации, а среди примерно такого же числа детей, родители которых получили меньшие дозы, не отмечено ни одного такого случая. Среди детей, родители которых были облучены в результате взрыва атомной бомбы, не было также обнаружено статистически достоверного прироста частоты хромосомных аномалий. И хотя в материалах некоторых обследований содержится вывод о том, что у облученных родителей больше шансов родить ребенка с синдромом Дауна, другие исследования этого не подтверждают.

Несколько настораживает сообщение о том, что у людей, получивших малые избыточные дозы облучения, действительно наблюдается повышенное содержание клеток крови с хромосомными нарушениями. Этот феномен при чрезвычайно низком уровне облучения был отмечен у жителей курортного местечка Бадгастайн в Австрии и там же среди медицинского персонала, обслуживающего радоновые источники с целебными, как полагают, свойствами. Среди персонала АЭС в ФРГ, Великобритании и США, который получает дозы, не превышающие предельно допустимого, согласно международным стандартам, уровня, также обнаружены хромосомные аномалии. Но биологическое значение таких повреждений и их влияние на здоровье человека не выяснены.

Поскольку нет никаких других сведений, приходится оценивать риск появления наследственных дефектов у человека, основываясь на результатах, полученных в многочисленных экспериментах на животных. При оценке риска появления наследственных дефектов у человека НКДАР использует два подхода. При одном подходе пытаются определить непосредственный эффект данной дозы облучения, при другом стараются определить дозу, при которой удваивается частота появления потомков с той или иной разновидностью наследственных дефектов по сравнению с нормальными радиационными условиями.

Согласно оценкам, полученным при первом подходе, доза в 1 Гр, полученная при низком уровне радиации только особями мужского пола, индуцирует появление от 1000 до 2000 мутаций, приводящих к серьезным последствиям, и от 30 до 1000 хромосомных аберраций на каждый миллион живых новорожденных. Оценки, полученные для особей женского пола, гораздо менее определенны, но явно ниже; это объясняется тем, что женские половые клетки менее чувствительны к действию радиации. Согласно ориентировочным оценкам, частота мутаций составляет от 0 до 900, а частота аберраций - от 0 до 300 случаев на миллион живых новорожденных.

Согласно оценкам, полученным вторым методом, хроническое облучение при мощности дозы в 1 Гр на поколение (для человека - 30 лет) приведет к появлению около 2000 серьезных случаев генетических заболеваний на каждый миллион живых новорожденных среди детей тех, кто подвергся такому облучению. Этим методом пользуются также для оценки суммарной частоты появления серьезных наследственных дефектов в каждом поколении при условии, что тот же уровень радиации будет действовать все время. Согласно этим оценкам, примерно 15 000 живых новорожденных из каждого миллиона будут рождаться с серьезными наследственными дефектами из-за такого радиационного фона.

Этот метод пытается учесть влияние рецессивных мутаций. О них известно немного, и по этому вопросу еще нет единого мнения, но считается, что их вклад в суммарную частоту появления наследственных заболеваний значителен, поскольку мала вероятность брачного союза между партнерами с мутацией в одном и том же гене. Немного известно также о влиянии облучения на такие признаки, как рост и плодовитость, которые определяются не одним, а многими генами, функционирующими в тесном взаимодействии друг с другом. Оценки НКДАР ООН относятся преимущественно к действию радиации на единичные гены, поскольку оценить вклад таких полигенных факторов чрезвычайно трудно.

Еще большим недостатком оценок является тот факт, что оба метода способны регистрировать лишь серьезные генетические последствия облучения. Есть веские основания считать, что число не очень существенных дефектов значительно превышает число серьезных аномалий, так что наносимый ими ущерб в сумме может быть даже больше, чем от серьезных дефектов.

Несмотря на свою приблизительность, эти оценки все же необходимы, поскольку они представляют собой попытку принять в расчет социально значимые ценности при оценке радиационного риска. А это такие ценности, которые все в большей степени влияют на решение вопроса о том, приемлем риск в том или ином случае или нет.

5. Воздействие радиации на клетки живого организма

При значительных дозах радиационных воздействий в живых организмах, разумеется, возникают повреждения биологических структур.

За многие годы исследований биологических эффектов при значительных дозах ионизирующих излучений были выявлены детерминированные соматические эффекты, приводящие к гибели клеток из-за значительной ионизации и разрушений структур молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты -- ДНК клеток, проявляющие себя в виде нарушений функций органов. Эти эффекты возникают обычно в виде симптомов острых отравлений и не фиксируются при нагрузках ниже некоторых пороговых значений.

При малых дозах облучения, например меньших ~ 0.25 Зв, никакие внешние проявления облучения в органах или тканях организма человека не наблюдаются, происходит накопление радиационных дефектов в клеточных структурах и, несмотря на интенсивное функционирование систем восстановления и компенсации, развиваются онкологические и наследственные эффекты, вероятность которых растет с величиной дозы. Эти стохастические эффекты представляют главную опасность для населения и профессионалов-специалистов по радиационной технике.

Важно, что для стохастических эффектов имеет значение не только величина полученной дозы облучения, но и длительность процесса облучения, то есть интенсивность радиации. Именно при малых интенсивностях дозы могут в полной мере проявиться репарационные возможности живых организмов и за счет существенного удлинения латентного периода опасные стадии болезни могут выйти за пределы обычной длительности жизни.

Однако детальное описание процессов взаимодействия ионизирующих частиц с клеточными структурами -- трудная задача из-за сложного устройства клеток, многообразия взаимодействий молекулярных, клеточных и органных систем. В настоящее время можно представить лишь общее, схематическое описание взаимодействий клеточных структур с проникающей радиацией.

Как известно, клетки состоят из цитоплазмы, оболочки и ядер. Жизнь клеточного ансамбля представляет собой непрерывную цепь взаимодействий с различными химическими агентами, процессов, делений клеток, деградации и замен структурных образований. Однако клетки сохраняют свою характерность, выполняют свои функции в органах по наперед заданной программе. Эта цикличность, повторяемость жизненных циклов -- характерная особенность элементов живой природы.

В этой нескончаемой игре взаимодействий структур, столкновений различных сил на фоне сохраняемости генотипа в среднем выступают процессы изменчивости за счет мутаций, неточного воссоздания измененных молекулярных композиций.

Главными хранителями информации, обеспечивающей видовую неизменность и воспроизводимость организмов, являются ядра клеток, содержащие "хромосомы" -- двойные спирали молекул ДНК с набором генов -- носителей генетических кодов.

При прохождении ионизирующей частицы через клетку происходит передача энергии клеточным структурам за счет механизма ионизации молекулярных комплексов, образования цепочки (кластеров) радикалов. Тоны и радикалы, являясь химически активными агентами, вступают в химические воздействия с молекулами белков с образованием сложных комплексов. Кроме того, ионизирующие частицы могут разрывать химические связи молекул ДНК.

Системы клеточной репарации восстанавливают связи, но при этом могут возникать ошибки неправильного восстановления молекулярных структур, которые могут затем воспроизводиться при репликации молекул. Подобные повреждения в генных структурах, их мутации являются источником изменчивости организмов.

Следует обратить внимание на то, что повреждение клеточных структур от ионизирующей радиации происходят относительно редко. Считают, что спонтанная частота повреждений ДНК за счет биохимических взаимодействий составляет в среднем 7 Ч 107 событий/год на клетку. В то же время при поглощении 1 мЗв/год в клетке произойдет лишь 10 повреждающих ДНК событий.

Следует сказать и о том, что процессы в клеточном мире тесно связаны и на них оказывают заметное влияние такие параметры среды, как: температура; концентрация кислорода; а также состояние иммунных систем.

Существенно влияют на интенсивность биологического воздействия радиации на фазы жизненного цикла клеток.

6. О нормах радиационной защиты

По мере роста масштаба практических применений радиоактивных излучений проявлялась необходимость нормативного обеспечения радиационной защиты. Причем основная тенденция радиационного регулирования сводилась ко все более жесткому ограничению уровней радиационных воздействий. Так, допустимая доза профессиональных работников, связанных с радиационной техникой, была установлена в 1950 г. на уровне 50 мЗв/год и для населения - 5 мЗв/год, а затем снижалась и в 1990 г., по рекомендациям Международной комиссии радиационной защиты, до 20 мЗв/год и 1.0 мЗв/год соответственно.

...