Действие радиации на организм человека
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра общественного здоровья и здравоохранения
Реферат
РАДИАЦИОННЫЕ ПОРАЖЕНИЯ И ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ
Минск
БГУ
2005
Содержание
Введение
1. Общая характеристика ионизирующих излучений
2. Дозиметрия
3. Действие радиации на организм человека
4. Острая лучевая болезнь
5. Хроническая лучевая болезнь
6. Особенности лучевой болезни при внутреннем облучении
7. Отдаленные последствия лучевого воздействия
8. Действие малых доз радиации
9. Рекомендации для населения, проживающего на загрязненной радиоактивными веществами территории
Литература
Введение
Вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду приковывает к себе пристальное внимание общественности и вызывает много споров. Достоверная научная информация по данному вопросу часто не доходит до населения, которое по этой причине вынуждено пользоваться всевозможными слухами.
Радиоактивность и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни. Но человечество, как и весь живой мир в целом, ранее не испытывало воздействия высоких доз ионизирующих излечений: в процессе эволюции не сформировались ни специфические органы восприятия данного вида воздействия, ни приспособительные защитные механизмы. За последние десятилетия человек создал сотни искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: для лечения и создания атомного оружия, для производства энергии и изготовления светящихся циферблатов часов. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.
|
|
|
Радиация действительно опасна. В больших дозах она вызывает серьезные поражения тканей, а в малых способна вызывать рак и индуцировать генетические дефекты, которые могут проявиться у детей, внуков или более отдаленных потомков человека, подвергшегося облучению.
В связи с ухудшением экологической ситуации в мире и в нашей республике, принявшим глобальные размеры после аварии на Чернобыльской АЭС, изучение всех аспектов влияния ионизирующих излучений на организм человека приобретает особую актуальность.
Данное пособие в краткой форме излагает общую характеристику ионизирующих излучений, рассматривает их действие на организм человека, описывает развитие острой лучевой болезни, особенности внутреннего облучения, перечисляет основные мероприятия по оказанию доврачебной помощи населению при угрозе поражения, приводит рекомендации по радиационной безопасности в условиях проживания на загрязненной территории.
|
|
|
Общая характеристика повреждающего действия ионизирующего излучения
Ионизирующее излучение – это излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков (Закон РБ № 122-3 от 05.01.1998 «О радиационной безопасности населения»).
Ионизирующее излучение получило свое название благодаря способности вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Как известно, атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, образующих электронную оболочку вокруг ядра. В целом атом электрически нейтрален, но, потеряв один или несколько электронов, он приобретает положительный заряд. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разным разновидностям одного и того же химического элемента, называемым изотопами данного элемента. Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу «нуклидов». Некоторые нуклиды стабильны, т. е. в отсутствие внешнего воздействия никогда не претерпевают никаких превращений. Большинство же нуклидов не стабильны, они все время превращаются в другие нуклиды с высвобождением энергии, которая передается дальше в виде излучения. Можно сказать, что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - это a-излучение; испускание электрона – это b-излучение. Часто нестабильный нуклид оказывается настолько возбужденным, что испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения; тогда он выбрасывает порцию чистой энергии, называемой g-излучением. Как и в случае возникновения рентгеновских лучей (во многом подобных гамма-излучению), при этом не происходит испускания каких-либо частиц. Весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид – радионуклидом. Число распадов в секунду в радиоактивном источнике называется активностью. Единица измерения активности – беккерель (Бк,Bq): 1 Бк равен одному распаду в секунду. Время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике, называется периодом полураспада. Уменьшение концентрации радионуклидов в организме в два раза называется периодом полувыведения. К примеру, на территории Республики Беларусь в результате аварии на ЧАЭС выпали следующие радионуклиды с периодами полураспада и полувыведения: углерод-14 – 5730 лет и 200 дней соответственно; цезий-137, 30 лет и 100 дней соответственно; стронций-90 – 29 и 20 лет соответственно; йод-131 – 8 и 138 дней соответственно. Безопасной для проживания и использования территория становится по истечении примерно 10 периодов полураспада.
|
|
|
|
|
|
Проникающие в ткань организма a- и b- частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят (g-излучения и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые в конечном счете также приводят к электрическим взаимодействиям).
За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно зараженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы. Этот процесс продолжается до тех пор, пока общий запас энергии частицы не становится настолько малым, что она утрачивает свою ионизирующую способность.
И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционноспособные, как «свободные радикалы».
В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки. Образуются несвойственные организму, а потому токсичные для него химические соединения.
Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к заболеванию раку.
Естественными источниками наружного облучения являются космическое облучение (300 мкЗв в год на уровне моря) и земная радиация (300–600 мкЗв в год); внутреннего облучения – радиоактивный газ радон. К искусственным источникам относятся: а) медицинское оборудование – 20% от естественного фона; б) ядерные взрывы – 0,8% от естественного фона; в) атомная энергетика (работа без аварий) – 0,04–0,05% от естественного фона; г) профессиональное облучение (работники атомной промышленности, медперсонал, шахтеры, экипажи самолетов); д) бытовые источники (телевизоры, компьютеры, светящиеся циферблаты часов); е) строительные материалы.
Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. a-излучение, которое представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие a-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными. b-излучения обладают большей проникающей способностью: оно проходит ткани организма на глубину 1–2 см. Проникающая способность g-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.
Дозиметрия
Дозиметрией называетсяизмерение дозы или мощности радиационного излучения(т.е. дозы в единицу времени). В настоящее время различают следующие дозы радиационного облучения.
Поглощенная доза – это количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное облучаемым телом (тканями организма), в перерасчете на единицу массы. Единицей СИ поглощенной дозы является джоуль на килограмм (Дж/кг) со специальным наименованием грэй (Гр, Gy): 1 Гр = 1 Дж/кг. В качестве внесистемной (традиционной) единицы используется рад, равный 0,01 Гр. Для мягких тканей человека в поле рентгеновского или гамма-излучения поглощенная доза в 1 рад примерно соответствует экспозиционной в 1 Р (точнее, 1 Р = 0,93 рад). Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе a-излучение гораздо опаснее β - или γ -излучений.
Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма: a-излучение считается в двадцать раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой.Ее измеряют в системе СИ в зивертах(Зв, Sv) – один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, γ- и β-излучений). Внесистемная единица – бэр, он равен 0,01 Зв. Эквивалентная доза является мерой оценки ущерба здоровью человека при действии ионизирующих излучений.
Эффективная эквивалентная доза – это эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий различную чувствительность разных тканей к облучению. Существуют коэффициенты радиационного риска для разных тканей (органов) человека при равномерном облучении всего тела: 0,12 – красный костный мозг и легкие; 0,03 – костная ткань и щитовидная железа; 0,15 – молочная железа; 0,25 – половые железы; 0,30 – другие ткани. Эффективная эквивалентная доза отражает суммарный эффект облучения для организма и также измеряется в зивертах.
Эти понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной дозе, которая измеряется в человеко-зивертах (чел.-Зв).
Для характеристики энергии ионизирующего излучения используют так называемую экспозиционную дозу. Экспозиционная доза – это общий электрический заряд ионов одного знака, образованных в воздухе за время облучения (величина ионизации, создаваемой рентген- или гамма-излучениями). Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg), внесистемной – рентген (Р, R), 1Р = =2,58*10 Кл/кг, 1 Кл/кг = 3,786*10³ Р.
Часто пользуются понятием мощность экспозиционной дозы. Это величина выражается в мР/ч или мкР/ч. Обычные фоновые показатели мощности экспозиционной дозы для Беларуси — до 18–20 мкР/ч.
Внесистемные единицы соотносятся с единицами СИ следующим образом:
• кюри (Ки, Cu) – единица активности изотопа, 1 Ки = 3,7*10 Бк;
• рад (рад, rad) – единица поглощенной дозы излучения, 1 рад =
= 0,01 Гр;
• бэр (бэр,rem) – единица эквивалентной дозы, 1 бэр = 0,01 Зв.
Действие радиации на организм человека
ионизирующее излучение лучевая болезнь радиационный
Радиочувствительность– это чувствительность биологических объектов к действию ионизирующих излучений. Различные виды живых организмов существенно различаются по своей радиочувствительности. Выявлена общая закономерность: чем сложнее организм, тем он более чувствителен к действию радиации. По степени возрастания чувствительности к ионизирующим излучениям живые организмы располагаются в следующем порядке: вирусы → амеба → черви → кролик → крыса → мышь → обезьяна → собака → человек.
Степень радиочувствительности варьирует не только в пределах вида. В пределах одного организма клетки и ткани также различаются своей радиочувствительностью. Поэтому для правильной оценки последствий облучения организма человека необходимо оценить радиочувствительность на различных уровнях.
На клеточномуровне радиочувствительность зависит от ряда факторов: организации генома, состояния системы репарации ДНК, содержания в клетке антиоксидантов, интенсивности окислительно-восстановительных процессов.
На тканевомуровне выполняется правило Бергонье–Трибондо:радиочувствительность ткани прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки составляющих ее клеток. Следовательно, наиболее радиочувствительными в организме будут интенсивно делящиеся, быстро растущие и мало специализированные ткани, например, кроветворные клетки костного мозга, эпителий тонкого кишечника и кожи. Наименее радиочувствительными будут специализированные слабо обновляющиеся ткани, например, мышечная, костная, нервная. Исключением являются лимфоциты, отличающиеся высокой радиочувствительностью. В то же время ткани, резистентные к непосредственному действию ионизирующих излучений, оказываются весьма уязвимыми в отношении отдаленных последствий.
На уровне органов радиочувствительность зависит не только от радиочувствительности тканей, составляющих данный орган, но и от его функций. 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 четыре недели, а зрелая хрящевая ткань – до 70 Гр.
Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы 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 столь велика, чтобы вызвать повреждения 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.Клетки семенников находятся на разных стадиях развития. Наиболее радиочувствительные клетки – сперматогонии, наиболее радиорезистентные – сперматозоиды. После однократного облучения в дозе 0,15 Гр количество спермы может уменьшиться. После облучения в дозе 3,5–6 Гр наступает постоянная стерильность. При этом 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 менее чувствительны к действию радиации, по крайней мере у взрослых женщин. Но воздействие однократного облучения в дозе 1–2 Гр на оба яичника вызывает временное бесплодие и прекращение менструаций на 1–3 года. При остром облучении в диапазоне доз 2,5–6 Гр развивается стойкое бесплодие. Хотя еще большие дозы при дробном облучении никак не сказываются на способности к деторождению.
Желудочно-кишечный тракт.Желудочно-кишечный синдром, приводящий к гибели при облучении дозами 10–100 Гр, обусловлен в основном радиочувствительностью тонкого кишечника. Далее по снижению радиочувствительности следуют полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа, печень.
Сердечно-сосудистая система.В сосудах большей радиочувствительностью обладает наружный слой сосудистой стенки, что объясняется высоким содержанием коллагена – белка соединительной ткани, который обеспечивает выполнение стабилизирующей и опорной функций. Сердце считается радиорезистентным органом, однако при локальном облучении в дозах 5–10 Гр можно обнаружить изменения миокарда. При дозе 20 Гр отмечается поражение эндокарда.
Органы дыхания.Легкие взрослого человека – стабильный орган с низкой пролиферативной активностью, поэтому последствия облучения легких проявляются не сразу. При локальном облучении может развиться радиационная пневмония, сопровождающаяся гибелью эпителиальных клеток, воспалением дыхательных путей, легочных альвеол и кровеносных сосудов. Эти эффекты могут вызвать легочную недостаточность и даже гибель в течение нескольких месяцев после облучения грудной клетки. При однократном воздействии гамма-излучении ЛД50 для человека составляет 8–10 Гр.
Мочевыделительная система. Влияние облучения на почки, за исключением высоких доз, проявляется поздно. Облучение в дозах более 30 Гр за 5 недель может привести к развитию хронического нефрита .
Орган зрения.Наиболее уязвимой частью глаза является хрусталик. Погибшие клетки становятся непрозрачными, а разрастание помутневших участков приводит сначала к катаракте, а затем и к слепоте. Помутневшие участки могут образоваться при дозах облучения 2 Гр, а прогрессирующая катаракта – около 5 Гр. Наиболее опасным в плане развития катаракты является нейтронное облучение.
Нервная система.Нервная ткань высоко специализирована и, следовательно, радиорезистентна. Гибель нервных клеток наблюдается при дозах облучения свыше 100 Гр.
Эндокринная система.Эндокринные железы характеризуются низкой скоростью обновления клеток и у взрослых в норме являются относительно радиорезистентными, однако в растущем или пролиферативном состоянии они значительно более радиочувствительны.
Костно-мышечная система. У взрослых костная, хрящевая и мышечная ткани радиорезистентны. Однако в пролиферативном состоянии (в детском возрасте или при заживлении переломов) радиочувствительность этих тканей повышается. Наибольшая радиочувствительность скелетной ткани характерна для эмбрионального периода (38–85 сутки внутриутробного развития).
На популяционномуровне радиочувствительность зависит от следующих факторов:
- особенностей генотипа (в человеческой популяции 10–12% людей отличаются повышенной радиочувствительностью);
- физиологического (например, сон, бодрствование, усталость, беременность) или патофизиологического состояния организма (например, хронические заболевания, ожоги, механические травмы);
- пола (мужчины обладают большей радиочувствительностью);
- возраста (наименее чувствительны люди зрелого возраста).
Следует обратить внимание на особенности радиочувствительности во внутриутробном периоде развития.Опасность внутриутробного облучения обусловлена высокой радиочувствительностью малодифференцированных тканей плода, что проявляется врожденными пороками развития, нарушением физического и умственного развития, снижением адаптационных возможностей организма. Чувствителен к действию радиации и мозг плода, особенно между 8–15-й неделями беременности, когда у плода формируется кора больших полушарий.
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.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 702; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!