Источники и дозы ионизирующего облучения

Обновлено: 26.04.2024

Источники и дозы ионизирующего облучения

Выделяют 2 разновидности излучения — ионизирующее и неионизирующее. При первом реализуется возможность физического нарушения целостности нейтрально заряженного атома за счет смещения электронов с их орбиталей с образованием ионной пары, представленной выбитым электроном и остальной частью атома.

Ионные пары химически активны и способны оказывать вредное повреждающее действие на клетку (примером могут служить свободные радикалы, образующиеся из воды). Второе, не приводящее к ионизации излучение, напротив, не вызывает перемещения электронов с орбитали на орбиталь и не нарушает физической целостности атома, на который было оказано воздействие.

Ионизирующее излучение:
- Острая лучевая болезнь
- Злокачественные опухоли вторичного генеза
- Чернобыль
- Диагностические лучевые методы исследования
- Излучение низкой интенсивности
- Аварии на атомных реакторах
- Лучевая терапия
- Радионуклиды
- Радон
- Коротковолновое электромагнитное излучение:
Гамма-лучи
Рентгеновские лучи

- Корпускулярные виды излучения:
Альфа-частицы
Бета-частицы
Нейтроны
Протоны

Неионизирующее излучение:
I. Электромагнитное поле:
- Микроволновое
- Радиочастотное
- Низкочастотное
II. Оптическое излучение:
- Ультрафиолетовое
- В видимом спектре
- Инфракрасное
III. Лазерное IV. ЯМР
V. Ультразвуковое
VI. Ультрафиолетовое
VII. Мониторы с электронно-лучевыми трубками

а) Источники ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение — это естественный процесс, происходящий в окружающей человека среде. После открытия рентгеновских лучей и радиоактивности оно стало и составной частью производственной среды.

б) Радиационный фон:
1. Годовая доза фоновой радиации колеблется от 1 до 10 мГр (от 100 до 1000 мрад).
2. Максимальная допустимая доза облучения всего тела за год для общей популяции составляет 5 мГр (500 мрад). Для работающих с радиацией за год допускается доза, в 10 раз более высокая — около 50 мГр (5000 мрад).
3. Уровень воздействия на организм человека телевизоров, люминесцирующих циферблатов часов и реакторов на несколько порядков меньше, чем фоновое облучение.

в) Основные понятия. Уровни радиации измеряются и определяются следующим образом (единицы СИ приведены в качестве основных):

Соотношения между старыми и новыми единицами измерения радиоактивности отражены в таблице ниже.

г) Виды излучения. Различные виды ионизирующего излучения отличаются друг от друга по проникающей способности, а также по тому, насколько активно они вызывают образование ионов при прохождении через среду. Ионизирующая радиация происходит естественным путем в результате распада радиоактивных элементов или продуцируется искусственно с помощью специальных приборов, например рентгеновских аппаратов.

Радиоактивным следует считать такой элемент, который обладает свойством спонтанно переходить в состояние, характеризующееся меньшим запасом энергии, испуская при этом из своего ядра частицы или гамма-лучи. К разряду частиц относятся альфа- и бета-частицы. Рентгеновские лучи возникают, когда электроны, обладающие высокой энергией, бомбардируют ядра соответствующей мишени, например тагстена. Такие разогнанные электроны, контактируя с окружающим ядро электрическим полем, отклоняются от своей траектории и испускают мощное электромагнитное излучение — рентгеновские лучи.

Альфа-частицы обычно заряжены энергией, равной примерно 4—8 млн электрон-вольт (МэВ). В воздухе они способны распространиться лишь на несколько сантиметров, а в ткани проникают на глубину до 60 микрон. Большой запас энергии наряду с очень малой протяженностью траектории обусловливает то, что ионизирующий эффект на пути следования частицы в ткани оказывается чрезвычайно мощным. Кожный эпидермис выступает надежным барьером, предотвращающим внешнее (чрескожное) воздействие альфа-частиц на организм.

Однако если элемент, испускающий альфа-частицы, попадает внутрь организма ингаляционно, через рот или открытую рану, то возникает опасность развития тяжелых нарушений, в том числе развития злокачественных новообразований. Имплантаты с радием (радий-226 и радий-222) являются примером излучателей альфа-частиц, которые используются в клинических условиях.

Бета-частицы намного слабее взаимодействуют со средой и поэтому способны проникать в живые ткани на глубину нескольких сантиметров и распространяться в воздухе на много метров. Внешнее облучение бета-частицами в определенной мере опасно, но гораздо больший вред причиняет воздействие излучения изнутри. Примерами источников бета-частиц являются такие изотопы, как углерод-14, золото-198, йод-131, радий-226, кобальт-60, селен-75 и хром-51.

Гамма-лучи представляют собой электромагнитное волновое излучение (как и рентгеновское), испускаемое ядром. В воздушной среде они проходят очень большие расстояния, распространяются на много метров и глубоко проникают в ткани, как и бета-частицы, биологически опасны и при внешнем, и при внутреннем облучении.

Медицинский персонал, занимающийся оказанием экстренной помощи, имеет наибольшую вероятность контакта с радиоактивностью в виде бета- и гамма-излучения. Альфа-излучатели — это главным образом трансурановые изотопы, и с ними, как правило, имеют дело только в лабораториях ядерной химии и на предприятиях, вырабатывающих изотопы. Примерами гамма-излучателей служат кобальт-60, цезий-137, иридий-192 и радий-226.

Однако следует иметь в виду, что при измерении радиоактивности и больного можно проконтролировать лишь уровень альфа-, бета- и гамма-излучения.

Протоны с энергетическим потенциалом в несколько МэВ образуются в мощных ускорителях и весьма активно ионизируют биологическую среду. Глубина распространения протонов в живых тканях немного больше, чем альфа-частиц с эквивалентной энергией.

Рентгеновские лучи характеризуются большей длиной волны, меньшими частотами и, следовательно, меньшей энергией, чем гамма-лучи. Биологические эффекты рентгеновского и гамма-излучения изучены лучше, чем других виды радиации. Воздействие рентгеновского изучения на организм возможно при работе с электроннолучевыми трубками и электронными микроскопами.

д) Применение. В клинической практике ионизирующее излучение применяется (а) в диагностических целях при рентгенологических исследованиях, флюороскопии, ангиографии, в стоматологической практике и компьютерной аксиальной томографии (КТ-сканировании); (б) в лучевой терапии; (в) дерматологии; (г) при радиологическом обследовании и лечебных вмешательствах; (д) в радиофармакологии. Опасность лучевого поражения существует там, где хранятся или утилизируются радиоактивные материалы.

Радиационная безопасность в отделениях радиологической диагностики и терапии обычно поддерживается на достаточно высоком уровне отвечающими за это сотрудниками. Неизбежно облучению подвергается персонал, проводящий рентгенологические исследования портативными рентгеновскими аппаратами (в операционных, приемных отделениях и блоках интенсивной терапии). При этом контроль на предмет радиационного воздействия зачастую недостаточен.

е) Предельно допустимые дозы. Рекомендации, касающиеся ионизирующего излучения для работающих на соответствующих производствах и населения в целом, кратко отражены в таблице ниже.

ж) Радиологические диагностические методы исследования. Данные по лучевой нагрузке представлены в таблицах ниже. Максимальный риск для здоровья при выполнении отдельных рентгенологических исследовании в зависимости от вида воздействия отражен в таблице ниже.

з) Беременность. Любое медицинское вмешательство нужно проводить таким образом, чтобы обследуемый получил минимальную дозу облучения. Всегда, когда речь идет о женщине детородного возраста, необходимо иметь в виду ее вероятную беременность. В течение 10 сут после менструации мала возможность зачатия и невелик риск. Он довольно мал и на протяжении остальной части цикла: в этот период также нет ограничений на диагностические исследования. Второй месяц беременности сопряжен с опасностью неправильной закладки отдельных органов.

Это доказано в экспериментах на животных, подвергаемых облучению. Воздействие радиации на передний мозг в сроки от 8 до 15 нед после оплодотворения чревато замедлением умственного развития в последующем, причем нет никаких подтверждений подобному эффекту в сроки до 8 нед. Риск возникновения злокачественных новообразований возрастает до уровня, сопоставимого с тем, что характерен для взрослых при лучевой нагрузке до нескольких десятков миллигрэй, или даже превышающего его. Яйцеклетка восприимчива к действию радиации в течение по крайней мере 7 нед до овуляции.

и) Практические рекомендации:

1. Относитесь к любой женщине детородного возраста, как к беременной, если нет оснований утверждать обратное. В последнем случае критериями исключения беременности можно считать следующие: начало менструации не позднее чем за 10 сут до исследования, прием пероральных контрацептивов, применение внутриматочных противозачаточных средств или перенесенная в прошлом хирургическая стерилизация.

2. Если не исключен факт, что женщина находится в I триместре беременности, то постарайтесь исключить облучение области таза.

3. Во время диагностических рентгенографических исследований по возможности всегда защищайте экраном область таза и живота женщины.

4. Если имеются серьезные медицинские показания для проведения обследования беременной женщины с использованием радиации, то они должны перевесить по значимости возможные отдаленные последствия как для самой больной, так и для плода. 5. Облучение области таза женщины относительно высокой дозой (от 5 до 15 рад) в I триместре беременности увеличивает риск врожденных аномалий у плода с 1 до 3 %. Такой риск может считаться основанием для искусственного прерывания беременности.

С другой стороны, если родители психологически имеют в себе силы смириться с небольшим увеличением риска возникновения врожденных недостатков у будущего ребенка, то можно рекомендовать сохранить беременность.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.

Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду. Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов. Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).

Источники излучения

Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения. Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе. Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте. В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, это естественно возникающие наземные и космические источники излучения. Уровни такого излучения варьируются в разных реогрфических зонах, и в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем глобальная средняя величина.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.

Воздействие ионизирующего излучения

Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.

Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.

Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.

Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.

Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).

Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.

Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.

Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.

Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.

На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население. Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.

Последствия ионизирующего излучения для здоровья

Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов. Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей.

Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв. Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год.

Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).

Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.

Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв. В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).

Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности. Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.

В соответствии с основной функцией, касающейся "установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля" ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.

Облучение населения радиацией и ее последствия

Маловероятно, что имеется прямая причинная связь между воздействием радиации на будущих родителей до момента зачатия их ребенка и развитием лейкозов у детей.

а) Ядерные катастрофы и аварии. С 1944 по 1988 г. имело место 3005 аварий и неполадок, связанных с радиоактивными источниками. Считается, что в Жуарезе в 1984 г. около 4000 человек подверглись радиоактивному облучению, но никому из них не потребовалось медицинской помощи непосредственно после экспозиции.

Напротив, несчастный случай в Гойании, Бразилия, произошедший до 1987 г., привел к облучению 250 человек, более интенсивному, чем то, которое вызывает клинические проявления острой лучевой болезни. Было 4 смертельных исхода, 36 человек нуждались в медицинском наблюдении, и 20 были госпитализированы.

Среди радионуклидов, грозящих радиоактивным поражением при авариях на ядерных реакторах в самый первый момент, называют радиоактивные изотопы йода, особенно йод-131. Они важнее остальных, так как их больше всего в активной зоне реактора. Кроме того, эти изотопы обладают высокой летучестью, которая позволяет им распространяться на обширные территории, хотя и неоднородно.

К тому же они легко проникают в организм и накапливаются до высоких уровней в щитовидной железе.

б) Обмен йода в организме. Йод полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте достаточно быстро, всего за 30—60 мин с момента его попадания в организм. Радиоактивные изотопы йода ингаляционным путем достигают равновесного состояния в крови через 30 мин. Йод быстро концентрируется в щитовидной железе. Так, при эутиреоидном состоянии этот процесс накопления может достичь максимума за 48 ч.

Йод практически непрерывно расходуется на синтез тиреоидных гормонов, в первую очередь тироксина, который высвобождается медленно (биологический период полужизни составляет 89 сут). Доза облучения, которая приходится на щитовидную железу, пропорциональна интенсивности захвата элемента по причине его длительной задержки в этом органе.

Если 100 мг KI ввести в организм одновременно или незадолго до контакта с радиоактивным йодом, блокада щитовидной железы оказывается практически 97 %, и в этом случае щитовидная железа захватывает только 3 % радиоактивного элемента. Если йодид калия дать за 12 ч до воздействия 131I, защитный эффект составит 90 %; даже при приеме препарата за 24 ч KI обеспечит блокаду железы на 70 %.

Калия йодид, назначенный через 3 ч после экспозиции, уменьшает захват радиоактивных изотопов щитовидной железой только на 50 % от контрольного уровня. При 6-часовой задержке никакого протективного эффекта не достигается. Если новых случаев экспозиции к радиоактивным осадкам нет, то назначение KI следует повторять только в течение 2—3 дней. В противном случае введение йодистого калия нужно продолжить.

в) Эффекты йода, не связанные с щитовидной железой. Основное, не связанное со щитовидной железой действие йода на организм человека зависит от дозы. Чаще всего приходится сталкиваться с такими проявлениями, как сиалоаденит и некоторые кожные реакции (дерматит и йодизм), которые обычно развиваются в результате попадания в организм больших доз йода. Наибольшую тревогу вызывают реакции, обусловленные сенсибилизацией к йоду. Описаны отек лица и надгортанника, дерматологические проявления в виде экземы или обострения пустулезного псориаза.

г) Ядерные установки. Нет никаких убедительных свидетельств существования прямой причинной связи между наличием ядерных установок и частотой развития рака у проживающего поблизости населения (например, о-в Три-Майл).

д) Источники информации. 16 февраля 1990 г. агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваемости (Agency for Toxic Substances and Disease Registry) распространило черновой вариант токсикологических профилей для плутония, тория, урана и радия.

е) Атомная бомбардировка. Классическое описание патологии у жертв атомных бомбардировок представлено Liebow и соавт.. Их исследования стали основополагающими для последующих работ по изучению острого радиационного синдрома.

ж) Нейтроны. Согласно современным клиническим данным, доказано значительное преимущество нейтронной терапии в лечении рака слюнных желез и простаты, несмотря на то что в начале испытаний использовались относительно маломощные пучки нейтронов.

Нейтроны воздействуют на среду с энергией, в 20—100 раз превышающей энергию фотонов от линейного ускорителя или гамма-источника в пересчете на единицу излучения. Это свойство дает потоку нейтронов 2 важных преимущества в биологическом плане.

Во-первых, нейтроны менее зависимы, чем фотоны, от насыщения внутриклеточной среды кислородом и поэтому способны интенсивнее уничтожать клетки, находящиеся в состоянии гипоксии. Это важно для лечения быстро растущих опухолей, которые имеют тенденцию опережать в своем развитии процесс разрастания собственной сосудистой сети. В данную группу входят меланомы, саркомы, карциномы почек.

Во-вторых, процесс гибели клеток под воздействием нейтронов в меньшей степени зависим от цикла их развития. У клеток, пребывающих вне стадии деления, оказывается меньше возможностей для восстановления после повреждения радиацией. Указанное свойство может быть важным в борьбе с медленно растущими опухолями, например с раком простаты.

Облучение радоном и его последствия

Радон ( 222 Rn) представляет собой не имеющий запаха бесцветный инертный газ, образующийся в процессе радиоактивного распада урана (238U), а точнее радия (226Ra). Считается, что как элемент, вносящий свой вклад в общий естественный радиационный фон, радон обусловливает появление от 1000 до 20 000 случаев заболевания раком легких в Соединенных Штатах ежегодно.

а) Источники радона. В атмосфере радон появляется благодаря расщеплению радия, повсеместно распространенного в каменистых породах и почве. Серия распадов начинается с атома урана-238 и проходит 4 промежуточных этапа до образования радия-226 с периодом полураспада последнего, равным 1600 лет. Радий-226 расщепляется с выделением радона-222.

Период полураспада радона составляет 3,8 сут, что позволяет ему проникать через почву в дома людей, где дальнейшая дезинтеграция элемента приводит к образованию химически и радиологически активных дочерних атомов. Последние, к которым относится 4 изотопа с периодом полураспада менее 30 мин, представляют максимальную опасность для человека, так как испускают альфа-частицы (частицы с большой энергией и массой, состоящие из 2 протонов и 2 нейтронов).
Такое альфа-излучение способно вызвать клеточную трансформацию в респираторном тракте и привести к развитию рака легких, т. е. рака, фактически индуцированного радоном.

Подземные урановые рудники есть на всех континентах, в том числе в западной части Соединенных Штатов и в Канаде. Работа в них связана с колоссальной опасностью радиоактивного поражения, так как в них присутствует радон в больших концентрациях.

Было обнаружено, что и железорудные шахты, и копи, где добываются поташ, плавиковый шпат, золотоносные, цинковые и свинцовые руды, также содержат большое количество радона, в основном это обусловлено присутствием в окружающей породе радия. В прошлом отвалы шахт нередко использовались в качестве строительного материала при возведении домов, школ и других строений.

б) Определения. Почти всегда уровни радона, определяемые в помещениях или на улице, выражают в пикокюри на 1 л воздуха (пКи/л) или в единицах СИ — в беккерелях на 1 м3 воздуха (Бк/м3), а дочерние элементы — в рабочих уровнях (РУ). Месячный рабочий уровень (МРУ) определяется из расчета 170 ч (21,25 рабочих дней/мес х 8 ч/дней), проведенных на рабочем месте при одном РУ.

Таким образом, 12 ч/день контакта с радиоактивным веществом в доме при одном РУ соответствует примерно 26 месячным рабочим уровням в год, т. е. 2,1, умноженные на величину, которая характеризует профессиональный контакт. Подразумевается, что концентрации в доме и на рабочем месте одинаковы при прочих равных условиях.

Интенсивность облучения обычно определяется как число месячных рабочих уровней в год (МРУ/год).

С точки зрения дозиметрии это соответствует дозе, рождающей в 1 л воздуха 1,3 х 10s эВ потенциальной альфа-энергии. Согласно данным NCRP No. 78, в типичном случае уровни радона вне помещения в Соединенных Штатах составляют 0,2 пКи/л.

Если те же самые 100 человек подвергаются воздействию в среднем 1,0 РУ (200 пКи/л) в течение 70 лет, то у 14—42 человек из 100 разовьется рак легких в результате воздействия радона.

в) Механизм действия радона. Внешнее облучение за счет воздействия 222Rn и его производных, присутствующих в воздухе, составляет лишь малую долю от общей дозы, получаемой человеком за счет естественного фона. Ингаляция радона и его дочерних элементов может привести к поглощению тканями потенциально большого количества энергии, т. е. значительной общей дозы, воздействующей на эпителий трахеи и бронхов (ЭТБ) за счет короткоживущих продуктов распада, выделяющих альфа- и бета-частицы (в основном это 2,8Ро, 2,4Pb, 2,4Bi и 214Ро).

Доза облучения ЭТБ в результате воздействия радона сама по себе является мизерной, поскольку время его пребывания в легких невелико, если сравнивать его с периодом полураспада. Доза оказывается высокой благодаря распаду дочерних элементов радона, контактирующих с ЭТБ. Более 85 % дозы, поражающей ЭТБ, — это облучение альфа-частицами. Оно проникает на глубину 30 мкм от участка распада.

г) Факторы риска отравления радоном. К факторам, усиливающим действие радона на человека, относятся курение сигарет, контакт с радиацией такого рода на производстве, высокие концентрации радона из естественных источников, слишком длительный контакт с газом и большой минутный объем вентиляции (например, у детей).

д) Радон в жилом помещении. Иногда радон попадает в дом по системе водоснабжения. Что касается муниципального водопровода и открытых источников, большая часть радона успевает улетучиться или разложиться до того момента, когда вода попадает к человеку. Однако этого нельзя сказать о воде из частных колодцев. Грунтовые воды, которые поступают из глубоких горизонтов и проходят сквозь каменистые слои, обогащаются радием (такое явление наблюдается в северной части Новой Англии) за счет растворения газа, образуемого в результате распада радия.

При разбрызгивании воды в душе, смывании туалета, мойке посуды и стирке радон попадает в воздух и действует на органы дыхания. Радон может также присутствовать в природном газе.

Количество радона, поднимающегося из почвы и концентрирующегося в жилище человека, в значительной мере варьирует в зависимости от региона и места. Практически в каждом штате в США выявляются дома с концентрациями радона, превышающими установленные нормы. Согласно данным ЕРА, в 6 % американских домов (в которых проживают примерно 6 млн человек) концентрация радона выше 4 пКи/л. В Клинтоне, Нью-Джерси, около богатой радием геологической формации, называемой Ридинг Пронг, во всех из 105 проверенных домов были обнаружены концентрации этого газа, превышающие норму; в 40 домах уровень радиации оказался выше 200 пКи/л.

К территориям, где в зданиях непременно будут выявляться повышенные уровни радона, относятся те, на которых строительство велось из материалов, взятых из отвалов переработки гранита, урановой руды, глинистых сланцев и фосфатов, — все они содержат значительное количество радия и являются в связи с этим потенциальными источниками радона. Впрочем, некоторые дома в указанных местностях могут быть вполне благополучными.

Из-за многочисленности факторов, детерминирующих уровни радона внутри помещений, одни лишь геологические особенности данной местности не позволяют достаточно точно прогнозировать риск.

Национальный научно-исследовательский совет (National Research Council) оценил степень риска в 0,8—1,4 %.

ж) Клиника облучения радоном. Воздействие радона, присутствующего в норме в окружающей среде, не проявляет себя никакими острыми или подострыми симптомами, если говорить о влиянии на здоровье: не бывает ни раздражения, ни каких-либо других признаков патологии. Единственный критерий оценки влияния этого элемента на здоровье человека, контактирующего с радоном, — это число случаев рака легких.

Эпидемиологические исследования среди горняков продемонстрировали возрастание частоты хронических незлокачественных заболеваний легких, таких как эмфизема, пневмосклероз и хроническая интерстициальная пневмония. Данный показатель повышается пропорционально увеличению суммарной дозы облучения и курению сигарет.

Эпидемиологические исследования и недавние работы по выявлению радона в грунтовых водах, а также анализ уровня смертности от опухолей показали отсутствие влияния данного фактора на заболеваемость злокачественными новообразованиями внелегочной локализации, например лейкозами и опухолями желудочно-кишечного тракта. Не найдено также доказательств того, что наличие радона во внешней среде отрицательно влияет на детородную функцию.

В ряде исследований не обнаружено существенной взаимосвязи между очень низкими концентрациями радона в домах (1,25 пКи/л) и раком легких. Однако такая взаимосвязь продолжает оставаться актуальной при уровнях радоновой радиоактивности, равной 4 пКи/л и выше.

з) Минимизация бытовой экспозиции радона. Агентство по защите окружающей среды США (U. S. Environmental Protection Agency — ЕРА) признает необходимым проводить обследование жилых домов на предмет выявления радона. Если уровень радиации, обусловленной радоном, достигает 4 пКи/л или превышает этот показатель, можно рекомендовать реконструкцию дома. Уровни радиации меньше 4 пКи/л также представляют определенную опасность, и во многих случаях можно найти возможность их снизить.

Радон проникает в помещения через трещины в заливных полах; через стыки в конструкциях; трещины в стенах; отверстия, присутствующие в подвесных полах и вокруг коммуникационных труб; полости в стенах и систему водоснабжения.

и) Быстрое обследование. Самый короткий путь к выяснению ситуации — быстрое обследование. При его проведении тестирующую систему оставляют в помещении на 2—90 дней в зависимости от используемого устройства. Для этих целей чаще всего прибегают к детекторам "Charcoal canister", "alpha track", "electret ion chamber", "continuous monitor" и "charcoal liquid scintillation".

Поскольку концентрация радона имеет тенденцию изменяться день ото дня и со сменой сезонов, по результатам кратковременного обследования установить среднегодовой уровень вряд ли возможно.
Если необходимо максимально быстро собрать данные, то за одним быстрым исследованием можно провести второе и на основании этого установить, нуждается ли дом в ремонте.

к) Долгое обследование. Теститующие приборы для долговременного обследования остаются в доме на срок, превышающий 90 дней. В этом случае обычно применяют детекторы "alpha track" и "electret". Такой вид обследования дает более надежные результаты в отношении среднегодового уровня радоновой радиации, чем упомянутый ранее.

л) Ослабление действия радона. Если внутри здания обнаруживаются чрезмерно высокие концентрации радона, то в первую очередь предпринимают дешевые и быстродействующие методы. К ним относятся сокращение времени пребывания в зараженной зоне и усиление вентиляции. Прежде чем предпринять более решительные шаги по предотвращению контакта с радиацией, желательно проконсультироваться с учреждением радиационного контроля в данном штате. Сведения о возможности ослабления воздействия газа можно получить во многих источниках.

Помимо увеличения интенсивности воздухообмена, к мерам по борьбе с радоном относятся герметизация фундаментов, почвенная декомпрессия (создание отрицательного давления в толще почвы), создание положительного давления внутри жилища и использование очищающих воздух устройств. Обновлению воздуха в помещениях способствуют открывание окон, проветривание подвалов и скрытых полостей, отстойников и дренажей в полах с выведением воздуха наружу, также усиление движения воздуха с помощью подвесных вентиляторов.

Впрочем, вентиляция должна быть правильно организована, так как в некоторых случаях она может способствовать понижению давления внутри здания, что приводит к усилению процесса поступления газа из почвы внутрь дома. Теплообменники реализуют возможность поступления свежего воздуха в помещения без значительной потери тепла, но в данном случае необходима правильная сбалансированность в их работе, поскольку они способны усугубить ситуацию.

Ионизирующее излучение (общие сведения, влияние на человека).

Все люди неизбежно подвергаются воздействию ионизирующего излучения (радиации): и от окружающей среды, и от искусственных источников ионизирующего излучения, и от своего собственного организма. Ионизирующим считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков (+ и –).

Естественный радиационный фон – доза излучения, создаваемая космическими лучами

и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека. Радиационный фон присутствует везде и всегда: где-то его уровень больше, где-то меньше, в зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологического строения каждого конкретного района. До 0,2 мЗв в час (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) – это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда радиационный фон в норме. Верхний предел допустимой мощности дозы – 0,5 мкЗв/час (50 мкР/ч).

Облучение от источников ионизирующего излучения, находящихся вне тела человека – называется внешним облучением. Оно не делает тело человека источником излучения. Человек подвержен облучению пока находится в поле действия излучения.

Облучение от радиоактивных источников, находящихся внутри тела человека – называется внутренним облучением. Радионуклиды могут попасть в организм человека через нос, рот, раны на теле и распределяются по различным частям организма в зависимости от их химических свойств. Поглощённая доза облучения накапливается в организме, и за всю жизнь, сумма её не должна превышать 100-700 мЗв (для жителей высокогорий и районов с повышенной естественной радиоактивностью почв, подземных вод и горных пород – привычные им дозы будут находиться в верхнем пределе допустимых значений).

Средняя годовая доза ионизирующих излучений, и внешних и внутренних источников

(вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека составляет:

- солнечная радиация и космические лучи - от 0,3 мЗв/г (на высоте 2000м - втрое больше).

- почва и горные породы – 0,25-0,5 мЗв/г (на гранитах больше - 1 миллизиверт в год).

- жилище, строения – 0,3 мЗв/г

- еда – от 0,02 мЗв/г

- вода – до 0,1 мЗв/г (при ежедневном потреблении воды в объёме 2 литра).

- в воздухе (радон и продукты его распада) – 0,2 мЗв/год.

- накопленные в костях организма отложения радионуклидов – 0,1-0,5 мЗв/год.

- вдыхаемый радон – 0,1-0,5 мЗв/год.

- в медицинских исследованиях: флюорография, рентген лёгких – 3 мЗв, рентгеновский снимок у зубного врача – 0,2мЗв.

- перелёт на самолёте – 0,005 миллизиверт в час.

- сканеры (интроскопы) в аэропортах – до 0,001 мЗв за один акт проверки пассажира.

В сумме, средняя годовая доза ионизирующих излучений составляет до 5 миллизиверт в год. Это безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения, учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие).

Согласно норм Федерального закона О радиационной безопасности населения, эффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) – не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации.

Читайте также: