Воздействие радиации на организм человека

В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносят ⁴⁰К, ⁸⁷Rb, и нуклиды рядов распада ²³⁸U и ²³²Th.
Человек привык жить в условиях естественного фонового радиоактивного облучения которое составляет за год 15 мкР/ч или 130 мбэр (бэр – биологический эквивалент рентгена). Ежегодная доза радиоактивного облучения населения превышает дозу его фонового облучения в 5 раз, откуда:

1) 34% медицинское обследование и лечение

2) 22% естественный фон

3) 43% продукты распада радона

4) 0,7% результаты ядерных испытаний

5) 0,3% результат работы АЭС и других теплогенных источников.

Таким образом ежегодная доза радиоактивного облучения составляет в год 590 бэр. Инертный радиоактивный газ радон образуется при распаде ²³⁸U, ²³²Th, ²²⁶Ra

 или можно записать, что

которые содержащихся в почвах и многих минералах. Поступив в организм при вдохе, он вызывает облучение слизистых тканей легких. Действием радона обусловленны заболевания раком у значительной части горнорабочих работающих на урановых рудниках Яхимова (Богемия) и Шнееберга (Саксония) [«Вредные вещества в промышленности 2» и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618]

Радон присутствует в природе в виде двух изотопов ²²²Rn, ²²⁰Rn и высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрации в наружном воздухе существенно различается для различных точек Земного шара. Однако большую часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. Источниками радона являются также строительные материалы. Так, например, большой удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза, кальций-силикатрий, шлак и ряд других материалов. Радон проникает в помещение из земли и через различные трещины в межэтажных перекрытиях, через вентиляционные каналы и т.д. В Швеции и Финляндии были обнаруженны строения, внутри которых концентрация радона в 5000 раз превышала его содержание на наружном воздухе. По данным научного Комитета ООН по воздействию атомной радиации, около 20% всех заболеваний раком может быть обусловленно воздействием радона и продуктов его распада. В некоторых штатах США и графствах Великобритании около 30% помещений имеют повышенный уровень радона. По данным специалистов США, сотни тысяч американцев, живущих в домах с высоким содержанием радона, получают за год такую же дозу радиации, какую получили жители Чернобыля и его окрестностей во время аварии.

При концентрации радона 11 – 16 мкюри/л. часовая ингаляция собак приводила к гибели в течении 30 дней.

Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей. Организм при поступлении продуктов ядерного деления подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению. Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

В щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода. По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами ⁹⁹Мо, ¹³²Te,¹³¹I, ¹³²I, ¹⁴⁰Bа, ¹⁴⁰Lа.

Среди техногенных радионуклидов особого внимания заслуживают изотопы йода ( ¹³¹I, ¹³²I). Они обладают высокой химической активностью, способны интенсивно включаться в биологический круговорот и мигрировать по биологическим цепям, одним из звеньев которых может быть человек. Основным начальным звеном многих пищевых цепей является загрязнение поверхности почвы и растений. Продукты питания животного происхождения - один из основных источников попадания радионуклидов к человеку. Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы. Распространенными видами рака под действием радиации являются рак молочной железы и рак щитовидной железы. Обе эти разновидности рака излечимы и оценки ООН показывают, что в случае рака щитовидной железы летальный исход наблюдается у одного человека из тысячи, облученных при индивидуальной поглощенной дозе 1 Грей. (1 Гр = 1 Дж/кг)

Данные по генетическим последствиям облучения весьма неопределенны. Ионизирующее излучение может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.

Наиболее уязвимые для облучения в организме человека являются репродуктивные органы, глаза и красный кровяной мозг. Красный кровяной мозг теряет способность функционировать нормально уже про дозах облучения 0,5 – 1 Гр. Однократное облучение репродуктивных органов дозой 0,1 Гр. приводит к временной стерилизации, а если однократная доза облучения составляет свыше 3 Гр. то это приводит к полной стерильности. Помутнение хрусталика может наступать при дозе 2 Гр. и менее. Более тяжелая форма поражения глаз – прогрессирующая катаракта наблюдается при дозах около 5 Гр.

Наружное однократное облучение:

Статистически достоверные изменения в составе крови возникают при дозах облучения выше 25 р. При атомных испытаниях 1954г. 28 американцев и 239 жителей Маршальских островов подверглись действию радиоактивных осадков, соответствовавших 14 – 175 р. Через две недели у 90% пострадавших наблюдались кожные поражения и эпилляция. Через год содержание лейкоцитов у всех было пониженным. При несчастном случае в Лос- Аламосской лаборатории облучение нейтронами и  -лучами, эквивалентное 390 р, привело после «окончательного» клинического выздоровления к повышенной утомляемости; через несколько месяцев обнаруживались временное повреждение зародышевой ткани, через три года возникла катаракта одного глаза, через пять лет также и второго. Среди переживших атомный взрыв в Хиросиме лейкемия возникла у 2,8% из облученных 350 р и у 0,38% из облученных 50 р, при обычной частоте лейкемии в 0,13%. Обнаруженно двух кратное учащение опухолевых заболеваний у детей, матери которых облучались 2 – 10 р (область таза) в период беременности. У детей, родившихся от лиц, облученных в Хиросиме и Нагасаки, мутационные изменения участились на 19% по сравнению с «контрольным потомством».

Повторные облучения:

При хроническом действии радиации при облучении 0,02 – 0,03 р/день через 117 дней число лейкоцитов понижалось на 9%, при облучении 0,002 – 0,02 р/день – на три. По мнению ряда авторов, биологическое действие ионизирующих излучений не имеет порога. Минимальная сумарная доза, вызывающая опухоли не установленна. Описанно профессиональное повышение частоты белокровия у людей, подвергавшихся длительному действию радиации. У врачей радиологов частота белокровия в 8 – 10 раз выше, чем у врачей иных специальностей. Описанны анемии апластического типа (но в костном мозгу обнаруживается гиперплазия) у работающих с радиоактивными светящимися составами и у радиохимиков. Средний профессиональный стаж до проявления болезни, по данным Лакассаля, 12 лет. [«Вредные вещества в промышленности 2» и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618]

 У шахтеров работавших на урановых рудниках от 13 до 23 лет. По теоретическим подсчетам суммарная доза облучения бронхов шахтеров составляет около 3000 бэр (Брюс) [«Вредные вещества в промышленности 2» и неорганические и элементоорганические соединения». Издание пятое, стереотипное. Издательство «Химия»., Москва, Ленинград., 1965г. c.618]

. Катаракты наблюдаются после суммарной дозы облучения 450 – 1000 р, а при облучении нейтронами во время работы на циклотроне 100 -125 рад. Также большое значение придается воздействию радиации на зародышевые клетки, которое может привести к возникновению мутаций. Расчетная доза увеличивающая у человека частоту спонтанных мутаций в два раза соответствует 80 – 140 р. Описанны опухоли легких у соприкосавшихся с радиоактивными пылями и газами.