МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «Белорусский государственный
экономический университет»
Кафедра защиты населения и курортологии
ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА
по курсу «Защита населения
от чрезвычайных ситуаций»
Тема: «Влияние больших и
малых доз радиации на организм человека»
МИНСК 2013
Основную часть облучения
население земного шара получает
от естественных источников радиации.
Большинство из них таковы, что
избежать облучения от них совершенно
невозможно. На протяжении всей истории
существования Земли разные виды
излучения падают на поверхность
Земли из космоса и поступают
от радиоактивных веществ, находящихся
в земной коре. Человек подвергается
облучению двумя способами. Радиоактивные
вещества могут находиться вне организма
и облучать его снаружи; в этом
случае говорят о внешнем облучении.
Или же они могут оказаться
в воздухе, которым дышит человек,
в пище или в воде и попасть
внутрь организма. Такой способ облучения
называют внутренним. Облучению от
естественных источников радиации подвергается
любой житель Земли, однако одни из
них получают большие дозы, чем
другие. Это зависит, в частности,
от того, где они живут. Уровень
радиации в некоторых местах земного
шара, там, где залегают особенно радиоактивные
породы, оказывается значительно
выше среднего, а в других местах
- соответственно ниже. Доза облучения
зависит также от образа жизни
людей. Применение некоторых строительных
материалов, использование газа для
приготовления пищи, открытых угольных
жаровен, герметизация помещений и
даже полеты на самолетах все это
увеличивает уровень облучения
за счет естественных источников радиации.
Земные источники радиации в сумме
ответственны за большую часть облучения,
которому подвергается человек за счет
естественной радиации. В среднем
они обеспечивают более 5/6 эффективной
годовой эквивалентной дозы, получаемой
населением, в основном вследствие
внутреннего облучения. Остальную
часть вносят космические лучи, главным
образом путем внешнего облучения.
В этой главе мы рассмотрим вначале
данные о внешнем облучении от
источников космического и земного
происхождении. Затем остановимся
на внутреннем облучении, причем особое
внимание уделим радону радиоактивному
газу, который вносит самый большой
вклад в среднюю дозу облучения
населения из всех источников естественной
радиации. Наконец, в ней будут
рассмотрены некоторые стороны
деятельности человека, в том числе
использование угля и удобрений,
которые способствуют извлечению радиоактивных
веществ из земной коры и увеличивают
уровень облучения людей от естественных
источников радиации.
Существует три пути поступления
радиоактивных веществ в организм:
при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными
веществами, через зараженную пищу или
воду, через кожу, а также при заражении
открытых ран. Наиболее опасен первый
путь, поскольку, во-первых, объем легочной
вентиляции очень большой, а во-вторых,
значения коэффициента усвоения в легких
более высоки. При попадании радиоактивных
веществ в организм любым путем они уже
через несколько минут обнаруживаются
в крови. Если поступление радиоактивных
веществ было однократным, то концентрация
их в крови вначале возрастает до максимума,
а затем в течение 15-20 суток снижается.
Конечный эффект облучения
является результатом не только первичного
повреждения клеток, но и последующих
процессов восстановления. Предполагается,
что значительная часть первичных
повреждений в клетке возникает
в виде так называемых потенциальных
повреждений, которые могут реализовываться
в случае отсутствия восстановительных
процессов. Реализация этих процессов
способствуют процессы биосинтеза белков
и нуклеиновых кислот. Пока реализация
потенциальных повреждений не произошла,
клетка может в них "восстановиться".
Это, как предполагается, связано
с ферментативными реакциями
и обусловлено энергетическим обменом.
Считается, что в основе этого
явления лежит деятельность систем,
которые в обычных условиях регулируют
интенсивность естественного мутационного
процесса.
В своем последнем докладе
НКДАР ООН впервые за 20 лет
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 различие 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 переносят 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. вызывают настолько серьезное
поражения центральной нервной системы,
что смерть, как правило, наступает в течение
нескольких часов или дней. При дозах облучения
от10 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 ними справится, и, тем не менее, смерть
может наступить через один-два месяца
с момента облучения главным образом из-за
разрушения клеток красного костного
мозга главного компонента кроветворной
системы организма: от дозы в 3 - 5 Гр. при
облучении всего тела умирает примерно
половина всех облученных. Таким образом,
в этом диапазоне доз облучения большие
дозы отличаются от меньших лишь тем, что
смерть в первом случае наступает раньше,
а во втором позже.
Разумеется, чаще всего человек
умирает в результате одновременного
действия всех указанных последствий
облучения. Исследования в этой области
необходимы, поскольку полученные данные
нужны для оценки последствий
ядерной войны и действия больших
доз облучения при авариях
ядерных установок и устройств.
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 настолько 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 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.
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 образоваться
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 0,5 до 2 Гр., полученные
в течение 10 20 лет, приводят 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 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 по своим последствиям
эффект из всех известных эффектов облучения
плода человека, хотя после облучения
плодов и эмбрионов животных в период
их внутриутробного развития было обнаружено
немало других серьезных последствий,
включая порок и 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 четыре недели, а
зрелая хрящевая ткань до 70 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 или 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, также
относительно мала. Однако далеко не так
просто оценить, насколько велик этот
риск при гораздо меньших дозах облучения,
которые люди получают в своей повседневной
жизни и на работе, и на этот счет существуют
самые разные мнения среди общественности.
Рак наиболее серьезное из
всех последствий облучения человека
при малых дозах, по крайней мере,
непосредственно для тех людей,
которые подверглись 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 подверглись
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 настоящий момент.
Облученное население должно проходить
обследования 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 популяции
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
немного 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 допущению,
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 допущение 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 облучении,
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-либо получит дозу
1 Гр. при облучении всего тела, при котором
страдают клетки красного костного 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).
Изучение генетических последствий
облучения связано с еще большими
трудностями, чем в случае рака. Во-первых,
очень 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
совсем 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.