Воздействие ионизирующего излучения на человека

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение

Высшего профессионального образования

Московский  государственный институт электроники  и математики

Национальный  исследовательский университет

Высшая  школа экономики

 

 

Кафедра физической химии и экологии

 

 

 

 

 

Реферат

 «Воздействие  ионизирующего излучения на человека»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка группы УК-91:

Колосова  И.Д.

Проверил:

Савин Владимир Александрович

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

 

Ионизирующие  излучения - излучения, которые при взаимодействии с веществом приводят к ионизации его атомов и молекул. К ионизирующим излучениям относят фотонные, или электромагнитные (ультрафиолетовое излучение, Т-излучение, рентгеновские лучи), и корпускулярные (потоки α- и β-частиц, ускоренные электроны, протоны) излучения, продукты деления тяжёлых ядер (позитроны, дейтроны, заряженные мезоны, гипероны) и др.

Характеристики  ионизирующего излучения

Источниками природных  ионизирующих излучений являются космические  лучи, излучения естественных радиоактивных  веществ. К источникам ионизирующих излучений относятся также искусственные  радионуклиды, рентгеновские аппараты, ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц. Действие ионизирующих излучений  может быть непосредственным и косвенно ионизирующим. Непосредственными являются корпускулярные излучения — заряженные частицы с кинетической энергией, достаточной для того, чтобы вызвать  ионизацию при столкновении с  атомами вещества; косвенными —  электромагнитное излучение, в частности  рентгеновское и Т-излучение, потоки нейтронов и незаряженных мезонов  и гиперонов.

Характер и результат  взаимодействия ионизирующих излучений с веществом определяются способностью излучения, или пробегом частицы, и линейной передачей энергии (ЛПЭ), т. е. скоростью потери энергии ионизирующей частицы при прохождении единицы длины пути в веществе. Фотонные излучения имеют больший пробег и, соответственно, меньшую ЛПЭ. Процесс спонтанного преобразования ядер изотопов называют радиоактивным распадом. По типу излучаемых частиц различают: α-распад; β-распад; γ-распад; протонный β-распад. Испускаемые частицами лучи отличаются друг от друга проникающей способностью. Наименьшая проникающая способность у α-лучей, представляющих собой поток ядер атомов гелия с массой, равной 4, и двойным положительным зарядом.

В воздухе они  проходят путь 2—9 см, в биологической  ткани -0,02-0,06 мм; полностью поглощаются  листком бумаги. Эти частицы вылетают из ядра со скоростью 15—20 тыс. км/с с энергией 2—9 МэВ. β-частицы — поток электронов, вылетающих из ядра со скоростью, близкой к световой. Энергия их колеблется от тысяч до миллионов электрон-вольт. Пробег в воздухе достигает 15 м, в воде и биологических тканях - до 12 мм. γ-лучи — электромагнитное излучение с длиной волны 10-8 — 10-12 см (подобно рентгеновским лучам), обладают самой высокой проникающей способностью.

Для количественной оценки ионизирующих излучений пользуются понятием дозы — меры излучения, основанной на его ионизирующей способности, определяемой по степени ионизации воздуха. Единицей дозы излучения является рентген (R) — доза, при которой в 1 см3 воздуха  при нормальных условиях (t = 0°С и давление 760 мм рт. ст.) образуется 2,082*10-9 пар ионов. Единица поглощённой дозы — Грей (Гр) — доза излучения, при которой облучённому веществу массой 1 кг передаётся энергия 1 Дж.; единица мощности поглощённой дозы - Гр/с. Применяется и такая единица, как бэр - биологический эквивалент рентгена (в системе СИ — зиверт, 1 Зв = 100 бэр).

Действие ионизирующих излучений на организм

Человек всегда подвергается воздействию ионизирующих излучений различных естественных (космических лучей, радиоактивных веществ, широко рассеянных на Земле и определяющих естественный радиационный фон) и искусственных источников, связанных с деятельностью человека по использованию атомной энергии в мирных и военных целях. В результате процессов, возникающих при действии ионизирующих излучений на организм человека, образуются вещества с высокой химической активностью — прежде всего продукты радиолиза воды, к которым относятся свободные атомы и радикалы Н, ОН, НО2, Н202. В первичных процессах лучевого поражения непосредственное участие принимают окислительные реакции, образование радиотоксинов, токсических веществ хиноидной природы. Ионизирующее излучение оказывает и прямое действие на молекулы и надмолекулярные структуры, вызывая различные денатурационные изменения — разрыв химических связей, обрыв радикалов, деполяризацию и др.

Ионизирующее  излучение обусловливает увеличение проницаемости клеточных мембран, нарушает процессы диффузии, дегидратацию. Особое значение в действии ионизирующего излучения на клетку имеет его влияние на обмен нуклеиновых кислот, а следовательно, и на хромосомы, синтез белка и самовоспроизведение ДНК в клетках. Повреждение ядерных структур клетки отражается не только на состоянии облучённых клеток, но вследствие повреждения генов и на её дочерних клетках. По радиочувствительности различные ткани организма можно распределить по такой шкале: гемопоэтическая ткань; слизистая кишечника; гонады; эпителий кожи и сумки хрусталика; фибринозная, хрящевая, костная, мышечная и нервная ткани. Нормами радиационной безопасности (НРБ—76) выделены 3 группы критических органов: 1-я — всё тело, гонады, красный костный мозг; 2-я - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезёнка, желудочно-кишечный тракт, хрусталик и другие органы, не вошедшие в 1 и 3-ю группы; 3-я — кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Эффекты ионизирующего  излучения

Ионизирующее  излучение способно вызывать все виды мутаций: геномную, хромосомную, генную и аберрации хромосом. В целом все эффекты, развивающиеся при действии ионизирующего излучения на человека, условно подразделяются на 2 группы: соматические, возникающие у облучённого; наследственные, проявляющиеся у потомства. Среди них различают стохастические эффекты (для к-рых вероятность проявления рассматривается как функция дозы) и нестохастические. К стохастическим относятся некоторые соматические эффекты, в первую очередь возникновение злокачественных новообразований, обусловливающих главный соматический риск облучения в сравнительно небольшой дозе, и наследственные эффекты. Степень проявления нестохастического эффекта зависит от величины поглощённой дозы. При общем облучении организма человека дозой менее 100 бэр отмечаются изменения некоторых вегетативных функций, сдвиг формулы крови и другие лёгкие реакции организма.

При дозах облучения  свыше 100 бэр развивается острая лучевая болезнь, степень тяжести  которой зависит от дозы облучения; 1-я степень (лёгкая форма лучевой  болезни) возникает при дозах 100— 200 бэр; 2-я (средней тяжести лучевая  болезнь) — при 200—300 бэр; 3-я (тяжёлая  лучевая болезнь) — при дозе 300—500 бэр и 4-я (крайне тяжёлая лучевая  болезнь) — при дозе свыше 500 бэр. Дозы однократного облучения в пределах 500-600 бэр считают смертельными. Другой формой лучевых нестохастических эффектов являются лучевые ожоги. При повторном облучении дозами, превышающими допустимые, возможно развитие хронической лучевой болезни. Чувствительность человека к ионизирующим излучениям зависит от вида ионизирующего излучения, физиологического состояния организма, индивидуальных особенностей, возраста и пола.

Поэтому введено  понятие об относительной биологической  эффективности излучения (ОБЭ). Из всех возрастных групп женщины репродуктивного  возраста, плод и дети являются наиболее радиочувствительным объектом по отношению  к ионизирующим излучениям. Детский организм более чувствителен к воздействию радиации, чем взрослый, примерно на 50%, а женщины в 2 раза чувствительнее мужчин. Исходя из этого НРБ для женщин репродуктивного возраста (до 40 лет) предусматривают дополнит, ограничения облучения: доза на область таза не должна превышать 1 бэр за любые два месяца. При облучении гонад человека: образуются гаметы с изменённым набором хромосом. Если такие гаметы участвуют в оплодотворении, это может привести к гибели зиготы, зародыша, плода в разные периоды беременности (несостоявшаяся беременность, самопроизвольные аборты, мертворождённость) или к рождению детей с хромосомными болезнями. НРБ не допускается облучение гонад у непрофессиональных работников в дозе более 0,5 бэра в год.

Ионизирующие излучения  в период беременности

Облучение организма  матери в период беременности в больших  дозах может вызывать преждевременные  роды, уродства плода, несовместимые  с жизнью, аномалии внутренних органов, помутнение роговицы, внутриутробную гибель плода и др., а при воздействии 1311 на щитовидную железу — врождённый гипотиреоз. У облучённых в период беременности роды протекают с осложнениями, наблюдается слабость родовой деятельности. Дети, облучённые внутриутробно, подвергаются опасности развития у них лейкоза и тяжело переносят другие болезни, у них наблюдается задержка умственного и физического развития.

Выявлена зависимость  между сроком беременности, при котором  произошло облучение (особенно чувствительным считается период эмбриогенеза, соответствующий 2—4 неделям беременности), дозой, расстоянием  от источника радиации, характером ионизирующего излучения и степенью поражения плода. Канцерогенное, в  частности лейкомогенное, действие ионизирующего излучения больше всего проявляется у детей. У  выживших после атомной бомбардировки  лейкоз был одним из очевидных  соматических эффектов облучения, особенно у детей раннего возраста. Имеются  данные, показывающие, что даже рентгенологическое, в частности пельвиометрическое (см. Пельвиоскопия), обследование матери во время беременности увеличивает  на 40% риск смерти детей в возрасте до 10 лет от злокачественных новообразований, в том  числе заболеваний крови.

Ионизирующие излучения  в детстве

Длительные наблюдения за больными, получавшими лучевую  терапию в раннем детстве, свидетельствуют  об изменении у них нервной, эндокринной  и костной систем. Уровень повреждающей дозы ионизирующего излучения у детей ниже, чем у взрослых. В антенатальном периоде отрицательное воздействие оказывают даже относительно малые дозы ионизирующего излучения. Выделяют несколько причин большей чувствительности детского организма к различного рода ионизирующим излучениям: большое количество воды в организме; относительно большая вероятная продолжительность жизни ребёнка, что делает возможным постепенное накопление дозы облучения; интенсивный митоз тканей, особенно костного мозга; более высокая доза на единицу массы тела и др.

У детей могут  наблюдаться признаки отдалённых последствий  действия ионизирующего излучения (последействие). К ним относятся  нарушения со стороны центральной  нервной системы, повышенная склонность к аллергическим и инфекционным болезням, нарушение терморегуляции, лучевая катаракта, склонность к  кровоизлияниям, изменения кожи, выпадение  волос и др.

Профилактика ионизирующих излучений

В условиях мирного  времени опасность радиационного  повреждения организма может  быть связана с разнообразными диагностическими и терапевтическими процедурами. Облучение  с медицинской целью преобладает  в общей дозе, получаемой населением от искусственных источников ионизирующего излучения. На первом месте по важности стоит рентгенодиагностика. Необходимо принимать все меры для снижения доз, получаемых больными, особенно детьми, беременными и лицами в репродуктивном возрасте. Рентгенологические исследования детей должны проводиться только методами рентгенографии, при проведении которой необходимо экранировать гонады дополнительными защитными приспособлениями.

Если показаны многократные или периодические рентгенологические исследования, целесообразно записывать в амбулаторную карту или историю  болезни приблизительные величины доз, полученных во время различных  исследований.