Детерминированные радиационные эффекты

Министерство образования  Республики Беларусь

 

Белорусский национальный технический университет

 

                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по  дисциплине «Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность»

 

Тема  «Детерминированные радиационные эффекты»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила _________________ Комар А.В.

Студентка 4 курса группы 303159

 

 

Проверил __________________

                                              

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2013

 

Содержание 

 

Введение             3

1. Классификация последствий облучения      4

 

2. Детерминированные эффекты

3. Лучевая болезнь (клинические формы и степени тяжести)             11

4. Нормирование облучения и радиационная зашита для практической деятельности                  12

Литература                   15

 

Введение 

 

Радиация  — естественное явление. Любой житель Земли непрерывно подвергается ее действию. Однако, опасна не радиация как таковая, а только мощная радиация, приводящая к большим дозам облучения.

Ткани нашего организма обладают способностью к  регенерации радиационных повреждений, причем, даже при достаточно больших  дозовых нагрузках. Реальные последствия  для здоровья доказаны только для  высоких доз — порядка 500-1000 мЗв (миллизивертах). При высоких дозах эффекты воздействия радиации могут появляться сразу в виде острой лучевой болезни, лучевых ожогов, катаракты хрусталика и др. Эти эффекты еще называют детерминированными, так как они проявляются только после определенных пороговых доз и связаны с гибелью большого числа клеток. Высокие дозы в отдаленной перспективе могут приводить и к появлению злокачественных опухолей.

Следует отметить, что вероятность получения  высокой дозы радиации среднестатистическим жителем нашей планеты крайне мала (даже если он живет в регионе, где располагается крупное предприятие  ядерной отрасли) — значение этой вероятности в сотни и даже в тысячи раз ниже, чем для курильщика риск заболеть раком легких.

 

1. Классификация последствий облучения

 

Классификацию возможных последствий  облучения можно представить  схемой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 - Классификация последствий  облучения

 

Соматические (телесные) эффекты - это последствия воздействия  облучения на самого облученного, а  не на его потомство.

Соматические эффекты  делят на стохастические (вероятностные) и нестохастические (детерминированные).

К нестохастическим соматическим эффектам относят поражение, вероятность  возникновения которых и степень  тяжести поражения прямо зависит  от дозы облучения и для возникновения  которых существует дозовый порог.

Стохастическими эффектами  считаются такие, для которых  от дозы зависит только вероятность  возникновения, а не их тяжесть, и  отсутствует дозовый порог.

Генетические - связанные  с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем  или последующих поколениях: это  дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося  облучению.

 

2. Детерминированные эффекты.

Наиболее  выраженный результат лучевого поражения  – это гибель клетки. Если поражены только несколько клеток, это обычно не проблема, так как в теле существует множество клеток и новые клетки могут заменить погибших. Однако, с  ростом поглощенной радиации (т. е. дозы) будет достигнуто значение, при котором погибнет достаточно большое количество клеток, что повлияет на функционирование органа. Результатом этого будет потеря органом своих функций, которая будет становиться всё более серьезной по мере увеличения количества пострадавших клеток.

Различные типы лучевого поражения, результатом  которого является потеря функций органа, называется детерминированные эффекты. Такие эффекты характеризуются наличием пороговой дозы (ниже которой эффект не наблюдается), а при превышении которой эффект проявляется, а степень тяжести эффекта возрастает с увеличением дозы излучения.

Детерминированные (нестохастические) радиационные эффекты называют также пороговыми, поскольку они возникают при облучении в дозах, превышающих определенный, конкретный для соответствующего эффекта порог и развиваются у каждого человека, подвергшегося такому радиационному воздействию. К ним относятся ближайшие соматические эффекты, возникающие непосредственно после облучения (спустя часы, недели, месяцы): лучевая реакция, острая и хроническая лучевая болезнь разной степени тяжести, лучевые ожоги. Кроме того, выделяют отдаленные соматические последствия в виде нарушений здоровья, развивающихся спустя годы и даже десятилетия, в частности радиационную катаракту, расстройство функции воспроизводства, склеротические и дистрофические изменения разных тканей и другие.

Примером  детерминированного эффекта является эритема или покраснение кожи. Облучение низкими дозами ионизирующего излучения (ниже пороговой дозы) не вызовет покраснения кожи. Если доза возрастает до уровня, большего пороговой дозы, кожа покраснеет, таким же образом, как и у светлокожих людей возникает умеренный солнечный ожог. При дальнейшем увеличении дозы образуются волдыри (как при тяжелом ожоге), а еще большие дозы вызовут отмирание кожи и изъязвление. Другие детерминированные эффекты являются результатом облучения отдельных органов и включают стерильность (временную или постоянную) и катаракту.

К детерминированным  эффектам относят:

1. опустошение красного костного мозга, проявление лучевой болезни;
2. нарушение репродуктивной функции (временная стерильность мужчины при однократном облучении семенников составляет около 0,15 Гр. Постоянная стерильность у мужчин наступает при дозах от 3,5 до 6 Гр или 2 Гр/год. Постоянная стерильность у женщин наблюдается при дозах 2,5–6 Гр.;
3. лучевая катаракта (при дозах от 2 до 10 Гр);
4. неопухолевые формы поражения кожи;
5. сокращение продолжительности жизни и др.

Отметим, что эффект от дозы облучения отдельного человека зависит от биологических  факторов (например, возраста и общего состояния здоровья), а также от химических факторов (например, содержание кислорода в биологических тканях). Поэтому среди населения существует некоторый диапазон чувствительности к радиации. Следовательно, пороговая доза в заданной ткани будет достигаться при более низких дозах у более чувствительных особей. По мере роста дозы у все большего количества людей будет проявляться эффект воздействия, вплоть до дозы, выше которой у всех облученных людей эффект проявится.

Все это  видно из рис.2, где приведены типичные зависимости «доза–эффект» для  детерминированных эффектов для  лиц с различной радиочувствительностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Верхний график на рис. 2 показывает, как частота отдельного детерминированного эффекта возрастает в зависимости от дозы в группе лиц с различной чувствительностью.

Нижний  же график представляет зависимость  степени тяжести эффекта от дозы для группы лиц с разной радиочувствительностью. Для простоты кривые а, б, в представляют три уровня чувствительности. Степень тяжести эффекта наиболее заметно возрастает у тех лиц, кто наиболее чувствителен (кривая а) и достигает порога обнаружения при меньшей дозе, чем в менее чувствительных группах лиц (кривые б и в). Диапазон доз, в котором различные группы лиц пересекают один и тот же порог степени тяжести, отражен на верхнем графике. Эта частота достигает 100% при такой дозе, которая достаточна для превышения определенного порога тяжести для всех лиц.

Замечено, что если суммарная доза фракционирована, т.е. облучение проводится многократно  долями суммарной дозы, то пороговая  доза возрастает. Это свидетельствует  о том, что организм обладает эффективным  механизмом посттрадиционного восстановления, который за период между моментами  новых облучений ликвидирует  последствия облучения.

К сожалению, компенсация никогда не бывает полной, и в живом организме в результате облучения накапливаются необратимые  повреждения. Эксперименты позволяют  предполагать, что 80% последствий облучения  являются обратимыми, а 20% относятся  к стойким дефектам, снижающим  жизнеспособность организма. На основании  этого, всегда различают однократное (острое) и хроническое облучение.

Детерминированные эффекты наиболее часто наблюдаются  в случае высоких доз радиации, полученных в короткий период времени (то есть в случае острого облучения). Даже в случае контролируемого медицинского облучения, на рабочем месте высокие  дозы не характерны. Следовательно, детерминированные  эффекты имеют место только при  аварийных ситуациях и не наблюдаются  для облучений на рабочем месте.

Детерминированные эффекты обычно не встречаются на рабочем месте. Они являются результатом  аварийных ситуаций.

В таблице  1 приведен перечень детерминированных эффектов характерных для определенных органов, возникающих при остром облучении. Отметим, что дозы в таблице приведены в миллизивертах (мЗв).

 

Таблица 1 - Эффекты острого облучения отдельных органов

Доза (мЗв)	Орган	Эффект
3 500	Яички	Постоянная стерильность
3 500	Глаз	В дальнейшем образование катаракты
3 000	Яичники	Стерильность
2 500+	Кожа	Покраснение кожи (эритема) и возможно постоянная потеря волос
500	Костный мозг	Сокращение формирования клеток крови
150+	Яички	Временная стерильность
60	Плод	Вероятно минимальная доза вызовет  эффект (возможное уродство)

Большинство эффектов, приведенных в таблице 1, классифицируются как ранние эффекты облучения, так как они обычно наблюдаются в течении нескольких дней или недель после облучения. Исключением является образование катаракты, вызываемой облучением глаза. Этот эффект развивается несколько лет и поэтому классифицируется как отдаленное последствие. Но это все же детерминированный эффект, потому что существует пороговая доза, ниже которой катаракта не возникает.

Тяжесть детерминированных эффектов, упомянутых в таблице 1, зависит от величины дозы и периода времени, в течение которого доза получена. В сущности, если доза получена в течении более, чем нескольких недель, а не единовременно, пороговая доза, при которой наблюдается эффект, значительно возрастает, обычно примерно на 100%.

Очень высокие  дозы радиации на все тело могут  нанести значительные повреждения  органам тела, значительно повлияв  на их функционирование, а это может  в конечном счете привести к смерти.

Лучевая болезнь (тошнота, рвотная диарея) – это ранний детерминированный эффект, следующий за острой высокой дозой на все тело.

Другие  эффекты, вызываемые острым облучением всего тела, приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 - Эффекты острого облучения всего тела

Доза (мЗв)	Эффект
50 000+	Серьезное повреждение центральной  нервной системы – быстрая  смерть.
8 000 – 50 000	Разрушение внутренней оболочки кишечника  и белых клеток крови (лейкоцитов) – смерть в течение двух недель.
4 000	Без лечения для половины облученных фатальный исход в течение 30 дней.
2 000 – 8 000	Повреждение белых клеток крови и  внутренней оболочки пищеварительного тракта. Смерть в результате вторичной  инфекции, но во многих случаях можно  избежать при специальном медицинском  лечении.
1 000 – 2 000	Возможна лучевая болезнь –  тошнота, рвота, диарея – не смертельна.

 

Таким образом, в зависимости от перечисленных  факторов детерминированные пороговые  эффекты выражаются в патологических состояниях разной степени тяжести, вплоть до летального исхода. По разным оценкам, минимальный дозовый порог, превышение которого должно рассматриваться как потенциально опасное для здоровья, находится в диапазоне 0,2-0,5 мЗв (20-50 бэр) при однократном облучении всего тела.

Зависимость тяжести нарушения  от величины дозы облучения показана в таблице 3.

 

 

 

Таблица 3 - Воздействие различных доз облучения на человеческий организм.

Доза, Гр	Причина и результат воздействия
(0.7 - 2)·10-3	Доза от естественных источников в  год
0.05	Предельно допустимая доза профессионального  облучения в год
0.1	Уровень удвоения вероятности генных мутаций
0.25	Однократная доза оправданного риска  в чрезвычайных обстоятельствах
1.0	Доза возникновения острой лучевой  болезни
3- 5	Без лечения 50% облученных умирает в  течение 1-2 месяцев вследствие нарушения  деятельности клеток костного мозга
10 - 50	Смерть наступает через 1-2 недели вследствие поражений главным образом  желудочно-кишечного тракта
100	Смерть наступает через несколько  часов или дней вследствие повреждения  центральной нервной системы