Ионизирующее излучение - это любое излучение, вызывающее ионизацию среды, т.е. протекание электрических токов в этой среде, в том числе и в организме человека, что часто приводит к разрушению клеток, изменению состава крови, ожогам и другим тяжелым последствиям.

Источники ионизирующих излучений

Источниками ионизирующих излученийявляются радиоактивные элементы и их изотопы , ядерные реакторы , ускорители заряженных частиц и др. Рентгеновские установки и высоковольтные источники постоянного тока относятся к источникам рентгеновского излучения . Здесь следует отметить, что при нормальном режиме их эксплуатации радиационная опасность незначительна. Она наступает при возникновении аварийного режима и может долго проявлять себя при радиоактивном заражении местности.

Существенную часть облучения население получает от естественных источников радиации: из космоса и от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Наиболее весомым из этой группы является радиоактивный газ радон, залегающий практически во всех грунтах и постоянно выделяющийся на поверхность, а главное, проникающий в производственные и жилые помещения. Он почти не проявляет себя, так как не имеет запаха и бесцветен, что затрудняет его обнаружение.

Ионизирующие излучения разделяются на два вида: электромагнитное (гамма-излучение и рентгеновское излучение) и корпускулярное, представляющее собой a- и β-частицы, нейтроны и др.

Виды ионизирующих излучений

Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию ионов различных знаков. Источники этих излучений широко используются в атомной энергетике, технике, химии, медицине, сельском хозяйстве и т. п. Работа с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений представляет потенциальную угрозу здоровью и жизни людей, которые участвуют в их использовании.

К ионизирующим относятся два вида излучений:

1) корпускулярное (α- и β-излучения, нейтронное излучение);

2) электромагнитное (γ-излучение и рентгеновское).

Альфа-излучение - это поток ядер атомов гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде вещества или при ядерных реакциях. Значительная масса α-частиц ограничивает их скорость и увеличивает число столкновений в веществе, поэтому α-частицы обладают высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью. Пробег α-частиц в воздухе достигает 8÷9 см, а в живой ткани - несколько десятков микрометров. Это излучение не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие a- частицы, не попадут внутрь организма через рану, с пищей или вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными.

Бета -излучение - это поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде ядер. По сравнению с α-частицами β-частицы обладают значительно меньшей массой и меньшим зарядом, поэтому у β-частиц выше проникающая способность, чем у α-частиц, а ионизирующая способность ниже. Пробег β-частиц в воздухе составляет 18 м, в живой ткани - 2,5 см.

Нейтронное излучение - это поток ядерных частиц, не имеющих заряда, вылетающих из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях, в частности при делении ядер урана и плутония. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 кЭВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 кЭВ) и быстрые нейтроны (от 500 кэВ до 20 МэВ). При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее как из заряженных частиц, так и из γ-квантов. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у α-частиц или β-частиц. Для быстрых нейтронов длина пробега в воздухе составляет до 120 м, а в биологической ткани - 10 см.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц (10 20 ÷10 22 Гц). Гамма-излучение обладает малым ионизирующим действием, но большой проникающей способностью и распространяется со скоростью света. Оно свободно проходит через тело человека и другие материалы. Это излучение может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Рентгеновское излучение также представляет собой электромагнитное излучение, возникающее при торможении быстрых электронов в веществе (10 17 ÷10 20 Гц).

Понятие о нуклидах и радионуклидах

Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу «нуклидов». Большинство нуклидов нестабильны, т.е. они все время превращаются в другие нуклиды. Например, атом урана-238 время от времени испускает два протона и два нейтрона (a-частицы). Уран превращается в торий-234, но торий также нестабилен. В конечном итоге эта цепочка превращений оканчивается стабильным нуклидом свинца.

Самопроизвольный распад нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид - радионуклидом.

При каждом распаде высвобождается энергия, которая и передается дальше в виде излучения. Поэтому можно сказать, что в определенной степени испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - это a-излучение, испускание электрона - β-излучение, и, в некоторых случаях, возникает g-излучение.

Образование и рассеивание радионуклидов приводит к радиоактивному заражению воздуха, почвы, воды, что требует постоянного контроля их содержания и принятия мер по нейтрализации.

Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, способных вызывать ионизацию вещества. При ионизации происходит отрыв электрона или нескольких электронов от атома, или молекулы, которые при этом превращаются в положительно заряженные ионы. Оторванные от атомов или молекул электроны могут присоединяться другими атомами, или молекулами, образуя отрицательно заряженные ионы.

Разряд заряженного электрометра, находящегося в воздухе, происходящий независимо от качества электрической изоляции прибора, заметил еще Шарль Кулон в 1785 г., но только в XX веке удалось объяснить обнаруженные им закономерности действием космических лучей , представляющих собой одну из составляющих естественного ионизирующего излучения .

Результат действия ионизирующего излучения называют облучением . Несмотря на многообразие явлений, которые возникают в веществе под действием ионизирующего излучения, оказалось, что облучение может быть охарактеризовано единой величиной, называемой дозой облучения .

Действие ионизирующего излучения в широком диапазоне доз скрыто от непосредственных ощущений человека и поэтому оно кажется ему одним из наиболее опасных факторов воздействия.

В быту и в некоторых отраслях науки, техники и медицины ионизирующее излучение принято называть просто радиацией. Строго говоря, это не совсем верно, т.к. сам по себе термин «радиация» охватывает все виды излучения, включая самые длинные радиоволны и потоки частиц любой сколь угодно малой энергии, а также волны деформации в веществе, например, звуковые волны. Тем не менее, употребление слова «радиация» применительно к ионизирующему излучению настолько вошло в привычку, что в науке прижились термины, сформированные на его основе, такие, как, например, радиология (наука о медицинских применениях ионизирующего излучения), радиационная защита (наука о методах снижения доз облучения до приемлемых уровней), естественный радиационный фон , и т.п.

Виды ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение (ИИ) — поток микрочастиц или электромагнитные поля, способные ионизировать вещество. В жизни, под ионизирующим излучением понимают проникающую радиацию - поток гамма-лучей и частиц (альфа, бета, нейтронов и др.).

Это, по сути, поток элементарных частиц, ионов и электромагнитных волн, не видимых и не ощущаемых человеком. Однако, их действие может быть коварно. При определенном уровне облучения нарушаются биохимические и физические процессы в живых организмах. Это воздействие может привести к лучевой болезни и даже к смерти. Различные виды ионизирующего излучения различают по их ионизирующей и проникающей способности.

Чаще всего ионизирующие излучения делят на:

• корпускулярное ионизирующее излучение и
• электромагнитное (фотонное) ионизирующее излучение.

Корпускулярное ИИ состоит из частиц вещества - элементарных частиц и ионов, в т.ч. ядер атомов. Корпускулярное ИИ делят на:

• заряженные частицы, в том числе,
• легкие заряженные частицы (электроны и позитроны);
• тяжелые заряженные частицы (мюоны, пионы и другие мезоны, протоны, заряженные гипероны, дейтроны, альфа-частицы, и другие ионы);
• электрически нейтральные частицы (нейтрино, нейтральные пионы и другие мезоны, нейтроны, нейтральные гипероны).

Альфа-излучение (поток ядер гелия, возникающий в результате альфа распада ядер элементов) обладает высокой ионизирующей, но слабой проникающей способностью: пробег альфа-частиц в сухом воздухе при нормальных условиях не превышает 20 см, а в биологической ткани - 260 мкм. То есть слой воздуха 9-10 см, верхняя одежда, резиновые перчатки, марлевые повязки, даже бумага полностью защищают организм от внешних потоков альфа-частиц.

*Попадание источников альфа-частиц внутрь организма с воздухом, водой и пищей уже очень опасно.

Бета-излучение (поток электронов или позитронов, возникающий в результате бета-распада ядер) имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа-излучение, но большую проникающую способность. Поскольку максимальные энергии бета-частиц не превышают 3 МэВ, то от них гарантированно защитит оргстекло толщиной 1,2 см, либо слой алюминия в 5,2 мм. А вот на ускорителе с максимальной энергией электронов 7 МэВ от электронов защитит слой алюминия в 1,5 см, либо слой бетона шириной в 2 см.

Гамма-излучение - сопутствующее ядерным превращениям электромагнитное излучение. Сегодня к гамма-излучению относят также жесткое рентгеновское излучение. Обладает очень высокой проникающей способностью. Оградить себя от гамма-излучения практически невозможно, однако можно ослабить его до приемлемого уровня. Защитные средства, обладающие экранирующим действием от такого рода радиации, выполняются из свинца, чугуна, стали, вольфрама и других металлов с высоким порядковым номером.

*Интенсивность гамма лучей (Cs-137) уменьшают в два раза сталь толщиной 2,8 см., бетон - 10 см., грунт - 14 см., дерево - 30 см.

Нейтронное излучение - поток нейтронов - тяжелых частиц, входящих в состав ядра. Для защиты от этого излучения можно использовать убежища, противорадиационные укрытия, дооборудованные подвалы и погреба. Потоки нейтронов, как и потоки гамма-излучения невозможно полностью экранировать. Быстрые нейтроны сначала надо замедлить в воде, полиэтилене, парафине, можно в бетоне, а затем их необходимо поглотить, например, в кадмиевой фольге, за которой должен стоять достаточный слой свинца, чтобы экранировать возникающее при захвате нейтронов ядрами кадмия высокоэнергетическое гамма-излучение. Поэтому защита от нейтронов, как правило, делается комбинированной .

Что такое радиация установили Пьер и Мария Кюри. Они выделили из множества тонн руды вещества – полоний и радий, которые также испускали «лучи урана». Ученые объяснили этот процесс распадом неустойчивых атомов при произвольном превращении химических элементов.

Позже наука научилась создавать из стабильных веществ радиоактивные, определила радиацию как ионизирующее излучение, способное, при прохождении через вещество, передавать его атомам свою энергию. В ходе исследований выяснили, какое излучение наиболее опасно для человека.

Виды радиоактивных излучений

Изучая природу радиоактивного излучения, его подвергли воздействию электрического и магнитного полей. Результатом эксперимента стало разделение лучей на положительные и отрицательные, и понимание их неоднородности.

Были открыты закон распада, виды излучений и типы радиоактивности: α-распад, β-превращение, γ-излучение, нейтронное излучение, протонная, кластерная радиоактивности.

Время, за которое распадается ½ начального количества неустойчивых ядер, назвали периодом полураспада.

Проникая в среду, радиация взаимодействует с атомами, возбуждает их и вырывает электроны. Нейтральные атомы превращаются в положительно заряженные ионы – первичная ионизация. Выбитые электроны за счет собственной энергии сталкиваются с атомами среды и создают вторичную ионизацию.

Растеряв энергию, электроны становятся свободными и образуют отрицательные ионы.

Альфа излучение

Есть 40 природных α-активных ядер и 200 созданных человеком. Альфа излучение – это поток частиц из них.

Проникая через слой вещества, α-частица вступает в неупругое взаимодействие с его атомами и молекулами, ускоряет электроны до преодоления кулоновских ядерных сил и производит ионизацию.

Впоследствии, когда энергия частицы уменьшается, она присоединяет 2 свободных электрона и становится атомом гелия.

Пробег частицы в воздухе 10-11 см, а в тканях тела человека – микроны. Ее большая масса препятствует отклонению от прямого пути.

При внешнем воздействии этого типа излучения на кожу – опасности нет. Если радиоактивный элемент попадет во внутрь с пищей, водой или через рану, то нанесет непоправимые последствия для организма за счет продолжительного времени распада.

Нейтронное излучение

Этот тип излучения используется в оружии массового поражения – нейтронной бомбе. Она способна уничтожать живые объекты, оставляя нетронутыми здания, сооружения, технику.

Нейтральные частицы легко проникают сквозь любую среду и взаимодействуют с ядрами элементов. Отдавая им часть своей энергии, создают вторичную (наведенную) радиацию. Надежной защиты от поражающего фактора не существует. Задержать частицы способны большие объемы воды и некоторые виды полимеров, многослойные среды.

Бета-излучение

Бета-излучение представляет собой поток позитронов и нейтрино или электронов и антинейтрино. Существует третий вариант – k-эффект (захват электрона). Ядро поглощает электрон из оболочки и один из протонов становится нейтроном, при этом испускает нейтрино.

β-излучение распространяется со скоростью близкой к скорости света, сильно отклоняется в электромагнитных полях, но обладает меньшей в сотни раз ионизирующей способностью, чем α-частицы.

За счет лучшего сохранения энергии бета-частицы пробегают большее расстояние – от десятков метров в газах до нескольких мм в металлах. Проникновение в живые ткани – 1,5 см.

Y-излучение проникает в свинец на 5 см. В газах распространяется на сотни метров, тело человека «прошивает» насквозь.

За счет способности воздействовать на электроны, поле ядра, протоны и нейтроны, гамма-излучение быстро теряет энергию и имеет небольшой уровень ионизации.

Y-частицы – фотоны, создают Комптон-эффект и фотоэффект, образуют электронно-позитронные пары, что подтверждает возможность превращения электромагнитной волны в вещество – единую картину мира.

Рентгеновское излучение

В волновом спектре рентгеновское излучение расположено между ультрафиолетовыми лучами и γ-излучением.

Для создания потока фотонов на рентгеновских частотах используют электровакуумные приборы – трубки. В них 99% затрат энергии – тепловые потери, и 1% создает требуемое излучение.

По степени воздействия лучи относят к мягким или жестким. Для биологических объектов они мутагенные, приводят к ожогам, раку и лучевой болезни.

С начала изучения урана и его обращения в изотоп свинца Пьером и Марией Кюри, ученые считали, что радиоактивность – природное качество. Но Фредерик и Ирен Жолио-Кюри открыли радиоактивность ядерных реакций. В XXI в. из более 2000 радионуклидов – 300 имеют естественное происхождение, остальные виды радиации сделаны людьми.

Естественные источники

В единой вселенной не существует отдельных форм энергии, информации, внешнего и внутреннего, категорий причины и следствия, времени и пространства – все это ментальные конструкции человеческого мышления для ориентации в мире.

Природные источники радиации – формы электромагнитных излучений, которые являются неотделимой частью всего на планете – естественным фоном.

Разновидности источников естественного происхождения

Космические источники. Процессы в активных галактиках и взрывы «сверхновых» в нашей, сопровождаются появлением лучей, которые миллионы лет блуждают в пространстве и влетают в атмосферу Земли со скоростями близкими к световым.

Излучение идет от Солнца и от заряженных частиц, вращающихся вокруг планеты. Каждую секунду через 1 кв. м поверхности атмосферы проходят 10 тыс. частиц – 90% протонов (ядер водорода), 9% гелия и 1% почти всех элементов периодической таблицы.

Житель Москвы получает из космоса 0,5 мЗв/год, на вершине Эвереста – 8 мЗв/год.

Земные источники излучения. Природная радиация появляется от гранитных пород гор, базальтов, сланцев, урана-238 и тория-232 с периодом распада миллионы лет и продуктов их полураспада.

Есть геопатогенные зоны с вертикальным излучением альфа, бета и гамма типов, которые не экранируются и не уменьшаются при удалении от поверхности. Исследования разломов коры под населенными пунктами показало, что в некоторых районах смертность в 5-20 раз выше естественной.

Газ радон – продукт превращения радия, источник мифов о злых горных духах, непонятным способом связан с солнечной активностью и пятнами на звезде.

Внутреннее облучение – 60-70% воздействия на организм. Оно происходит от попадающих в тело с пищей, дыханием, повреждениями кожи радиоактивных элементов.

По оценкам ученых 180 мЗв/год человек получает с калием-40, который содержится в продуктах питания (больше всего в какао, горохе, картофеле, говядине).

Попав в организм, такие радионуклиды, как радий-226 или плутоний-239, не выводятся никогда, облучают до конца жизни.

Искусственные источники

Антропогенное радиационное излучение составляет 2-3% от всей радиации. Но оно часто бывает концентрированным – аварии на АС, атомные взрывы, ускорители, ядерные исследования, захоронения отходов, бытовые источники, и представляет угрозу персоналу, пользователям, населению.

Фосфатные удобрения увеличивают активность урана. Производящие их заводы наполняют местный воздух в 14 раз большим содержанием радионуклидов, чем нормальный фон. Сжигание каменного угля приводит к выбросам в атмосферу калия-40, урана и тория.

Облучением подвергаются пациенты при медицинских обследованиях с применением рентгена и радионуклидной диагностики.

Что такое нормальный радиационный фон?

Для Москвы на открытом воздухе все источники радиации вместе не дают более 15-25 мкЗв/час.

В России нормальным считается фон, который соответствует «Нормам радиационной безопасности» (НРБ). Муниципальные органы Госсанэпиднадзора могут разрешить повышение норм не более 100 мЗв/год. 200 мЗв/год допускается распоряжением федерального Госкомсанэпиднадзора.

Опасность радиации не выходит за рамки, если годовая доза населения от техногенных источников не превышает 1 мЗв/год.

Переселение жильцов из зданий необходимо, когда мощность γ-излучения не удается снизить меньше 0,6 мкЗв/час.

Проникающая способность излучений

Проникающая способность – расстояние, которое может пробежать частица в разных средах. Оно зависит от материала объекта, длинны волны (энергии) излучения.

Наименьшая способность к проникновению у альфа-частиц. Они тяжелые, сильно ионизируют вещество. За ним следуют: бета-излучение, гамма и рентгеновское, нейтронное.

Альфа-частицы проходят в газе 100 мм, их можно остановить бумагой. Гамма-излучение – толстыми бетонными стенами.

При взрыве бомбы нейтроны убивают живые объекты на расстоянии 2-3 км. Через 12 часов территория становится безопасной.

Виды ионизирующего излучения

Не все электромагнитные колебания способны воздействовать на атомы и разрывать химические связи биологических молекул.

Для разрушающего влияния минимальная частота должна быть 5∙1016 Гц при работе 34 эВ. Чем больше частота, тем больше энергия.

Вредные для людей последствия наступают с ультрафиолетовых и рентгеновских значений спектра фотонов и γ-квантов.

Составляющие атом частицы – электроны, позитроны, нейтроны, нейтрино и антинейтрино, обладают еще большей кинетической энергией. Такие виды ионизирующего излучения, как альфа, бета, гамма, нейтронное, причиняют вред организму, превышающий рентгеновское или солнечное воздействие.

Радиация в медицине

Радиация в медицине используется все чаще. Например, изотоп технеция-99 вводят в тело пациента для «подсветки» больного органа. Радионуклид излучает гамма-кванты с энергией 140 кэВ. Применение ионизирующего излучения в медицине – изотопы талия и тантала для детализированных снимков сердца.

После 1926 г. более 100 тыс. женщин-техников радиологии длительное время наблюдали врачи. Они пришли к выводам, что состояние здоровья специалисток не отличается от контрольной группы.

Проверки последствий многократного облучении в клиниках больных не показали избытка заболеваний лейкемией. Ученые склонны считать, что в 15-30% случаях существует ремиссия, за счет стимулирующего действия радиоактивности.

Также польза радиации – во вращающемся радиоактивном источнике, который находится в камерах при топографических исследованиях.

Влияние радиации на человека

Понимание основ радиационной безопасности и дозиметрии полезно с точки зрения преодоления радиофобии, которая возникла у населения в связи с авариями на атомных станциях, применением ядерного оружия.

Влияние радиации на живые объекты изучает радиобиология. Подобно химическому воздействию точкой отсчета здесь является доза и концентрация.

Записные книжки, которые оставили после себя Кюри, больше века имеют следы радиоактивности. Анри Беккерель 6 часов носил в кармане жилетки драгоценность – пробирку с радием и получил ожог. Увлеченный работой ученый, чтобы исследовать действие на кожу радионуклида, продолжал эксперименты до образования струпьев и язв. Толчок в развитии методов исследования радиология получила после атомных бомбардировок.

Ионизирующая радиация приводит к изменению физиологических процессов, соматическим и генетическим последствиям для организмов.

Насколько опасно излучение?

Существует 2 механизма влияния излучения на организм – прямой и косвенный. Вместе с ионизацией и возбуждением атомов клеток, происходит распределение энергии облучения внутри тела между молекулами.

Это возможно потому, что вода под воздействием лучей делится на водород и гидроксильную группу, которые через цепь преобразований становятся высокоактивными химическими веществами: гидратным оксидом и перекисью водорода.

Соединения взаимодействуют с органикой, окисляют и разрушают ее. Примеры излучения подтверждают, что происходят изменения биотоков мозга, поражение мозговых структур костей, образование радиотоксинов, перемены в составе крови.

Дозировка облучения

Степень комплексного воздействия ионизации на организм человека характеризует поглощенная доза. В СИ ее принято измерять в Греях (Гр). В литературе часто используется 1 рад (1 Гр = 100 рад). Ионизация воздуха характеризуется экспозиционной дозой.

Радиационное облучение в зависимости от вида производит разное действие на организм. Более тяжелые частицы производят на пути движения больше ионов. Этот эффект учитывают с помощью эквивалентной дозы – измеряют в зивертах.

1 зиверт равен дозе любого вида излучения, которую поглотила биологическая ткань весом 1 кг. Считается, что ионизация создает такие же последствия для биологии, как и поглощенная доза в 1 грей при фотонной природе лучей.

Одни части тела более чувствительны к воздействию облучения, чем другие. Это учитывается с помощью коэффициента радиационного риска. При умножении эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент получается эффективная эквивалентная доза, которая характеризует риск для отдельных органов. Измеряется она в зивертах.

Мощность дозы рассчитывается в единицу времени. Например, 1 Гр/с или 1 рад/с.

Последствия облучения

Воздействие радиации на организм неощутимо человеком, а поглощенная энергия вызывает глубокие биологические изменения.

Энергия луча 420 Дж (чайная ложка горячей воды) – смертельная доза 6 Гр для человека массой 70 кг.

Поражение кожи, заболевания лучевого характера, имеет инкубационный период. Влияние от малых доз накапливается. Красный костный мозг, кровь, хрусталик глаза наиболее уязвимые места.

Лейкоз и другие виды рака

Облучение радиацией в опасных дозах разрушает иммунную систему организма. Тело становится неспособным распознавать и удалять микробы, вирусы, грибки, собственные клетки и ткани, которые становятся чужеродными под влиянием окружающей среды. Первоначально разрушается ДНК и клеточные мембраны.

Тяжелые стадии лучевой болезни вызывают головные боли и головокружение, тошноту, рвоту снижение памяти, нарушение сна, изменение состава крови, кровоизлияние, язвы. Сопротивляемость инфекциям отсутствует. Большинство людей погибают.

Способность радионуклидов вызывать злокачественные опухоли расценивается учеными противоречиво. Некоторые специалисты считают, что рак развивается при нарушениях в иммунной системе, а не вследствие ионизации.

Опыты на мышах не установили однозначность зависимости лейкоза от облучения. Результаты исследований подвергшихся атомной бомбардировки жителей японских городов дают неоднозначную информацию при разных интерпретациях.

Мутации

Опасна радиация для человека тем, что влияет на наследственность. Дефект, при котором участки генетического кода меняются местами, называется мутацией.

Если ген с повреждениями (или хромосома) появится в сперматозоиде или яйцеклетке, то во всех клетках зародыша повторяться эти дефекты.

Мутация в соматической клетке окажет влияние на жизнь индивида. Изменения половых клеток вызовут генетические последствия.

Облучение увеличивает вероятность возникновения новых клеток. Высокая частота врожденных и наследственных дефектов у детей, имеющаяся изначально, усложняет действия ученых по выделению влияния облучения.

Работа с пострадавшими жителями городов Хиросима и Нагасаки позволили науке сделать вывод, что мутации увеличиваются в 2 раза.

Проявление поражения организма

Радиационные поражения бывают разной тяжести. Медицина делит последствия лучевой болезни на 3 вида:

• легкие – 1-2,5 Гр;
• средние – при дозе 1-2,5 Гр;
• тяжелые – 4-6 Гр.

На первой стадии болезнь протекает незаметно для пациента. Медицинские анализы показывают изменения в крови. Следом появляется жалобы на общее недомогание, ухудшение аппетита, сна, шелушение кожи.

На второй стадии появляются головные боли теряется память, ноет сердце, исчезает половое влечение, сон. Возможно кровотечение десен и подкожные кровоизлияния. Если ионизация прекращается, лечебные процедуры способны восстановить организм.

На третьей стадии наступают необратимые последствия. Апатия, тошнота, рвота, выраженные изменения крови, кровоизлияния в головной мозг и внутренние органы. Полное выздоровление уже невозможно. Продолжение контакта с радиоактивной средой приводит к смерти.

Отличие радиации от радиоактивности

Радиоактивность открыта как свойство урана. В этом смысле можно характеризовать объект – радиоактивный элемент таблицы Менделеева, радиоактивный человек и т. д.

Радиацией называют само излучение. Наиболее сильной проникающей способностью обладают альфа, бета, гамма и нейтронные лучи. Какое излучение, таким будет тип радиоактивности. Ионизирующая способность зависит от размера и энергии частиц. И радиоактивность, и излучение бывают ионизирующими.

Солнечные (ультрафиолетовые) лучи, облучающее воздействие медицинских аппаратов, бытовых приборов, в зависимости от величины энергии излучения, могут быть полезными, нейтральными, опасными.

Норма радиоактивного излучения

Институт медико-биологических проблем формирования здоровья в Москве пришел к выводу, что продолжительность жизни на 20% зависит от состояния здоровья, еще на 20% от окружающей среды, на 10% от уровня медобслуживания и на 50% от образа жизни, режима питания и отдыха. Радиоактивное излучение составляет 5% экологическим проблем цивилизации.

Какие бывают нормы радиоактивности?

Радиоактивное облучение техногенного характера совместно с естественными источниками не должно превышать индивидуальную предельно допустимую дозу (ИПДД).

Человек в среднем за 70 лет жизни получается 168 мЗв. Минздравом России через Национальную комиссию по радиационной защите установлено, что ИПДД не должна быть в 2 раза выше естественной величины облучения.

НРБ – нормы радиационной безопасности, выделяют 2 категории граждан, подвергающихся воздействию радиации.

При ликвидации аварий превышение дозовых пределов допускается только ради спасения жизни людей и отсутствия возможности принять меры защиты.

Участвовать в спасательных мероприятиях могут только мужчины старше 30 лет, при их добровольном согласии в письменном виде, после полного информирования о возможных последствиях для здоровья.

Когда думать о радиации?

Вероятность радиационного поражения определяется с помощью дозиметрических приборов. Контроль осуществляется государственными органами. При желании приобрести в личное пользование в открытой продаже доступны разные варианты измерительных аппаратов.

Если человек не связан по роду профессиональной деятельности с ионизирующими излучениями, беспокоиться о наличие радиации следует, если это подтверждено дозиметром.

Как защититься от радиации?

Индивидуальные средства защиты действует ограниченное время. В случаях внезапного появления техногенных источников радионуклидов обезопасить население невозможно.

Борьба с ионизирующими излучениями возможна в рамках решения глобальных экологических проблем человечества.

Международные организации осуществляют контроль за атомной энергетикой, радиоактивными отходами, испытаниями ядерного оружия.

Помогает ли от радиации алкоголь?

Подтвержденных научных данных о способности алкогольных напитков противостоять ионизирующему облучению нет.

В повседневной жизни человека ионизирующие излучения встречаются постоянно. Мы их не ощущаем, но не можем отрицать их воздействия на живую и неживую природу. Не так давно люди научились использовать их как во благо, так и в качестве оружия массового истребления. При правильном использовании эти излучения способны изменить жизнь человечества в лучшую сторону.

Виды ионизирующих излучений

Чтобы разобраться с особенностями влияния на живые и неживые организмы, нужно выяснить, какими они бывают. Также важно знать их природу.

Ионизирующее излучение - это особенные волны, которые способны проникать через вещества и ткани, вызывая ионизацию атомов. Существует несколько его видов: альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение. Все они имеют разный заряд и способности действовать на живые организмы.

Альфа-излучение самое заряженное из всех видов. Оно обладает огромной энергией, способной даже в малых дозах вызывать лучевую болезнь. Но при непосредственном облучении проникает только в верхние слои кожи человека. От альфа-лучей защищает даже тонкий лист бумаги. В то же время, попадая в организм с едой или со вдохом, источники этого излучения довольно быстро становятся причиной смерти.

Бета-лучи несут немного меньший заряд. Они способны проникать глубоко в организм. При длительном облучении становятся причиной смерти человека. Меньшие дозы вызывают изменение в клеточной структуре. Защитой может послужить тонкий лист алюминия. Излучение изнутри организма также смертельно.

Самым опасным считается гамма-излучение. Оно проникает насквозь организма. В больших дозах вызывает радиационный ожог, лучевую болезнь, смерть. Защитой от него может быть только свинец и толстый слой бетона.

Особенной разновидностью гамма-излучения считаются рентгеновские лучи, которые генерируются в рентгеновской трубке.

История исследований

Впервые об ионизирующих излучениях мир узнал 28 декабря 1895 года. Именно в этот день Вильгельм К. Рентген объявил, что открыл особый вид лучей, способных проходить через разные материалы и человеческий организм. С этого момента многие врачи и ученые начали активно работать с этим явлением.

Длительное время никто не знал о его влиянии на человеческий организм. Поэтому в истории известно немало случаев гибели от чрезмерного облучения.

Супруги Кюри подробно изучили источники и свойства, которые имеет ионизирующее излучение. Это дало возможность использовать его с максимальной пользой, избегая негативных последствий.

Естественные и искусственные источники излучений

Природа создала разнообразные источники ионизирующего излучения. В первую очередь это радиация солнечных лучей и космоса. Большая ее часть поглощается озоновым шаром, который находится высоко над нашей планетой. Но некоторая их часть достигает поверхности Земли.

На самой Земле, а точнее в ее глубинах, есть некоторые вещества, продуцирующие радиацию. Среди них - изотопы урана, стронция, радона, цезия и другие.

Искусственные источники ионизирующих излучений созданы человеком для разнообразных исследований и производства. При этом сила излучений может в разы превышать естественные показатели.

Даже в условиях защиты и соблюдения мер безопасности люди получают опасные для здоровья дозы облучения.

Единицы измерения и дозы

Ионизирующее излучение принято соотносить с его взаимодействием с человеческим организмом. Поэтому все единицы измерения так или иначе связаны со способностью человека поглощать и накапливать энергию ионизации.

В системе СИ дозы ионизирующего излучения измеряются единицей, именуемой грей (Гр). Она показывает количество энергии на единицу облучаемого вещества. Один Гр равен одному Дж/кг. Но для удобства чаще используется внесистемная единица рад. Она равна 100 Гр.

Радиационный фон на местности измеряется экспозиционными дозами. Одна доза равна Кл/кг. Эта единица используется в системе СИ. Внесистемная единица, соответствующая ей, называется рентген (Р). Чтобы получить поглощенную дозу 1 рад, нужно поддаться облучению экспозиционной дозой около 1 Р.

Поскольку разные виды ионизирующих излучений имеют разный заряд энергии, его измерение принято сравнивать с биологическим влиянием. В системе СИ единицей такого эквивалента выступает зиверт (Зв). Внесистемный его аналог - бэр.

Чем сильнее и дольше излучение, тем больше энергии поглощается организмом, тем опаснее его влияние. Чтобы узнать допустимое время пребывания человека в радиационном загрязнении, используются специальные приборы - дозиметры, осуществляющие измерение ионизирующего излучения. Это бывают как приборы индивидуального пользования, так и большие промышленные установки.

Влияние на организм

Вопреки бытующему мнению, не всегда опасно и смертельно любое ионизирующее излучение. Это можно увидеть на примере с ультрафиолетовыми лучами. В малых дозах они стимулируют генерацию витамина D в человеческом организме, регенерацию клеток и увеличение пигмента меланина, дающего красивый загар. Но длительное облучение вызывает сильные ожоги и может стать причиной развития рака кожи.

В последние годы активно изучается воздействие ионизирующего излучения на человеческий организм и его практическое применение.

В небольших дозах излучения не причиняют никакого вреда организму. До 200 милирентген могут снизить количество белых кровяных клеток. Симптомом такого облучения будут тошнота и головокружение. Около 10% людей гибнут, получив такую дозу.

Большие дозы вызывают расстройство пищеварительной системы, выпадение волос, ожоги кожи, изменения клеточной структуры организма, развитие раковых клеток и смерть.

Лучевая болезнь

Длительное действие ионизирующего излучения на организм и получение им большой дозы облучения могут стать причиной лучевой болезни. Больше половины случаев этого заболевания ведут к летальному исходу. Остальные становятся причиной целого ряда генетических и соматических заболеваний.

На генетическом уровне происходят мутации в половых клетках. Их изменения становятся очевидными в следующих поколениях.

Соматические болезни выражаются канцерогенезом, необратимыми изменениями в разных органах. Лечение этих заболеваний длительное и довольно трудное.

Лечение лучевых поражений

В результате патогенного воздействия радиации на организм возникают различные поражения органов человека. В зависимости от дозы облучения проводят разные методы терапии.

В первую очередь больного помещают в стерильную палату, чтобы избежать возможности инфицирования открытых пораженных участков кожи. Далее проводят специальные процедуры, способствующие скорому выведению из организма радионуклидов.

При сильных поражениях может понадобиться пересадка костного мозга. От радиации он теряет способность воспроизводить красные кровяные клетки.

Но в большинстве случаев лечение легких поражений сводится к обезболиванию пораженных участков, стимулированию регенерации клеток. Большое внимание уделяется реабилитации.

Влияние ионизирующего излучения на старение и рак

В связи с влиянием ионизирующих лучей на организм человека ученые проводили разные эксперименты, доказывающие зависимость процессов старения и канцерогенеза от дозы облучения.

В лабораторных условиях подвергались облучениям группы клеточных культур. Вследствие этого удалось доказать, что даже незначительное облучение способствует ускорению старения клеток. При этом чем старше культура, тем больше она подвержена этому процессу.

Длительное же облучение приводит к гибели клеток или аномальному и быстрому их делению и росту. Этот факт свидетельствует о том, что ионизирующее излучение на организм человека оказывает канцерогенное действие.

В то же время воздействие волн на пораженные раковые клетки приводило к их полной гибели или остановке процессов их деления. Это открытие помогло разработать методику лечения раковых опухолей человека.

Практическое применение радиации

Впервые излучения начали использовать в медицинской практике. С помощью рентгеновских лучей врачам удалось заглянуть внутрь человеческого организма. При этом вреда ему практически не наносилось.

Далее с помощью облучения начали лечить раковые заболевания. В большинстве случаев этот метод оказывает положительное влияние, невзирая на то что весь организм подвергается сильному воздействию излучения, влекущему за собой ряд симптомов лучевой болезни.

Кроме медицины, ионизирующие лучи используются и в других отраслях. Геодезисты с помощью радиации могут изучить особенности строения земной коры на ее отдельных участках.

Способность некоторых ископаемых выделять большое количество энергии человечество научилось использовать в собственных целях.

Атомная энергетика

Именно за атомной энергией будущее всего населения Земли. Атомные электростанции выступают источниками сравнительно недорогого электричества. При условии их правильной эксплуатации такие электростанции намного безопаснее, чем ТЭС и ГЭС. От атомных электростанций намного меньше загрязнения окружающей среды как лишним теплом, так и отходами производства.

В то же время на основании атомной энергии ученые разработали оружие массового поражения. На данный момент на планете атомных бомб столько, что запуск незначительного их количества может стать причиной ядерной зимы, вследствие которой погибнут практически все живые организмы, населяющие ее.

Средства и способы защиты

Использование в повседневной жизни радиации требует серьезных мер предосторожности. Защита от ионизирующих излучений делится на четыре типа: временем, расстоянием, количеством и экранированием источников.

Даже в среде с сильным радиационным фоном человек может находиться некоторое время без вреда для своего здоровья. Именно этот момент определяет защиту временем.

Чем больше расстояние до источника излучения, тем меньше доза поглощаемой энергии. Поэтому стоит избегать близкого контакта с местами, где есть ионизирующее излучение. Это гарантированно убережет от нежелательных последствий.

Если есть возможность использовать источники с минимальным излучением, им в первую очередь отдается предпочтение. Это и есть защита количеством.

Экранирование же означает создание барьеров, через которые не проникают вредоносные лучи. Примером тому служат свинцовые ширмы в рентгеновских кабинетах.

Бытовая защита

В случае объявления радиационной катастрофы следует немедленно закрыть все окна и двери, постараться запастись водой из закрытых источников. Еда должна быть только консервированной. При перемещении на открытой местности максимально закрыть тело одеждой, а лицо - респиратором или влажной марлей. Стараться не заносить в дом верхнюю одежду и обувь.

Необходимо также приготовиться к возможной эвакуации: собрать документы, запас одежды, воды и еды на 2-3 суток.

Ионизирующие излучения как экологический фактор

На планете Земля довольно много загрязненных радиацией участков. Причиной тому служат как естественные процессы, так и техногенные катастрофы. Самые известные из них - авария на ЧАЭС и атомные бомбы над городами Хиросима и Нагасаки.

В таких местах человек не может находиться без вреда для собственного здоровья. В то же время не всегда есть возможность узнать заранее о радиационном загрязнении. Порой даже некритический радиационный фон может стать причиной катастрофы.

Причиной тому служит способность живых организмов поглощать и накапливать радиацию. При этом они сами превращаются в источники ионизирующего излучения. Всем известные «черные» анекдоты о чернобыльских грибах основаны именно на этом свойстве.

В таких случаях защита от ионизирующих излучений сводится к тому, что все потребительские продукты поддаются тщательному радиологическому изучению. В то же время на стихийных рынках всегда есть шанс купить именно знаменитые «чернобыльские грибы». Поэтому стоит воздержаться от покупок у непроверенных продавцов.

Человеческий организм склонен накапливать опасные вещества, вследствие чего происходит постепенное отравление изнутри. Неизвестно, когда именно дадут о себе знать последствия влияния этих ядов: через день, год или через поколение.

Ионизирующее излучение – излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков.

Понятие ионизирующее излучение объединяет разные по своей физической природе виды излучений. Сходство между ними состоит в том, что они обладают высокой энергией, реализуют свое биологическое действие через эффекты ионизации и последующее развитие химических реакций в биологических структурах клетки, которые могут привести к ее гибели. Ионизирующее излучение не воспринимается органами чувств человека, мы не чувствуем воздействия его на наше тело.

Важнейшими свойствами ионизирующих излучений является их проникающая способность и ионизирующее действие.

Необходимо отметить, что степень опасности того или иного вида излучения определяется его проникающей способностью.

Испускаемые частицы и электромагнитное излучение обладают энергией и импульсом и способны взаимодействовать с веществом и проникать внутрь любого объекта на определенную глубину.

Ионизирующие излучения при взаимодействии с веществами живых и неживых объектов вызывают ионизацию атомов и молекул вещества и тем самым обнаруживают химическое действие. Данное их свойство используется для обнаружения и регистрации излучений.

Ионизирующие излучения при воздействии на некоторые твердые и жидкие вещества вызывает их свечение (флуоресценцию), что также широко используется для регистрации излучений.

Кроме того, установлено, что ионизирующие излучения обладают определенным биологическим действием, например, могут вызывать изменения пространственной конфигурации белка, а следовательно нарушать его биологические функции и т.д.

Ионизирующее излучение состоит из заряженных и незаряженных частиц к которым относятся также и фотоны и подразделяется на два вида:

Корпускулярное – α , β , нейтронное;

Квантовое или электромагнитное – γ и рентгеновское.

α –излучение - это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Они в 7300 раз тяжелее β –частиц. По своей физической природе α –частицы представляют собой ядра атома гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов. Эти частицы испускаются при радиоактивном распаде некоторых элементов с атомным номером больше 92. Данные частицы вследствие своей большой массы при взаимодействии с веществом быстро теряют свою энергию.

α –излучение обладает большим ионизирующим действием (на 1см пути пробега оно образует десятки тысяч пар ионов), но проникающая способность его незначительная. Пробег α –частиц в воздухе не превышает 10см, а при облучении человека они проникают на глубину поверхностного слоя кожи. Таким образом, в случае внешнего облучения, для защиты от неблагоприятного воздействия α –частиц достаточно использовать обычную одежду или лист бумаги. Казалось бы они не представляют серьезной угрозы здоровью людей. Однако их высокая ионизирующая способность делает их весьма опасными при попадании источника внутрь организма человека с пищей, водой или воздухом. В этом случае излучения оказывают высокий разрушительный эффект вследствие поглощения их внутренними органами.

β –излучение – это поток электронов или позитронов, испускаемых при радиоактивном распаде. Ионизирующее действие этих частиц ниже, чем у α –частиц, а проникающая способность значительно больше. Длина пути пробега β – частиц зависит от их энергии. В воздухе она может составлять 3 метра и более, в воде и биологической ткани – до 2 см. Зимняя одежда защищает тело от внешнего β –излучения. Однако на открытых поверхностях кожи могут образоваться радиационные ожоги различной степени тяжести, а при попадании на хрусталик глаза может развиться лучевая катаракта. При поступлении источников β –излучения в организм происходит внутреннее облучение, способное привести к тяжелому лучевому поражению.

Нейтронное излучение представляет собой нейтральные, не несущие электрического заряда частицы. Отсутствие у этих частиц электрического заряда приводит к тому, что они непосредственно взаимодействуют с атомными ядрами, вызывая ядерные реакции. При оценке радиационной аварийной обстановки нейтронное излучение может играть существенную роль, поскольку обладает большой проникающей способностью. Характер и интенсивность нейтронно-ядерных взаимодействий, проникающая способность этих частиц зависит от энергии излучения, которая колеблется в широких пределах. Отличительной особенностью нейтронов является их способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы, что резко повышает опасность нейтронного облучения. В качестве замедлителей нейтронов используют водородсодержащие или легкие вещества: воду, углерод, парафин.

γ –излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях. По своей природе оно аналогично другим видам электромагнитных излучений – световому, ультрафиолетовому, рентгеновскому. Данное излучение обладает высокой проникающей способностью и чем короче длина волны, тем больше его проникающая способность. Пробег γ –квантов в воздухе превышает десятки и даже сотни метров. Излучение пронизывает слой свинца толщиной в несколько сантиметров и может пройти через тело человека. Основную опасность представляет как источник внешнего излучения. В качестве защиты от γ –излучения эффективно используются экраны из материала с большой атомной массой и высокой плотностью: свинца, вольфрама. Стационарные экраны изготавливают из бетона.

Рентгеновское излучение занимает спектральную область между γ – и ультрафиолетовым излучением (длина волны 10¯9 - 10¯¹² м) и образуется при работе соответствующих приборов и аппаратов. Оно обладает такими свойствами как отражение и преломление и его энергия невелика. Высокая проникающая способность сделала возможным применение его в медицине.

Организм человека поглощает энергию ионизирующих излучений, причем от количества поглощенной энергии зависит степень лучевых повреждений. На организм воздействует не вся энергия излучения, а только поглощенная энергия. Необходимо учитывать, что при одинаковом количестве поглощенной энергии α –излучение в 20 раз опаснее других видов излучений с учетом коэффициента, отражающего способность излучений повреждать ткани организма.

Острая лучевая болезнь - это полисиндромное поражение организма, связанное с внешним кратковременным относительно равномерным воздействием ионизирующего излучения на весь организм или большую его часть в дозе превышающей 1 Гр при обязательном наличии признаков угнетения кроветворения и ограничении времени реализации основных патологических сдвигов сроком в 2 - 3 месяца.

Радиационные поражения в зависимости от вида и энергии испускаемых ионизирующих излучений, а также мощности дозы и распределения ее в объеме тела человека могут существенно различаться по своему патогенезу и клинической картине.

· В случае однократного облучения в дозе 0,25 Гр при обычном клиническом исследовании заметных отклонений не обнаруживается.

· При облучении в дозе 0,25-0,75 Гр могут быть отмечены нерезкие изменения в картине крови, нейрососудистой регуляции, возникающие на 5-8-й неделе от момента облучения.

· Облучение в дозе 1-10 Гр вызывает типичные формы ОЛБ с ведущим в ее патогенезе нарушением кроветворения.

· Облучение в дозе 10-20 Гр приводит к развитию кишечной формы со смертельным исходом на 10-14-й день.

· При облучении человека в дозе 20-80 Гр смерть наступает на 5-7-й день при нарастающей азотемии (токсемическая форма).

· Прямое раннее повреждение нервной системы развивается при облучении в дозе более 80 Гр. Смертельный исход при нервной (острейшей) форме возможен в первые же часы или дни после облучения.