Страница 6 из 13
Рис. 2.2 Приборы для измерения радиации. 1-радонометр РРА-01 м, 2-сцинцилляционный радиометр СРП-68, 3-спектрометр РКП-305 (радий, торий, калий-40). Фото автора
Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся они вне организма или внутри его (в результате попадания с воздухом, водой, пищей). Повреждения, вызванные в живом организме излучением, будут тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям. Количество такой переданной энергии организму и называется ДОЗОЙ.
Количество энергии излучения, поглощённое единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется ПОГЛОЩЁННОЙ ДОЗОЙ. В радиационной биологии долгое время для измерения поглощённой дозы излучения (при которой 1 грамм живого вещества поглощает энергию, равную 105 Дж) использовался РАД. В системе Си поглощённая доза измеряется в Греях (Гр), 1 Гр = 1 Дж/кг. Эти две единицы измерения поглощённой дозы продолжают существовать параллельно (1 рад = 0,01 Гр или 1 Гр = 100 рад).
Выше отмечалось, что при равной поглощённой дозе альфа-, бета-, гамма-излучения имеют разную степень опасности (воздействия) для организма. Перерасчёт доз с учётом коэффициента опасности вида излучения даёт нам так называемую ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ДОЗУ. Ранее она измерялась в бэрах, а в системе Си измеряется в зивертах (Зв). Один Зв соответствует эквивалентной поглощённой дозе в 1 Дж/кг. В практике чаще используется тысячная доля Зиверта – миллизиверт (мЗв) – или сотая – сантизиверт (сЗв). И бэр, и Зв также продолжают параллельно применяться (1 бэр = 1 сЗв = 0,01 Зв или 1 Зв = 100 бэр).
Но эквивалентная доза облучения также не является универсальной для оценки воздействия на организм, так как одни части тела, органы, ткани более чувствительны, чем другие (например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака лёгких или молочной железы более вероятно, чем щитовидной). В связи с этим эквивалентные дозы облучения органов и тканей необходимо учитывать с разными коэффициентами. Умножив эквивалентную дозу на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получаем ЭФФЕКТИВНУЮ ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ДОЗУ, отражающую суммарный эффект облучения для всего организма (она также измеряется в бэрах или зивертах).
Именно по суммарной (накопленной) эффективной эквивалентной дозе законодательством Российской Федерации установлены критерии, по которым осуществляется социально-медицинская реабилитация пострадавшего от ядерных взрывов или аварий населения.
Эти три понятия определяют только индивидуальные получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, получаемые группой людей, мы получаем КОЛЛЕКТИВНУЮ ЭФФЕКТИВНУЮ ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ДОЗУ, которая измеряется в человеко-зивертах (чел/Зв).
Многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными в отдалённом будущем. Тогда эффективная коллективная эквивалентная доза, которую получат многие поколения людей от радиоактивного вещества за всё время его существования, будет называться ОЖИДАЕМОЙ (полной) эффективной коллективной эквивалентной дозой.
Кроме того, существует ещё понятие ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗНАЧИМОЙ ДОЗЫ (ГЗД), т. е. дозы, при получении которой каждым членом популяции можно ожидать такого же общего генетического ущерба для популяции, как и при получении реальных доз различными людьми [32]. Поэтому в настоящее время подлежат строгому индивидуальному учету дозы, получаемые при медицинских обследованиях.
Уровни загрязнения территорий оцениваются в кюри на 1 квадратный километр (Ки/км2) или в беккерелях на 1 метр квадратный (1 Бк/м2). Загрязнение атмосферного воздуха, материалов, продуктов питания, жидкостей – в кюри или беккерелях на метр кубический, килограмм (реже на грамм), литр.
Понятие «суммарная бета-активность атмосферных выпадений» (аэрозолей, почв, растительности) включает в себя сумму гамма– и бета-излучающих нуклидов в одной среде. Иногда это же понятие употребляется как «плотность радиоактивных выпадений», а иногда упрощается даже до «бетаактивности выпадений».
Переход от старых единиц (Ки) к новым (Бк) приводит к цифрам со многими нулями, поэтому для упрощения используется приставка-множитель:
– с (санти) – 10–2, м (милли) – 10–3, мк (микро) – 10–6, н (нано) – 10–9, п (пико) – 10–12;
– Э (экса) – 1018, П (пета) – 1015, Т (тера) – 1012, Г (гига) – 109, М (мега) – 106, к(кило) – 103.
Для удобства восприятия ниже приводим соотношения между старыми и новыми единицами радиоактивности. Кюри (Ки) постепенно заменяется беккерелем (Бк), рад – греем (Гр), бэр – Зивертом (Зв).
1 Ки – 3,7 х К)10 Бк (расп/сек), 1 рад – 0,01 Гр = 1 сГр, 1 мрад = 10 мкГр = 10 3 сГр; 1 бэр = 0,01 Зв = 1 сЗв; 1 мбэр = 10 мкЗв = 103 сЗв, 1 Р = 0,8 бэр = 0,8 сЗв = 0,87 рад = 0,87 сГр (для воздуха). Коэффициент перехода от дозы в воздухе к дозе в биологической ткани Д/Д = 1,09.
При пересчёте экспозиционной дозы в эквивалентную можно использовать энергетические эквиваленты: для воздуха 1 Р = 87,3 эрг/г, для любого вещества 1 рад = 100 эрг/г.
Для пересчёта некоторых единиц, встречающихся по тексту и рисункам книги:
– 1015 Ки/м3 = 1018 Ки/л = 3,7 х Ю5 Бк/м3;
– 1 Ки/км2–1 мкКи/м2 = 37 кБк/м2; 1 мКи/км2 = 37 Бк/м2;
– 1012 Ки/л = 37 Бк/м3 = 37 мБк/л.
2.4. Влияние радиоактивного загрязнения на живые организмы
Известно, что при радиационном облучении многих материалов их физические свойства изменяются.
Ионизирующая радиация в биосфере несёт потенциальную опасность патологических (в том числе летальных) и зародышевых последствий.
Сильные дозы радиации способны изменять различные свойства живой клетки или приводить её к гибели. Слабые дозы могут переноситься без каких-либо видимых нарушений, но вызвать необратимые процессы в структуре ДНК (мутации).
Воздействие радиоактивных изотопов на живой организм можно проиллюстрировать на примере наиболее опасных из них – стронция-90 и цезия-137, которые сходны по своим химическим свойствам с кальцием и калием. Стронций-90 проникает в костную ткань, а цезий-137 накапливается в мышечных тканях, замещая, соответственно, кальций и калий. Кроме того, стронций-90 и цезий-137 быстро усваиваются растениями и по пищевым цепям переходят в организм человека. Иод-131 накапливается в щитовидной железе, что приводит к учащённым случаям её рака. Воздействие ионизирующей радиации на человека представлено в табл. 2.3 [53].
Таблица 2.3
Чувствительность живых существ к облучению тем больше, чем выше уровень их развития и чем сложнее их организм.
Франсуа Рамад [49] определяет летальную дозу как дозу, которая вызывает гибель 50 % особей рассматриваемой популяции через определённый промежуток времени (ЛД50). При единичном (разовом) облучении для бактерий ЛД50 имеет значение порядка миллиона рад, для зелёных растений – несколько сотен тысяч, для членистоногих – около 5000 рад, для млекопитающих – несколько сотен рад. Рекордом для животного мира по исключительно высокой сопротивляемости к ионизирующей радиации с ЛД50, равной 150 000 рад, является скорпион и некоторые чешуекрылые.
Облучение приводит к уменьшению или полной потере животными и человеком способности вырабатывать антитела, ослабляется естественный иммунитет (явление, используемое хирургией для того, чтобы избежать отторжения пересаженного органа). Малые дозы облучения приводят к снижению сопротивляемости к инсектицидам у насекомых. Действие радиации усиливается многими факторами, прямо не связанными с радиацией, но увеличивающими вероятность заболевания другими болезнями.