Медико-санитарные последствия радиационных аварий на АЭС

Типы, классы и фазы радиационных аварий

Мы живем в эпоху стремительного развития атомной энергетики, все более возрастающих масштабов использования радиоактивных веществ и источников ионизирующих излучений в промышленности, медицине, сельском хозяйстве и на транспорте.

В Украине действуют 4 атомные электростанции (Запорожская, Ровенская, Хмельницкая и Южноукраинская) с 15 энергетическими реакторами, 2 научно-исследовательских ядерных реактора и более 8000 предприятий, организаций и учреждений, которые используют в производстве, научно-исследовательской работе, в медицинской практике радиоактивные вещества и источники ионизирующих излучений.

Кроме этого, Чернобыльская атомная электростанция по-прежнему несет некоторую угрозу возникновения аварийной ситуации.

Для территории Украины трансграничную потенциальную опасность при авариях на АЭС с выбросом радиоактивных веществ представляют Курская АЭС, а также АЭС, расположенные на территории Болгарии, Венгрии, Словакии и Чехии.

По данным различных источников, большинство радиационных аварий происходит при эксплуатации радиоизотопных приборов (около 60 %), в научно-исследовательских институтах (более 20 %), при эксплуатации дефектоскопических установок (более 10 %) и в медицине (около 10 %).

При этом основными причинами аварий являются: нарушения хранения, транспортировки (более 60 %) и технологии работ с источниками (более 30 %).

В связи с этим предупреждение радиационных аварий должно стать по-вседневной заботой администраций предприятий, организаций и учреждений, где ведется эксплуатация оборудования, действие которого основано на использовании источников ионизирующего излучения.

1. Аварии на атомных электростанциях

Ядерная энергетика является одним из наиболее потенциально опасных способов получения энергии из всех до сих пор известных человечеству, поэтому при строительстве АЭС особое внимание уделяется решению вопросов обеспечения безопасности при возникновении аварийных ситуаций, исключить которые, как и в любой области человеческой деятельности, полностью невозможно.

Необходимо отметить, что еще до сих пор у некоторых людей бытует мнение, что максимально возможная авария ядерного реактора подобна атомному взрыву.

Авария ядерного реактора — это выброс из реактора в окружающую среду значительного количества радиоактивных веществ, которые могут создать для персонала АЭС и населения опасность облучения в дозах, превышающих нормативы, установленные Нормами радиационной безопасности Украины (НРБУ-97).

По масштабу различают 2 класса радиационных аварий на АЭС, которые отличаются размером загрязненной территории, а также численностью пострадавшего персонала и населения.

К классу промышленных относятся такие радиационные аварии, последствия которых не распространяются за пределы производственных помещений и санитарно-защитной зоны АЭС, а аварийному облучению подвергается только персонал станции.

К классу коммунальных относятся радиационные аварии, последствия которых не ограничиваются помещениями и территорией АЭС, а распространяются на окружающие территории, где проживает население, которое реально или потенциально подвергается облучению. Эти аварии подразде-ляются:

на локальные, если в зоне аварии проживает население численностью до 10 тысяч человек;

региональные, при которых в зоне аварии оказываются территории нескольких населенных пунктов, одного или нескольких административных районов и даже областей с общей численностью вовлеченного в аварию населения более 10 тысяч человек;

глобальные, при которых вовлекается значительная часть территории страны и ее населения.

По критериям оценки тяжести и опасности различают семь уровней радиационной аварии на АЭС (табл. 1).

Таблица 1. Шкала МАГАТЭ оценки тяжести и опасности аварий на АЭС Уровень аварии Наименование Критерий 7 Глобальная авария Большой выброс; значительный ущерб здоровью людей и окружающей среде 6 Тяжелая авария Значительный выброс; полная реализация планов мероприятий по защите персонала и населения на ограниченной территории; значительное повреждение активной зоны 5 Авария с риском для окружающей среды Ограниченный выброс; частичная реализация планов мероприятий по защите персонала и населения на ограниченной территории 4 Авария в пределах АЭС Небольшой выброс; облучение населения в установленных пределах дозы; частичное повреждение активной зоны; существенное воздействие на здоровье персонала 3 Серьезное происшествие Небольшой выброс; облучение населения ниже установленных пределов дозы; большое загрязнение; переоблучение персонала 2 Происшествие средней тяжести Событие с потенциальными последствиями для безопасности 1 Незначительное происшествие Отклонение от разрешенных границ функционирования реактора 0 Ниже шкалы Не влияет на безопасность

Под радиационной обстановкой при авариях на АЭС понимают масштабы и степень радиоактивного загрязнения местности, которые влияют на жизнедеятельность населения, ведение спасательных и неотложных аварийно- восстановительных работ.

Прогнозирование и оценка радиационной обстановки проводится с учетом класса аварии, типа и электрической мощности реактора, класса стойкости атмосферы (стратификации), а также направления и скорости ветра в приземном слое воздуха.

Степень радиационной опасности для населения при аварии на АЭС обусловливается также количеством и радионуклидным составом выброшенных во внешнюю среду радиоактивных веществ, расстоянием от источника выброса до населенных пунктов, характером их застройки и плотностью населения, сезоном года, характером сельскохозяйственного использования территории,

Таблица 2. Радиационная характеристика зон радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС Наименование зоны облучения Ин-декс зоны Доза облучения за первый год после аварии (рад) Мощность дозы через 1 час после аварии На внешней границе На вну-тренней границе В сере-дине зоны На внешней границе На

внутренней границе Радиационной опасности М 5 50 16 14

мрад/час 140 мрад/час Умеренного загрязнения А 50 500 160 140 мрад/час 1400 мрад/час Сильного загрязнения Б 500 1500 866 1,4

рад/час 4,2 рад/час Опасного загрязнения В 1500 5000 2740 4,2 рад/час — Очень опасного загрязнения Г 5000 — 9000 14 рад/час —

водоснабжения и питания населения, возможностями по эвакуации населения и осуществлению других защитных мероприятий.

При аварии ядерного реактора с выбросом в атмосферу радиоактивных веществ возможны следующие пути воздействия радиационных факторов на на-селение:

внешнее гамма-облучение при прохождении радиоактивного облака;

внутреннее облучение за счет вдыхания радиоактивных аэрозолей (ингаляционная опасность);

контактное облучение при радиоактивном загрязнении кожных покровов и одежды;

общее внешнее гамма-облучение людей от радиоактивных веществ, осевших на поверхность земли и местные объекты (здания, сооружения и т.д.);

внутреннее облучение в результате потребления населением продуктов питания и воды, загрязненных радиоактивными веществами.

При прогнозе радиационных последствий и планировании мер по защите населения следует выделять три фазы протекания аварии.

Ранняя фаза, от начала аварии до момента прекращения выброса радиоактивных веществ в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности.

Средняя фаза, от момента завершения формирования радиоактивного следа до принятия всех мер по защите населения. Длительность средней фазы может быть от нескольких дней до года после возникновения аварии. В средней фазе источником внешнего облучения являются радиоактивные вещества, осевшие из облака на поверхность земли, зданий, сооружений и сформировавшие радиоактивный след. Внутрь организма радиоактивные ве-щества поступают в основном при употреблении загрязненных продуктов пи-тания и воды.

3) Поздняя фаза длится до исчезновения необходимости в выполнении защитных мероприятий. Фаза заканчивается с отменой всех ограничений на жизнедеятельность населения на загрязненной территории. В поздней фазе источник внешнего и внутреннего облучения тот же, что и в средней фазе.

Аварии иа хранилищах радиоактивных отходов

Наиболее опасными являются аварийные выбросы, приводящие к радиоак-тивному загрязнению обширных территорий и вызывающие необходимость широкомасштабного вмешательства. Подобный аварийный выброс произошел в 1957 г. на НПО «Маяк» (Челябинская область РФ), где в результате теплового взрыва 70-80 тонн высокоактивных отходов с активностью около 2 млн Ки было выброшено и рассеяно по территории Челябинской, Свердловской и Тюменской областей.

Аварийная ситуация при глубинном захоронении жидких радиоактивных отходов в подземные горизонты возможна при внезапном разрушении оголовка скважины, находящегося под давлением. Последствия такой аварийной ситуации проявляются, как правило, в загрязнении ограниченного участка территории в пределах санитарно-защитной зоны.

В случае размыва и растворения пород пласта-коллектора агрессивными компонентами радиоактивных отходов, например кислотами, увеличивается пористость пород, что может приводить к утечке газообразных радиоактивных отходов и попаданию их в грунтовые воды.

Аварии на радиохимическом производстве

Радионуклидный состав и величина аварийного выброса существенно зависят от технологического процесса радиохимического производства.

Многообразие химических форм, в которых радиоактивные продукты могут попадать в окружающую среду, и наличие в выбросе высокотоксичных соединений требует дифференцированного подхода к оценке последствий аварии на радиохимическом производстве, даже если по величине радиоактивного выброса авария не рассматривается как тяжелая.

6 апреля 1993 г.

Аварии с радионуклидными источниками (РНИ)

В промышленности, газо- и нефтедобыче, строительстве, в исследова-тельских и медицинских учреждениях эксплуатируется значительное количе-ство различных РНИ. Аварии с РНИ могут происходить без их разгерметиза-ции и с разгерметизацией. Характер радиационного воздействия определяет-ся видом РНИ, пространственными и временными условиями облучения. При аварии с ампулированным источником характерным является переоблучение ограниченного числа лиц, имевших непосредственный контакт с РНИ, с пре-обладающей клиникой общего неравномерного облучения и местного (ло-кального) радиационного поражения отдельных органов и тканей. В случае разгерметизации РНИ возможно радиоактивное загрязнение значительной территории.

Особенностью аварии, связанной с утратой РНИ, является возможность несвоевременного установления факта аварии. Часто подобные аварии носят «скрытый» характер и, к сожалению, устанавливаются после регистрации радиационного поражения у лиц, имевших контакт с РНИ.

В июне 1987 г. в результате разрушения защиты высокоактивного РНИ в г. Гойяния (Бразилия) пострадало более 250 человек. У 17 человек возникли различные проявления острой лучевой болезни.

Аварии с ядерными боеприпасами

Украина приняла доктрину отказа от ядерного оружия, но в воздушном пространстве и при его транспортировке возможны такие аварии, как это произошло в 1966 году на юго-восточном побережье Испании. Американский бомбардировщик В-52 с четырьмя ядерными боеприпасами при дозаправке в воздушном пространстве потерпел аварию. Причем у двух из трех ядерных боеприпасов, упавших на поверхность земли, произошел взрыв обычного взрывчатого вещества с диспергированием делящегося материала 239Ри с площадью загрязнения территории радиоактивными веществами более 2,5 км2.

Аварии на космических аппаратах

На космических аппаратах потенциальная радиационная опасность обусловлена наличием на их борту:

радиоактивных изотопов в генераторах электрической и тепловой энергии, в различных контрольно-измерительных приборах и системах;

ядерных бортовых электроэнергетических установок;

ядерных установок в качестве двигательных систем.

Радиационные аварии возможны на различных этапах: предпусковом периоде, выведении на орбиту, стадии полета и возвращения в атмосферу.

Аварии при перевозке радиоактивных материалов

Транспортирование радиоактивных материалов регламентируется нормативно-правовыми документами безопасной транспортировки наземным транспортом.

При перевозке радиоактивные вещества помещают в специальные транспортные упаковочные комплекты, которые транспортируются специальными автомобилями или железнодорожным транспортом.

По степени тяжести последствий различают следующие основные типы транспортных радиационных аварий:

авария, при которой упаковочный комплект не получил видимых повреждений или имеет незначительные повреждения, связанные с нарушением креплений;

авария, при которой упаковочный комплект получил значительные механические повреждения или попал в очаг пожара, но выход радиоактивных веществ не превышает пределов, установленных нормативными документами;

авария, при которой упаковки полностью разрушены механическим, тепловым или иным воздействием и выход радиоактивных веществ превышает регламентированные пределы и не контролируется.

8.

Различают такие радиационные аварии на судовых ядерно-энергетических установках:

на атомных подводных лодках;

на надводных кораблях (судах);

на объектах базирования, ремонта и демонтажа ЯЭУ.

Особенностями, определяющими специфику аварии на судах, являются:

замкнутость объема корабля;

возникающая опасность для жизнеспособности корабля;

необходимость в большинстве случаев немедленного устранения последствий и причин аварии в условиях радиоактивного загрязнения;

возможность наличия на борту ядерного оружия.

Физические основы радиации

Главным объектом исследования ученых был сам атом, вернее, его строение. Мы знаем, что атом похож на Солнечную систему в миниатюре: вокруг крошеч-ного ядра движутся по орбитам «планеты» — электроны. Размеры ядра в сто тысяч раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе всего атома. Ядро, как правило, состоит из нескольких более мелких частиц, которые плотно сцеплены друг с другом (рис. 1).

Некоторые из этих частиц имеют положительный заряд и называются протонами. Число протонов в ядре и определяет, к какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, атом кислорода — 8, урана — 92. В каждом атоме число электронов в точности равно числу протонов в ядре; каждый электрон несет отрицательный заряд, равный по абсолютной величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален.

В ядре, как правило, присутствуют и частицы другого типа, называемые нейтронами, поскольку они электрически нейтральны. Ядра атомов одного и

Рисунок 1. Атом

Примечание: а электрон; б протон; в нейтрон.

того же элемента всегда содержат одно и то же число протонов, но число нейтронов в них может быть разным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента, называемым изотопами данного элемента. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывается число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов; в уране-235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу нуклидов.

Некоторые нуклиды стабильны, т.е. в отсутствие внешнего воздействия ни-когда не претерпевают никаких превращений. Большинство же нуклидов не-стабильны, они все время превращаются в другие нуклиды. В качестве примера возьмем хотя бы атом урана-238, в ядре которого протоны и нейтроны едва удерживаются вместе силами сцепления. Время от времени из него вырывается компактная группа из четырех частиц: двух протонов и двух нейтронов (а- частица), и уран-238 превращается таким образом в торий-234, в ядре которого содержатся 90 протонов и 144 нейтрона. Но торий-234 также нестабилен. Его превращение происходит, однако, не так, как в предыдущем случае: один из его нейтронов превращается в протон, и торий-234 превращается в протак- тиний-234, в ядре которого содержатся 91 протон и 143 нейтрона. Эта метаморфоза, произошедшая в ядре, сказывается и на движущихся по своим орбитам электронах: один из них становится неспаренным и вылетает из атома. Вид Нуклид излучения

Период полураспада Уран-238 4,47 млрд лет

Торий-234 24,1 суток

Протактиний-234 1,17 минуты Уран-234 245 ООО лет 8 ООО лет

1 600 лет

Торий-230 Ради й-226 Радон-222 3,823 суток

Полоний-218 3,05 минуты Свинец-214

Висмут-214

26,8 минуты 19,7 минуты Полоний-214 0,000164 секунды

Свинец-210 22,3 года

Висмут-210 5,01 суток

Полоний-210 138,4 суток

Свинец-206 Стабильный

Рисунок 2. Радиоактивный распад ядер Протактиний очень нестабилен, и ему требуется совсем немного времени на превращение. Далее следуют иные превращения, сопровождаемые излучениями, и вся эта цепочка в конце концов оканчивается стабильным нуклидом свинца (рис. 2). Разумеется, существует много таких цепочек самопроизвольных превращений (распадов) разных нуклидов по разным схемам превращений и их комбинациям.

Биологическое действие ионизирующих излучений и их величины

Ионизирующими излучениями называют такие излучения, которые при прохождении через вещество, в том числе и ткани организма, вызывают ионизацию и возбуждение атомов и молекул среды, образуя ионы — частицы с по-ложительным или отрицательным электрическим зарядом. Источниками этих излучений могут быть как радиоактивные вещества, так и специальные устройства (рентгеновские установки, ускорители и др.), способные при определенных условиях испускать ионизирующие излучения. Свойство радионуклидов самопроизвольно превращаться в атомы других элементов, испуская при этом ионизирующее излучение, называется радиоактивностью.

Механизм действия ионизирующих излучений на организм объясняется повреждающим воздействием на клетки, в результате чего нарушается их функция, что приводит к нарушению жизнедеятельности организма, а иногда и к его гибели.

Различают два пути воздействия ионизирующего излучения на клетки: прямой, при котором энергия излучения поглощается непосредственно в самих макромолекулах, и косвенный, при котором энергия излучения поглощается водой и другими низкомолекулярными соединениями клетки, а макромолекулы повреждаются продуктами радиолиза.

Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод; вода под действием излучения расщепляется на водород (Н) и гидро- ксильную группу (ОН), которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный окисел НО2 и перекись водорода Н2О2. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее.

Доля повреждаемых при облучении макромолекул зависит от дозы ионизирующего излучения, и даже при больших дозах она очень мала из-за многочисленности молекул каждого вида. В то же время даже при небольших дозах происходит нарушение свойств и функций клеток — проницаемости мембран, ионного состава и др. Однако большинство наблюдаемых изменений являются временными и не вызывают гибели клетки.

Исключением является только молекула ДНК, ионизация которой может привести к потере клеткой основной ее функции — функции деления, что приводит к репродуктивной гибели клетки. Помимо летальных последствий ионизирующее излучение, воздействуя на генетический аппарат клетки, вызывает

различные мутации. Эти нарушения могут проявляться как сразу после облучения, так и в отдаленное время, передаваясь по наследству и вызывая в организме генетические уродства и злокачественные опухоли.

Излучения разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организ м, что объясняется разной их ионизирующей способностью.

Альфа-излучение — ионизирующее излучение, состоящее из положительно заряженных альфа-частиц (ядра гелия), испускаемых при ядерных превращениях. Это излучение обладает наибольшей ионизирующей способностью. На одном сантиметре пути такая частица способна создать 30 000 пар ионов (линейная плотность ионизации), но их энергия вследствие высокой ионизации быстро уменьшается. Поэтому альфа-излучение не способно проникнуть через наружный слой кожи и не представляет опасности для человека до тех пор, пока не попадет внутрь организма или через раневую поверхность (рис. 3).

Бета-излучение — это поток бета-частиц (отрицательно заряженных электронов) с непрерывным энергетическим спектром. Бета-частица на пути своего движения реже сталкивается с нейтральными молекулами, поэтому их ионизи-рующая способность меньше, чем у альфа-излучения (100-300 пар ионов). Потеря же энергии при этом происходит медленнее, а проникающая способность в ткани организма больше (1-2 см). Бета-излучение опасно для человека, особенно при попадании радиоактивных веществ на кожу или внутрь организма.

Гамма-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях. Гамма-излучение обладает сравнительно небольшой ионизирующей активностью (2-3 пары ионов), но в силу очень высокой проникающей способности представляет большую опасность для человека.

Альфа- частица

Бета- частица

Бумага Человек Металл

Гамма- кванты

Рисунок 3

Величина, характеризующая число радиоактивных распадов в единицу времени, называется активностью радионуклида. В системе СИ единицей

измерения активности является беккерель (Бк). Внесистемная единица — кюри (Ки); 1 Ки = 3,7 х 1010с-1.

Основной величиной для оценки радиационного эффекта, в частности ра-диобиологического, в дозиметрии ионизирующих излучений в настоящее время является поглощенная доза — количество энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества. Единица измерения поглощенной дозы в системе СИ — грей (Гр); 1 Гр = 1 Дж/кг вещества. Внесистемная единица — рад, который равен 0,01 Гр.

Поскольку различные виды облучения, как уже говорилось выше, обладают различной ионизирующей способностью, существует понятие эквивалентная доза, которая характеризуется поглощенной дозой, умноженной на коэффициент качества излучения. Для альфа-излучения этот коэффициент — 20, а для бета- и гамма-излучения — 1. Единицей измерения эквивалентной дозы в системе СИ служит зиверт (Зв) — доза любого вида ионизирующего излучения, которая производит такое же биологическое действие, как и доза рентгеновского или гамма-излучения в 1 Гр. Внесистемная единица измерения эквивалентной дозы — бэр, который равен 0,01 Зв.

Для количественной оценки внешнего рентгеновского или гамма-излучения служит экспозиционная доза излучения, которая измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей измерения экспозиционной дозы является рентген (Р), который соответствует 2,58 х 10-4 Кл/кг.

В связи с тем что облучение человека, как правило, является неравномерным как по площади, так и по глубине, введено понятие эффективной дозы, которая позволяет учитывать риск облучения всего организма в возникновении отдаленных последствий. Для каждого органа и ткани рассчитан тканевой коэффициент (тканевой фактор), который учитывает радиационную чувствительность этого органа по отношению к радиационной чувствительности всего тела (табл. 3). Эффективная доза измеряется в зивертах.

Доза эффективная коллективная — величина, используемая для оценки полного ущерба от отдаленных стохастических эффектов при воздействии из-лучения на группу людей, численно равная сумме средних эффективных доз в каждой облученной подгруппе на число людей в этой подгруппе. Единица измерения — чел. х Зв.

Используемые величины и единицы ионизирующих излучений представлены в табл. 4.

Источники радиоактивного облучения человека

Все живое на Земле находится под непрерывным воздействием ионизирующих излучений. Нужно различать два компонента радиационного фона: естественный фон и порожденный деятельностью человека — техногенный фон.

Человек постоянно подвергается воздействию естественного радиационного фона, который обусловлен космическим излучением и природными

Таблица 3. Тканевой коэффициент Орган Относительный вклад органов в полный ущерб Яичники 0,20 Красный костный мозг 0,12 Желудок 0,12 Легкие 0,12 Кишечник 0,12 Щитовидная железа 0,05 Пищевод 0,05 Мочевой пузырь 0,05 Молочные железы 0,05 Печень 0,05 Поверхности костей 0,01 Кожа 0,01 Остальные органы 0,05

Таблица 4. Величины и единицы ионизирующих излучений

Физические величины и их символы СИ Внесистемные Соотношение единиц Активность, С Бк — беккерель Ки — кюри 1 Бк = 1 распад/с Поглощенная доза, Д Гр — грей Рад — рад 1 Гр = 100 рад Эквивалентная доза, Н Зв — зиверт Бэр — бэр 1 рад = 10 2 Гр 1 3в = 100 бэр Экспозиционная доза, Х Кл/кг — кулон на 1 кг Р — рентген 1 Бэр =102 Зв

радиоактивными веществами, содержащимися в земле, воде, воздухе и всей биосфере.

Величина радиационного фона формируется космическим излучением и зависит от географической широты, местности и высоты над уровнем моря. Учитывая то, что космические лучи, являясь заряженными частицами, отклоняются и притягиваются больше к северному и южному полюсам, излучение в этих областях значительно больше. Кроме этого, надо учитывать, что атмосфера является своеобразным экраном, который значительно уменьшает про-никновение космических лучей.

Наибольшая часть дозы излучения от земных источников формируется радоном, который, высвобождаясь из земной коры и строительных материалов (гранита, железобетона и др.), может проникать в помещения и при недостаточной вентиляции накапливаться в них.

Радон — это невидимый, без запаха и вкуса газ, который в 7,5 раза тяжелее воздуха. Следует учитывать то, что вода из некоторых источников, особенно артезианских скважин, содержит много радона и вдыхание паров воды с высокой его концентрацией (в ванной комнате) представляет большую опасность. Установлено, что если в жилой комнате количество радона взять за единицу, то на кухне его будет 12-14 единиц (за счет сжигания природного газа), а в ванной комнате 35-40 единиц. Для уменьшения концентрации радона, снижения доз облучения, учитывая то, что радон тяжелее воздуха, рекомендуется регулярно проветривать помещения.

Увеличение радиоактивного фона, выходящее за пределы естественных природных колебаний, может приводить к неблагоприятным влияниям на человека, повышая риск развития генетических нарушений и злокачественных новообразований.

При естественном фоне, который характерен для Украины (10-30 мкР/ч), человек за год может получить дозу 0,1-0,3 бэр.

Техногенный фон обусловливается работой АЭС, урановых рудников, использованием радиоизотопов в промышленности, строительстве и медицине. Среднегодовая доза облучения человека за счет техногенного фона составляет примерно 2-3 мЗв (0,2-0,3 бэр).

Таким образом, за счет естественного и техногенного фона средняя годовая доза облучения человека составляет приблизительно 3-6 мЗв (0,3-0,6 бэр) в год.

Радиобиологические эффекты ионизирующих излучений

К основным особенностям биологического действия ионизирующего излучения относятся:

отсутствие субъективных ощущений и объективных изменений в момент контакта с излучением;

наличие скрытого периода действия;

несоответствие между тяжестью острой лучевой болезни и ничтожным количеством первично пораженных клеток;

суммирование малых доз;

генетический эффект (действие на потомство);

различная радиочувствительность органов (наиболее чувствительна, хотя и менее радиопоражена, нервная система, затем органы живота, таза, грудной клетки);

высокая эффективность поглощенной энергии;

тяжесть облучения зависит от времени получения суммарной дозы (однократное облучение в большой дозе вызывает более выраженные последствия, чем получение этой же дозы фракционно);

влияние на развитие лучевого поражения обменных факторов (при снижении обменных процессов, особенно окислительных, перед облучением или во время него уменьшается его биологический эффект).

Структура радиационных аварийных поражений представлена следующими основными формами заболеваний:

острая лучевая болезнь от сочетанного внешнего у-, Р-излучения (у-ней- тронного) и внутреннего облучения;

острая лучевая болезнь от крайне неравномерного воздействия и у-излу- чения;

местные радиационные поражения (у, в);

лучевые реакции;

лучевая болезнь от внутреннего облучения;

хроническая лучевая болезнь от сочетанного облучения.

Среди эффектов, возникающих после облучения и тесно связанных с его дозой, различают два вида: соматические и наследственные. Соматические наблюдаются у самого облученного, а наследственные — у его потомков.

Соматические эффекты могут быть двух видов: детерминированные (ранее называвшиеся нестохастическими) и стохастические (вероятностные).

Соматодетерминированные проявления облучения зависят от индиви-дуальной дозы облучения и имеют пороговый характер, то есть они неизбежно возникают у данного индивидуума при достижении дозы облучения определенного порогового уровня. К ним относятся острая или хроническая лучевая болезнь, местные радиационные поражения, алопеция (в отечественной литературе часто используется термин «эпиляция»), катаракта, гипоплазия щитовидной железы (при инкорпорации радиоактивного йода) и другие.

Соматостохастические эффекты относятся к поздним, более отдаленным проявлениям облучения. Среди них различают новообразования, возникающие у облученных, и наследственные дефекты — у их потомков.

Наиболее характерными стохастическими заболеваниями, возникающими после облучения, являются лейкозы.

Кроме лейкозов, облучение индуцирует развитие злокачественных новообразований в различных органах.

Генетические нарушения проявляются изменениями двух типов:

изменениями числа или структуры хромосом;

мутациями в самих генах.

Генные мутации ведут к гибели зиготы, что приводит к ранней смерти эмбрионов, спонтанным выкидышам, мертворождениям, порокам развития и на-следственным заболеваниям. Мутации передаются из поколения в поколение и могут быть причиной соматических нарушений.

Ярким проявлением действия ионизирующих излучений является лучевая болезнь. Закономерности развития лучевой болезни определяются величиной и мощностью дозы ионизирующего излучения, зависят от распределения по-глощенной энергии излучения в организме и радиочувствительности его органов, тканей и систем. Степень тяжести лучевой болезни неодинакова в зависимости от того, был ли облучен весь организм (общее облучение) или его отдельные участки (локальное облучение); однократно или многократно (хроническое облучение); с интервалами по времени (дробное облучение) или без них. Человек легче переносит локальное облучение серией небольших доз, чем ту же дозу, полученную при общем и однократном облучении. Имеет значение и способ облучения — внешнее или внутреннее.

Различают два основных вида лучевой болезни: острая, вызываемая крат-ковременным облучением в больших дозах, и хроническая, возникающая при продолжительном облучении и относительно невысоких дозах.

Острая лучевая болезнь (ОЛБ) в ее типичной форме развивается при внешнем, общем, относительно равномерном и однократном облучении организма рентгеновским или гамма-излучением в дозе, превышающей 1 Гр, при сравни-тельно непродолжительном воздействии (от нескольких минут до нескольких дней).

Характерной особенностью острого лучевого поражения является периодичность и фазность его развития по времени. Различают четыре периода в течении острой лучевой болезни: формирования, восстановления, отдаленных последствий и исхода.

Периодичность протекания острой лучевой болезни отражает последовательность смены отдельных патологических проявлений в организме, острота которых зависит от степени тяжести болезни (легкая, средняя, тяжелая, крайне тяжелая), связанной с величиной дозы облучения.

В периоде формирования выделяют четыре фазы: первичная общая реакция; латентная, или фаза мнимого благополучия; фаза разгара болезни и фаза восстановления. Фаза общей первичной реакции характеризуется диспептиче- скими проявлениями — тошнотой, рвотой, поносом; общеклинической патологией — нарушением сознания, общей слабостью, головной болью, повышением температуры тела; гематологическими отклонениями — лимфоцитопенией, нейтрофильным лейкоцитозом, местными поражениями кожи и слизистых оболочек в местах наибольшего облучения.

После окончания первичной реакции наступает латентная фаза (фаза мнимого благополучия), в которой симптомы первичной реакции исчезают. В этот период может наблюдаться эпиляция волос, сохраняются признаки поражения кожи и слизистых оболочек.

Фаза разгара болезни характеризуется нарастанием лейко- и тромбоцито- пении и связанной с этим повышенной кровоточивостью и инфекционными осложнениями. Все клинические проявления резко нарастают. Присоединяются симптомы заболевания отдельных органов и систем, по названию которых и определяется форма лучевой болезни.

Фаза восстановления протекает медленно, в течение нескольких месяцев, в зависимости от степени тяжести болезни. Нормализуется сон и аппетит, снижается температура тела, улучшается общее самочувствие, улучшаются показатели периферической крови, начинается рост волос и т.д.

В зависимости от ткани, органа или системы, клиника которых превалирует, различают церебральную, токсическую, кишечную и костномозговую форму ОЛБ.

Церебральная форма. При облучении в дозе свыше 50 Гр возникает церебральная форма острейшей лучевой болезни. В ее патогенезе ведущая роль принадлежит поражению на молекулярном уровне клеток головного мозга и мозговых сосудов с развитием тяжелых неврологических расстройств. Смерть наступает от паралича дыхания в первые часы или первые 2-3 суток.

Токсическая, или сосудисто-токсемическая, форма. При дозах облучения в пределах 20-25 Гр развивается ОЛБ, в основе которой лежит токсико-гипо- ксическая энцефалопатия, обусловленная нарушением церебральной ликворо- гемодинамики и токсемией. При явлениях гиподинамии, прострации, затемнения сознания с развитием сопора и комы пораженные гибнут на 4-8-е сутки.

Кишечная форма. Облучение в дозе от 10 до 20 Гр ведет к развитию острейшей лучевой болезни, в клинической картине которой преобладают признаки энтерита и токсемии, обусловленные радиационным поражением кишечного эпителия, нарушением барьерной функции кишечной стенки для микрофлоры и бактериальных токсинов. Смерть наступает на 2-й неделе или в начале 3-й.

Костномозговая форма. Облучение в дозе 1-10 Гр сопровождается развитием костномозговой формы ОЛБ, которая в зависимости от величины поглощенной дозы различается по степени тяжести (табл. 5-8).

Легкая (I) степень (100-200 рад, или 1-2 Гр). Первичная реакция, если она возникла, выражена незначительно и протекает быстро. Могут быть тошнота и однократная рвота. Длительность первичной реакции не превышает одного дня, и обычно ограничивается несколькими часами. При легкой степени нет отчетливой периодизации ОЛБ. Латентный период длится 30-35 суток, а начало периода разгара определяется главным образом гематологически по снижению на 5-6-й неделе числа лейкоцитов до 1500-3000 в 1 мкл и возрастанию СОЭ до 10-25 мм/ч. При этом общее состояние больного, как правило, остается удовлетворительным. Может развиваться астенизация. Выздо-ровление наступает чаще всего без лечения.

Средняя (II) степень (200-400 рад, или 2-4 Гр). Периодизация ОЛБ выражена отчетливо. Первичная реакция длится до одних суток. Имеют место тошнота и двукратная или трехкратная рвота, общая слабость, субфебрильная температура. Латентный период 21-28 суток. Период разгара начинается либо с возникновения субфебрильной температуры, либо с появления геморрагического синдрома (может быть то и другое одновременно).

В период разгара число лейкоцитов в крови снижается до 500-1500 в 1 мкл, тромбоцитов — до 30-50 тыс./мкл, иногда развивается агранулоцитоз, повышается СОЭ до 25-40 мм/ч, возникают инфекционные осложнения, кровоточивость, умеренная алопеция, астеническое состояние. При исследовании костного мозга наблюдается гипоплазия. Больные нуждаются в специализирован-ной медицинской помощи.

Тяжелая (III) степень (400-600 рад, или 4-6 Гр). Бурная первичная реакция до 2 суток, тошнота, многократная рвота, общая слабость, субфебрильная температура, головная боль. Возможна гиперемия кожи и слизистых оболочек. Латентный период 8-17 суток С наступлением периода разгара резко ухудшается общее состояние больного. Возникают стойкая лихорадка, выраженная слабость и кровоточивость. С конца 1-й недели возможно появление отечности, гиперемии, эрозий слизистых оболочек рта и зева. Число лейкоцитов со 2-й недели снижается до 300-500 в 1 мкл, тромбоцитов — ниже 30 тыс./мкл, костный мозг опустошен, СОЭ — 40-80 мм/ч. Развиваются тяжелые инфекционные осложнения, геморрагический синдром, анемия, токсемия, выраженная тотальная алопеция. Смертельные исходы возможны с 3-й недели. Больные нуждаются в своевременном специализированном лечении.

Крайне тяжелая (IV) степень (600-1000 рад, или 6-10 Гр). Первичная реакция протекает бурно, продолжается 3-4 суток, сопровождается неукротимой рвотой и резкой слабостью, доходящей до адинамии, возможны общая кожная эритема, жидкий стул, коллапс. Скрытый период нечетко выражен, на остаточные проявления первичной реакции могут наслаиваться симптомы периода разгара, лихорадка и кровоточивость. Развиваются тяжелые инфекционные осложнения и желудочно-кишечный синдром. Смертельные исходы наступают со 2-й недели от момента поражения. Выздоровление очень не-большого числа больных возможно лишь в результате трансплантации костного мозга.

Хроническая лучевая болезнь — это общее заболевание организма, возникающее при длительном, систематическом воздействии небольших доз ионизирующего излучения (превышающих безопасные). В этих условиях происходит постепенное накопление патологических изменений в организме, и на опреде-

Таблица 5. Общая характеристика ОЛБ Показатель Степень тяжести ОЛБ !

(легкая) ІІ

(средняя) ІІІ

(тяжелая) IV (крайне тяжелая) Продолжительность первичной реакции, срок Может отсут-ствовать От 4-6 ч до 10 ч От 12 ч до 1-1,5 суток Более 2 суток Латентный период, срок Неотчет-ливый До 2 недель 1-2 недели До 1 недели,

может отсутствовать Цитопения в крови, срок На 4-5-й неделе На 3-4-й неделе Со 2-3-й недели С 1,5-2-й недели Минимальное число лейкоцитов, х109/л 1,5-2 > 1,0 < 1,0 Единичные в препарате Минимальное число тромбоцитов, х109/л 40-50 > 30 < 30 0-10

Таблица 6. Время возникновения и интенсивность рвоты при ОЛБ различной степени тяжести

Степень ОЛБ Время появления Интенсивность рвоты Облучение малой мощности Облучение большой мощности I 4-6 ч 2-4 ч Однократная II 2-4 ч 1-2 ч Повторная III 1-1,5 ч 30 мин — 1 ч Многократная IV 30-40 мин 10-20 мин Очень частая

ленном этапе (в зависимости от скорости накопления и устойчивости организма) развивается заболевание.

Клиническая картина характеризуется выраженным астеническим синдромом и умеренным снижением количества лимфоцитов и других форменных элементов крови. При внутреннем или локальном внешнем облучении течение хро-нической лучевой болезни зависит от распределения источника излучения в органах и их радиочувствительности.

Важнейшей специфической особенностью хронической лучевой болезни яв-ляются отдаленные последствия, возникающие у людей и их потомков. К ним относятся раковые заболевания и генетические нарушения.

Таблица 7. Общие симптомы первичной реакции и прогноз тяжести ОЛБ Степень ОЛБ Продолжитель-ность ПР Гипотония, мм рт.ст. Температура тела, °С Состояние сознания I Отсутствует или несколько часов Нет Нормальная Ясное II До 1 суток До 100-110 37,1-37,6 Ясное III До 2 суток До 80-100 37,8-38,2 Ясное IV Более 2-3 суток Может быть коллапс Выше 38,2; может быть озноб Может быть спутанным

Таблица 8. Классификация ОЛБ по прогнозу для выживания

Степень ОЛБ Доза, Гр Вероятность выживания I 1-2 Выживание гарантировано II 2-4 Своевременное адекватное лечение должно обеспечить выживание всех больных III 4-6 Своевременное адекватное лечение должно привести к выживанию большинства больных IV 6-10 Выживание маловероятно, но своевременное лечение может привести к выживанию части больных >10 Выживание маловероятно

В течении хронической лучевой болезни выделяют 4 нечетко разграниченных периода: начальных функциональных нарушений, собственно заболевания, восстановления и последствий.

Сроки развития хронической лучевой болезни, степень ее тяжести зависят от скорости накопления дозы излучения и индивидуальных особенностей организма. Общая закономерность при этом сводится к следующему: чем быстрее про-исходит накопление дозы излучения и чем менее устойчив к воздействию излучения организм, тем быстрее проявляется заболевание и тяжелее протекает.

Строго разграничить степени тяжести заболевания трудно, однако условно выделяют хроническую лучевую болезнь легкой (I), средней (II), тяжелой (III) и крайне тяжелой (IV) степеней.

При выполнении всех нормативных и регламентирующих мероприятий возникновение хронической лучевой болезни у лиц, которые работают с радио- нуклидными источниками, невозможно. Но в настоящее время в Украине у лиц, которые незаконно проживают на загрязненных территориях, с большой вероят-ностью возможно возникновение хронической лучевой болезни.

Эффект малых доз радиации

В отечественной и зарубежной литературе есть многочисленные сведения о клинике, диагностике и лечении острой лучевой болезни. Но сведения о последствиях хронического влияния малых доз облучения на организм человека очень ограниченны, а часто и противоречивы.

Биологическое и медицинское воздействие малых доз ионизирующего излучения является одним из наиболее сложных и наименее изученных разделов радиационной медицины. Сложность изучаемых эффектов, обусловленных действием малых доз, заключается прежде всего в трудностях оценки их поражающего действия, особенно в учете тех последствий, которые могут повлиять на состояние всего организма.

К сожалению, до сих пор у ученых нет единой точки зрения, что следует по-нимать под термином «малые дозы», поскольку они отличаются между собой в десятки, а порой и в сотни раз. Ряд специалистов в области радиационной медицины полагают, что малыми дозами следует считать диапазон от природного фона до границ допустимых уровней, поскольку можно предположить, что при малых дозах не возникает каких-либо существенных изменений здоровья человека. При этом считают, что влияние этих доз будет вызывать некоторые изменения реактивности организма и нарушения со стороны ряда систем.

Другие исследователи считают малыми дозами такие, которые близки к фоновым значениям или превышают естественный фон на 1-2 порядка.

Имеются экспериментальные данные о положительном действии малых доз радиации на рост, развитие, размножение, состояние здоровья и продолжительность жизни животных.

Однако оценка действия радиации, основанная на признании безопасности малых доз, не является преобладающей. Многие специалисты считают, что радиоактивные излучения наносят вред организму в возрастающей линейной зависимости от величины дозы, начиная с ее нулевого значения. Другими словами, сторонники этой точки зрения считают, что безопасных уровней радиоактивных излучений не существует.

В результате Чернобыльской катастрофы во многих регионах отмечается повышенный уровень радиоактивности, в результате взрослые и дети в течение всей жизни могут подвергаться хроническому облучению в малых дозах. В настоящее время существует две точки зрения на эти последствия.

Согласно одной из них, опасность от воздействия малых доз гиперболизирована: людьми движут страх, радиофобия, велика роль стресса. Заболеваемость и другие последствия статистически неотличимы от таковых в других регионах. 82. С другой стороны, многие специалисты предполагают, что наблюдаемые генетические эффекты в соматических клетках, поражение щитовидной железы, иммунодефицита, лейкозы и другие заболевания так или иначе связаны с последствиями Чернобыльской катастрофы. При этом они руководствуются общепринятой в настоящее время беспороговой линейной зависимостью.

Эффекты воздействия нерадиационных факторов

К факторам нерадиационной природы, воздействующим на организм в зоне аварии, относятся: термическая, механическая и химическая травмы; острые или хронические психоэмоциональные перегрузки; радиофобия; нарушения привычного стереотипа жизни, режима и характера питания при длительном вынужденном нахождении (проживании) в радиоактивно загрязненной местности. Нерадиационные факторы снижают устойчивость организма к действию радиации (синдром взаимного отягощения).

При комбинированных поражениях следует учитывать следующеее:

взаимное отягощение действия повреждающих факторов (радиационного, химического и других, при этом степень тяжести ОЛБ в зависимости от тяжести механических повреждений и ожогов может возрастать в 1,2-3 раза);

необходимость быстрого выделения ведущего фактора поражения (он может быть и нерадиационным) и выбора соответствующих приоритетных мероприятий при состояниях, угрожающих жизни пораженного;

в период разгара заболевания постановка диагноза ОЛБ у обожженных и раненых затруднена из-за того, что к этому времени такие симптомы, как кровоточивость, интоксикация и желудочно-кишечные расстройства, могут быть проявлениями развивающейся ожоговой или травматической болезни.