Сущность ионизирующего излучения. Основы радиационной безопасности, методы и средства защиты при работе с радиоактивными веществами. Среднегодовые допустимые концентрации изотопов. Патологоанатомические изменения при лучевой болезни у ряда животных.
Способность некоторых элементов испускать открытые Беккерелем лучи супруги Кюри назвали радиоактивностью, а вещества, обладающие этой способностью, - радиоактивными веществами. Эти превращения сопровождаются излучением, которое назвали ионизирующим излучением, а само явление распада ядер - радиоактивностью. Оно обнаруживается с помощью различных явлений, происходящих при его действии на вещество (свечение люминофоров или флуоресцирующих экранов, ионизация вещества, почернении фотоэмульсии после проявления и т. п.) К ионизирующим излучениям относятся: альфа-излучение (?-излучение) - представляют собой ядра атомов гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов; они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, равную 4,003 а.е.м. ?-частицы превышают массу электрона в 7300 раз; энергия их колеблется в пределах 2-11 МЭВ. Вся энергия ?-частиц передается клеткам организма, что наносит им вред; бета-излучение (?-излучение) - представляет поток частиц (электроны и позитроны), испускаемых ядрами при бета-распаде. ?-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии. Вторичное космическое излучение по уровню энергии и составу: 1) мягкий, или малопроникающий, компонент объединяет электроны, позитроны, ?-кванты и частично быстрые протоны с энергиями порядка 100 МЭВ; 2) жесткий, или сильнопроникающий, - состоит в основном из ?±-мезонов с энергиями порядка 600 МЭВ, небольшого количества сверхбыстрых протонов, с энергией более 400 МЭВ, ?-частиц и незначительного количества ?±-мезонов; 3) сильноионизирующий - содержит продукты ядерных расщеплений: протоны, ?-частицы, дейтроны, тритоны и более тяжелые осколки ядер с энергией 10-15 МЭВ; 4) нейтронный компонент - нейтроны различных энергий.
Введение
Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем. Он обнаружил, что содержащие уран вещества испускают невидимые лучи, взывающие потемнение фотопластинки и способные проникать через бумагу, дерево и другие плотные среды. Некоторое время спустя знаменитые французские физики Мария Складовская-Кюри и Пьер Кюри установили, что способностью испускать такие лучи обладают, кроме урана, еще торий и полоний. Немного позднее (1898) ими был открыт радий. Супруги кюри выделили радий в чистом виде, который представлял собой мягкий, серебристо-белый метал, похожий по своим свойствам на барий. Исследования показали, что интенсивность излучения, испускаемое радием, в миллионы раз больше, чем у урана. Беккерель и супруги Кюри показали сильное действие излучения радия на человеческий организм.
Способность некоторых элементов испускать открытые Беккерелем лучи супруги Кюри назвали радиоактивностью, а вещества, обладающие этой способностью, - радиоактивными веществами.
В настоящее время излучения, возникающие при радиоактивном распаде, называют ионизирующими или ядерными излучениями. Первое из этих названий связано с одним из главных свойств данных излучений - способностью производить ионизацию в окружающей среде. Однако этой способностью обладают также и рентгеновские лучи и отчасти ультрафиолетовые. Поэтому более точным является название «ядерные излучения».
1. Сущность проникающей радиации
Проникающая радиация (ионизирующие излучения) представляет большую опасность для здоровья и жизни людей и животных. В больших дозах она вызывает серьезные поражения тканей организма, а в малых - онкологические заболевания, провоцирует генетические дефекты. В природе существует некоторое количество химических элементов, ядра атомов которых самопроизвольно превращаются в ядра других элементов. Эти превращения сопровождаются излучением, которое назвали ионизирующим излучением, а само явление распада ядер - радиоактивностью. Ионизирующие излучения представляют собой потоки элементарных частиц и квантов электромагнитного излучения, способных вызывать ионизацию атомов и молекул среды, в которой они распространяются. Радиоактивное излучение невидимо. Оно обнаруживается с помощью различных явлений, происходящих при его действии на вещество (свечение люминофоров или флуоресцирующих экранов, ионизация вещества, почернении фотоэмульсии после проявления и т. п.) К ионизирующим излучениям относятся: альфа-излучение (?-излучение) - представляют собой ядра атомов гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов; они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, равную 4,003 а.е.м. ?-частицы превышают массу электрона в 7300 раз; энергия их колеблется в пределах 2-11 МЭВ. Для каждого данного изотопа энергия ?-частиц постоянна. В спектре альфа-излучения очень незначительный процент короткопробежных и длиннопробежных частиц, поэтому альфа-излучение считают монохроматическим. Пробег альфа-частиц в воздухе составляет в зависимости от энергии 2-10 см, в биологических тканях - несколько десятков микрон. Так как альфа-частицы массивны и обладают сравнительно большой энергией, путь их в веществе прямолинеен; они вызывают сильно выраженные эффекты ионизации и флуоресценции. В воздухе на 1 см пути ?-частица образует 100-250 тыс. пар ионов. Поэтому альфа-излучатели при попадании в организм крайне опасны для человека и животных. Вся энергия ?-частиц передается клеткам организма, что наносит им вред; бета-излучение (?-излучение) - представляет поток частиц (электроны и позитроны), испускаемых ядрами при бета-распаде. ?-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии. Это объясняется тем, что при бета-распаде из атомного ядра вылетают одновременно с ?-частицей нейтрино. Энергия, освобождаемая при каждом акте распада, распределяется между ?-частицей и нейтрино. Если ?-частица вылетает из ядра с большим запасом энергии, то нейтрино испускается с малым уровнем энергии и наоборот. Поэтому энергетический спектр бета-излучения сплошной или непрерывный. Средняя энергия ?-частиц в спектре равна примерно 1/3 их максимальной энергии. Поскольку ?-частицы одного и того же радиоактивного элемента имеют различный запас энергии, то величина их пробега в одной и той же среде будет неодинаковой. Путь ?-частиц в веществе извилист, так как, обладая крайне малой массой, они легко изменяют направление движения под действием электрических полей встречных атомов. Бета-излучение образует 50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе и имеет «рассеянный тип ионизации». Пробег ?-частиц в воздухе может составлять в зависимости от энергии до 25 м, в биологических тканях - до 1 см. Скорость движения ?-частиц в вакууме равна 1•1010-2,9•1010 см/с (0,3-0,99 скорости света). Различные радиоактивные изотопы значительно отличаются друг от друга по уровню энергии бета-частиц. альная энергия бета-частиц различных элементов имеет широкие пределы от 0,015-0,05 МЭВ (мягкое бета-излучение) до 3-12 МЭВ (жесткое бета-излучение); гамма-излучение (?-излучение) - представляет собой поток электромагнитных волн; это, как и радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, а также рентгеновое излучение. Различные виды электромагнитного излучения отличаются условиями образования и определенными свойствами (длиной волны и энергией). Рентгеновое излучение возникает при торможении быстрых электронов в электрическом поле ядра атомов вещества (тормозное рентгеновое излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении атомов и молекул (характеристическое рентгеновое излучение). При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в невозбужденное может происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. Гамма-кванты - это излучение ядерного происхождения. Они испускаются ядрами атомов при альфа- и бета-распаде природных и искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- или бета-частицей). Этот избыток мгновенно высвечивается в виде ?-квантов. Гамма-кванты лишены массы покоя. Это значит, что фотоны существуют только в движении. Они не имеют заряда и поэтому в электрическом и магнитном поле не отклоняются. В веществе и вакууме ?-лучи распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника. Скорость распространения их в вакууме равняется скорости света (3•1010 см/с).Энергия ?-кванта пропорциональна частоте колебаний. Частота колебаний гамма-квантов связана с длиной их волны. Чем больше длина волны, тем меньше частота колебаний, и наоборот, частота колебаний обратно пропорциональна длине волны. Чем меньше длина волны и больше частота колебаний излучения, тем больше его энергия и, следовательно, проникающая способность. Энергия гамма-излучения естественных радиоактивных элементов колеблется от нескольких КЭВ до 2-3 МЭВ и редко достигает 5-6 МЭВ. Гамма-кванты, не имея заряда и массы покоя, вызывают слабое ионизирующее действие, но обладают большой проникающей способностью. Путь пробега в воздухе достигает 100-150 м. Излучения разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организм, что объясняется разной их ионизирующей способностью. Так, альфа-излучения не способны проникнуть через наружный слой кожи и не представляют опасности до тех пор, пока вещества, испускающие альфа-частицы не попадут внутрь организма. Бета-излучения опасны для организма, особенно при попадании радиоактивных веществ на кожу или внутрь организма. Гамма-излучение обладает сравнительно небольшой ионизирующей активностью, но в силу очень высокой проникающей способности представляет большую опасность для организма. Все живые существа на земле постоянно подвергаются воздействию ионизирующей радиации путем внешнего и внутреннего облучения за счет естественных (космическое излучение и природные радиоактивные вещества) и искусственных (отходы атомной промышленности, радиоактивные изотопы, используемые в биологии, медицине и сельском хозяйстве и др.) источников ионизирующих излучений. Космическое излучение - это ионизирующее излучение, непрерывно падающее на поверхность земли из мирового пространства (первичное космическое излучение) и образующееся в земной атмосфере в результате взаимодействия первичного космического излучения с атомами воздуха (вторичное космическое излучение). Первичный компонент космических лучей образуется вследствие извержения и испарения материи с поверхности звезд и туманностей космического пространства. Он состоит в основном из ядер легких атомов: водорода - протонов (79 %), гелия - ?-частиц (20 %), лития, бериллия, бора, углерода, азота, кислорода и других элементов, большинство из которых обладают очень высокой энергией - в интервале 3•109-15•109 ЭВ, а некоторые - 1017-1018 ЭВ. Такие большие энергии первичные космические частицы приобретают за счет ускорения их в переменных электромагнитных полях звезд, многократного ускорения в магнитных полях звезд, многократного ускорения в магнитных полях облаков космической пыли межзвездного пространства и в расширяющихся оболочках новых и сверхновых звезд. Однако лишь немногие частицы достигают поверхности земли, так как они взаимодействуют с атомами воздуха, рождая потоки частиц вторичного космического излучения. Поэтому основную массу космических лучей, достигающих поверхности земли, составляет вторичное космическое излучение. Вторичное космическое излучение состоит из всех известных элементарных частиц и излучений. Основную массу их, достигающих уровня моря, составляют: ?±-и ?±-мезоны (70 %), электроны и позитроны (26 %), первичные протоны (0,05 %), ?-кванты, быстрые и сверхбыстрые нейтроны. Вторичное космическое излучение по уровню энергии и составу: 1) мягкий, или малопроникающий, компонент объединяет электроны, позитроны, ?-кванты и частично быстрые протоны с энергиями порядка 100 МЭВ; 2) жесткий, или сильнопроникающий, - состоит в основном из ?±-мезонов с энергиями порядка 600 МЭВ, небольшого количества сверхбыстрых протонов, с энергией более 400 МЭВ, ?-частиц и незначительного количества ?±-мезонов; 3) сильноионизирующий - содержит продукты ядерных расщеплений: протоны, ?-частицы, дейтроны, тритоны и более тяжелые осколки ядер с энергией 10-15 МЭВ; 4) нейтронный компонент - нейтроны различных энергий. На уровне моря космическое излучение состоит в основном, как правило, из мягкого и жесткого компонентов. Мягкий компонент поглощается слоями свинца толщиной 8-10 см и железа - 15-20 см; жесткий - проходит через свинец толщиной более метра, его можно обнаружить под землей и под водой на глубине нескольких километров. Частицы мягкого и жесткого компонентов, обладая большими энергиями в веществе, создают наименьшую плотность ионизации. Поэтому их относительная биологическая эффективность приравнивается к 1. Частицы сильноионизирующего компонента обладают большой плотностью ионизации. Их относительная биологическая эффективность приравнивается к относительной биологической эффективности протонов, нейтронов и ?-частиц с энергией 10-15 МЭВ, т. е. она равна 10. На уровне моря сильноионизирующие частицы составляют 0,5 %, а слабоионизирующие - 99,5 %. Природные радиоактивные вещества: U, Th с продуктами их распада, 40К и 87Rb; малораспространенные изотопы и изотопы с большим периодом полураспада: 48Ca, 96Zr, 113In, 124Sn, 130Te, 138La, 150Nd, 152Sm, 176Lu, 180W, 187Re,209Bi; радиоактивные изотопы 14C, 3H, 7Be, 10Be, образующиеся непрерывно под действием космического излучения. Наиболее распространенным радиоактивным изотопом земной коры является 87Rb, содержание которого значительно выше урана, тория и особенно 40К. Однако радиоактивность 40К в земной коре превышает радиоактивность суммы всех других естественных радиоактивных элементов:87Rb характеризуется мягким бета-излучением и имеет большой период полураспада, а распад 40К сопровождается относительно жестким бета- и гамма-излучением. Калий-40 широко рассеян в почвах и прочно удерживается глинами вследствие процессов сорбции. Глинистые почвы почти везде богаче радиоактивными элементами, чем песчаные и известняки. Радиоактивные тяжелые элементы (уран, торий, радий) содержатся преимущественно в горных гранитных породах. В разных районах земного шара доза гамма-излучения различных земных пород у поверхности земли колеблется в значительных пределах - 26-1150 мрад/год. Однако имеются районы, где вследствие выхода на поверхность земли радиоактивных руд и пород, а также значительной примеси в почве урана и радия доза природного фона составляет 12-70 рад/год, что в 100-500 раз выше среднемирового фона. Так как земные породы используют в качестве строительного материала, то от последнего зависит гамма-радиация внутри здания. Наибольшие значения гамма-радиации установлены в домах из железобетона с глиноземом - 171 мрад/год, наименьшее - в деревянных домах - 50 мрад/год. Радиоактивность воде придают в основном уран, торий и радий, образующие растворимые комплексные соединения, которые вымываются почвенными водами, а также газообразные продукты их радиоактивных превращений - радон и торон. Концентрация радиоактивных элементов в реках меньше, чем в морях и озерах, а содержание их в пресноводных источниках зависит от типа горных пород, климатических факторов, рельефа местности. Радиоактивность атмосферы обусловлена наличием в ней радиоактивных веществ в газообразном состоянии (радон, торон, углерод-14, тритий) или в виде аэрозолей (калий-40, уран, радий). Радон и торон поступает из земных пород, а углерод и тритий образуются из атомов азота и водорода в результате воздействия на их ядра нейтронов вторичного космического излучения. Суммарная радиоактивность атмосферного воздуха колеблется в широких пределах (2•10-14-4,4•10-13 Ки/л) и зависит от места, времени года, погодных условий и от состояния магнитного поля Земли. Из естественных радиоактивных веществ наибольшую удельную активность в растениях составляет 40К (1,2•10-9-1•10-8 Ки/кг), особенно в бобовых растениях: горохе, бобах, фасоли, сое. Содержание в растениях урана, радия, тория и углерода-14 ничтожно мало. В животных организмах обычно содержится 40К меньше, чем в растениях. Уран, торий и углерод-14 встречаются в биологических объектах в очень незначительных концентрациях по сравнению с 40К. Таким образом, на организм животных оказывают воздействие внешние источники природного радиоактивного фона - космическая радиация и излучения природных радионуклидов, рассеянных в почве, воде, воздухе, строительных и других материалах, а также источники природной радиации 40К, 226Ra, 14C, 3H, содержащиеся в самом организме и поступающие в него в составе пищи, воды и воздуха. Эти внешние и внутренние источники, действуя непрерывно, сообщают организму определенную поглощенную дозу. При ядерных взрывах осуществляется реакция деления ядер тяжелых элементов (235U, 239Pu, 233U, 238U), возникающая в результате действия на них нейтронов. При ядерных взрывах образуется около 250 изотопов 35 элементов (из них 225 радиоактивных) как непосредственных осколков деления ядер тяжелых элементов (235U, 239Pu, 233U, 238U), так и продуктов их распада. Количество радиоактивных продуктов деления возрастает соответственно мощности ядерного заряда. Часть образовавшихся радиоактивных продуктов деления распадается в ближайшие секунды и минуты после взрыва, другая часть имеет период полураспада порядка нескольких часов. Другие радионуклиды, такие как 86Rb, 89Sr, 91Y, 95Cd, 125Sn, 125Te, 131J, 133Xe, 136Cs, 140Ba, 141Ce, 156Eu, 161Vb, обладают периодом полураспада в несколько дней, а 85Kr, 90Sr, 106Ru, 125Sb, 137Cs, 147Pm, 151Sm, 155Eu - от одного года до нескольких десятков лет. Группа, состоящая из 87Rb, 93Zr, 129J, 135Cs, 144Nd, 137Sm, характеризуется чрезвычайно медленным распадом, продолжающимся миллионы лет. Большинство образующихся радионуклидов является бета- и гамма-излучателями, остальные испускают или только бета-, или альфа-частицы. Дополнительным источником радиоактивного загрязнения местности в районе взрыва служит наведенная радиоактивность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов, образующихся при цепной реакции деления урана или плутония, на ядра атомов различных веществ окружающей среды (реакция активации). Суммарная активность остатков ядерного заряда и радионуклидов, образовавшихся в результате реакции активации, намного меньше общей активности радиоактивных продуктов деления. Последние являются основным источником радиоактивного загрязнения внешней среды. В первые месяцы после ядерного взрыва опасность в смеси осколков деления представляют 131J, 140Ba и 89Sr, а в последующем - 90Sr и 137Cs. Радиоактивные нуклиды составляют смесь продуктов деления, скорость распада которых неодинаковая. Поэтому соотношение их в этой смеси с течением времени будет непрерывно изменяться в сторону обогащения ее долгоживущими продуктами деления вследствие распада короткоживущих радионуклидов. Активность продуктов атомного взрыва особенно быстро снижается в первые часы и сутки, поскольку в общей массе всех радиоактивных продуктов наибольшее количество изотопов имеют малый период полураспада.
Так, в течение первых суток за счет короткоживущих изотопов общая активность снижается в 50 раз. При термоядерных взрывах в момент реакции синтеза (слияние ядер легких элементов - дейтерия и трития и образование более тяжелого ядра - гелия, происходящее при десятках миллионов градусов) возникает интенсивный поток нейтронов, вызывающий образование значительного количества продуктов активации (наведенной радиоактивности), в частности трития, бериллия, углерода-14. Ядерные устройства, основанные на принципе деление - синтез - деление, загрязняют окружающую среду радиоактивными осколками деления 238U и 239Pw, а также тритием и радиоуглеродом. На 1 мегатонну ядерного взрыва образуется 7,4 кг радиоуглерода-14, что количественно в среднем равняется образованию этого изотопа в атмосфере под действием космических лучей в течение года. Загрязнение местности зависит от характера ядерного взрыва (наземный, воздушный), калибра ядерного устройства, атмосферных условий (скорость ветра, влажность, выпадение осадков, распределение температуры по высоте, которое влияет на перемещение масс воздуха), географических зон и широт. Наземные взрывы создают сильное загрязнение непосредственно в районе взрыва, а также на прилегающей территории, над которой проходило радиоактивное облако. При воздушном взрыве не происходит значительного локального загрязнения местности, так как радиоактивные продукты деления распыляются на очень большой площади. Однако под влиянием атмосферных осадков, выпавших в момент прохождения радиоактивного облака, может повыситься загрязнение в том или ином районе. Средние и малые взрывы до нескольких килотонн тротилового эквивалента загрязняют в основном тропосферу (до высоты 18 км). Крупные взрывы в несколько мегатонн загрязняют главным образом стратосферу (до высоты 80 км). Благодаря наличию воздушных течений частицы радиоактивных продуктов деления способны совершать очень большой путь, вплоть до нескольких оборотов вокруг земного шара, поэтому радиоактивное загрязнение может возникнуть в любой точке земного шара, т. е. наступает глобальное загрязнение. При взрывах зарядов большой мощности (в несколько мегатонн) продукты взрывов распределяются следующим образом: при взрыве на большой высоте 99 % их задерживается в стратосфере, локальных загрязнений нет; при наземном взрыве 20 % из них попадает в стратосферу, а 80 % выпадает в районе взрыва; при взрывах у поверхности моря 30 % остается в стратосфере, а 70 % выпадает локально. Скорость выпадения радиоактивных осадков зависит от времени года и широты местности: она больше в северном полушарии, чем в южном. В пределах небольших районов скорость выпадения может колебаться также в зависимости от выпадения дождя или снега в течение года. Радиоактивные продукты деления могут находиться в тропосфере около 2-3 мес, в стратосфере - 3-9 лет. В связи с широким использованием атомной энергии в мирных целях все большее значение приобретают радиоактивные отходы промышленных предприятия и установок (атомных электростанций, предприятия по переработке ядерного материала, реакторов), лабораторий и НИИ, работающих с РВ высокой активности, как потенциальный, а в отдельных случаях и как реальный фактор локального (на ограниченной территории) загрязнения внешней среды. В настоящее время человек сталкивается также с искусственными источниками радиации, не связанными с загрязнением внешней среды. К ним относятся рентгеновские установки, ускорители элементарных частиц, закрытые источники радиоактивных изотопов, использующиеся в медицине, промышленности и научно-исследовательской работе.
2. Основы радиационной безопасности, методы и средства защиты при работе с радиоактивными веществами
Вопросы радиационной безопасности в международном масштабе организационно регламентируются Международной комиссией по радиационной защите (МКРЗ), которая была создана в 1950 году на основе ранее существовавшего специального Комитета по защите от рентгеновых лучей и радия. МКРЗ тесно сотрудничает с Международной комиссией по радиационным единицам (МКРЕ). Имеется международная организация, которая занимается вопросами защиты при работах, связанных с атомной энергией, - Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). Кроме того, при ООН создан специальный Научный комитет по радиационным проблемам (ЮНЕСКО), выполняющий задания Генеральной Ассамблеи ООН совместно с МКРЗ, МКРЕ и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Согласно уставу, МКРЗ знакомится со всеми достижениями в области защиты от излучений и разрабатывает, исходя из основных научных принципов, соответствующие рекомендации, которые утверждаются Международным радиологическим конгрессом. На основании принятых конгрессом предложений национальные комиссии стран применительно к местным географическим и экологическим условиям издают соответствующие правила и законы, определяющие нормы безопасной работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений. С учетом рекомендаций МКРЗ в России приняты и опубликованы основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений и нормы радиационной безопасности, имеющие законодательный характер для всех предприятия, учреждений и лабораторий независимо от их ведомственного подчинения. В радиологических лабораториях радиоактивные вещества могут использоваться как источники ионизирующего излучения в закрытом и открытом виде. Закрытым принято называть источник излучения, устройство и применение которого исключает возможность попадания радионуклидов в окружающую среду (закрытый в металлическую или стеклянную оболочку, металлический диск и т. д.). При использовании открытого источника радионуклиды могут попадать в окружающую среду (порошки, жидкости, газы). Поэтому возможны два пути воздействия излучений - внешнее (от закрытых и открытых источников) и внутреннее (при попадании радиоактивных веществ внутрь организма при работе с открытыми источниками излучения). Наиболее опасна работа с открытыми источниками излучения и особенно с радионуклидами высокой радиотоксичности. В нормах радиационной безопасности приведены предельно допустимые дозы (ПДД) внешнего облучения и предельно допустимые дозы поступления в организм радионуклидов при внутреннем облучении для трех категорий населения: Категория А - персонал (профессиональные работники), лица, которые непосредственно работают с источниками ионизирующих излучений или по роду своей работы могут подвергнуться облучению. Категория Б - отдельные лица из населения, которые непосредственно с источниками излучения не работают, но могут подвергнуться облучению. Сюда относится контингент населения, проживающий на территории наблюдаемой зоны (территории, где дозы могут превысить пределы, установленные для проживающего населения). Категория В - население в целом (при оценке генетически значимой дозы облучения). Для определения безопасных условий работы с ионизирующими излучениями в нормах радиационной безопасности введены понятия ПДД и «предел дозы». Под ПДД понимают годовой уровень облучения персонала, не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течение 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого и его потомства, т. е. соматических и генетических последствий. «Предел дозы» представляет допустимый среднегодовой уровень облучения отдельных лиц из населения, контролируемый по усредненным дозам внешнего излучения, радиоактивным выбросам и радиоактивной загрязненности объектов внешней среды. ПДД внешнего и внутреннего облучения устанавливаются для разных групп критических органов и тканей. в I группу отнесены все тело, гонады, кроветворные органы (красный костный мозг) как наиболее радиопоражаемые; во II - мышцы, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к I и III группам; в III - костная ткань, щитовидная железа и кожный покров, кисти, предплечья и ступни. ПДД не включает доз, обусловленных естественным радиоактивным фоном и полученных при медицинских обследованиях и лечении. Поскольку дозы медицинских процедур вносят существенный вклад в генетическую дозу, нормы радиационной безопасности предписывают максимально ограничить рентгеновское облучение при профилактических обследованиях населения, особенно беременных женщин и подростков. Во всех случаях доза накопления к 30 годам не должна превышать 60 БЭР. Профессиональные работники за исключением женщин в возрасте до 30 лет могут получить в течение одного квартала дозу для всего организма, гонад или красного костного мозга, не превышающую 3 БЭР, для женщин, в возрасте до 30 лет - не более 1,3 БЭР. Женщины освобождаются от работы с применением радиоактивных изотопов и других источников ионизирующих излучений на весь период беременности, а при работе с радиоактивными веществами в открытом виде - и на период кормления ребенка. Предел соматической дозы внешнего и внутреннего облучения для персонала не должен превышать 5 БЭР, а для отдельных лиц из населения - 0,5 БЭР в год. Этот предел дозы обусловливает очень малую степень риска. Установленный предел соматической дозы для отдельных лиц из населения, как максимум, применим ко всему населению. Вместе с тем должны приниматься все меры для существенного снижения, как дозы облучения, так и числа облучаемых лиц. Генетически значимая доза внешнего и внутреннего облучения (включая дозу от глобальных радиоактивных выпадений), получаемая населением в целом от всех источников излучения, не должна превышать 5 БЭР за 30 лет (исключая естественный радиоактивный фон и дозу, получаемую в результате медицинских процедур). Непланируемое однократное внешнее облучение дозой свыше 25 БЭР, а также однократное поступление в организм радионуклидов свыше пятикратного значения предельно допустимого поступления (ПДП) должны рассматриваться как потенциально опасные. После такого воздействия работник должен быть направлен на медицинское обследование. С учетом группы радиотоксичности и ПДД облучения критического органа и ткани для той или иной категории лиц нормы радиационной безопасности предусматривают пределы годового поступления (ПГП) радиоактивных веществ в организм через органы пищеварения, дыхания, а также величины среднегодовых допустимых концентраций (СДК) их в воде и воздухе. Значения СДК для различных радионуклидов приведены в нормах радиационной безопасности. Их вычисляют делением пределов годового поступления радиоизотопов на стандартное потребление воздуха или воды. СДК для радиоактивных веществ в тысячи и более раз меньше, чем для других токсических веществ. Особенно низкие СДК в воздухе рабочих помещений и воде установлены для долгоживущих альфа-излучающих изотопов (226Ra, 239Pu, 232Th, 210Po), способных избирательно концентрироваться в отдельных органах и медленно выводиться из организма. Среднегодовые допустимые концентрации радиоактивных изотопов в воде для отдельных лиц из населения могут быть приняты для оценки допустимого загрязнения продуктов питания и питьевой воды. радиационный излучение животное
3. Патологоанатомические изменения при лучевой болезни
Острая лучевая болезнь - это общее заболевание, возникающее после однократного или повторного облучения значительными дозами в относительно короткий промежуток времени. К однократному облучению при ядерных взрывах принято относить непрерывное облучение в течение первых четырех дней после взрыва. По тяжести заболевания различают четыре степени болезни: первая - легкая, возникает при дозах воздействия 150-200 Р; вторая - средней тяжести, возникает при дозах 200-400 Р; третья - тяжелая, наблюдается при дозах 400-600 Р; четвертая - крайне тяжелая, развивается при действии свыше 600 Р. В развитии острого течения лучевой болезни выделяют четыре периода: первый - начальный, или период первичных реакций на облучение, второй - латентный, или скрытый, период кажущегося благополучия, третий - период выраженных клинических признаков лучевой болезни, четвертый - период восстановления с полным или частичным выздоровлением. Течение лучевой болезни зависит от ряда факторов: вида излучения, величины полученной дозы и ее мощности, индивидуальных особенностей организма, от внешних факторов. Острое течение лучевой болезни при крайне тяжелой степени у крупных животных длится 10-20 сут и обычно заканчивается гибелью больных. Смертельный исход наступает главным образом в двух периодах острого течения болезни - в первый и третий. Ранний смертельный исход наблюдается в момент облучения организма большими дозами - «смерть под лучом», или в ближайшие 2-3 дня после него. При ранней гибели животных патологоанатомические изменения бывают обычно незначительными и напоминают нарушения, наблюдаемые при коллапсе (патология центральной нервной системы, крово- и лимфообращения). При микроскопическом исследовании обнаруживаются изменения в костном мозге, селезенке, лимфоузлах, в стенках капилляров и соединительной ткани. Причиной смерти животных в ранний период болезни являются гипоксия, возникающая вследствие нарушения ферментативной деятельности и развития токсемии, отек легких. При тяжелой и средней степени острого течения лучевой болезни гибель животных происходит в основном в третий период заболевания. По времени это соответствует 2-4-й нед. При вскрытии обнаруживают геморрагический диатез - кровоизлияние в коже, подкожной клетчатке, на слизистых оболочках, в паренхиме легких, почек, печени, селезенке, лимфоузлах, мозговых оболочках, иногда в веществе головного мозга. Интенсивность геморрагий сильно варьирует и зависит от времени гибели животного, более выражены они при смертельных исходах на 3-4-й нед. Характерными морфологическими изменениями являются некробиотические деструктивные процессы, которые первоначально возникают в очагах кровоизлияний, особенно в желудке и кишечнике. В измененных участках обычно нет или мало лейкоцитов и грануляций, отсутствуют демаркационные линии. В красном костном мозге отмечаются изменения, подобные изменениям, наблюдаемым при острых апластических анемиях. Вследствие гиперемии и кровоизлияний костный мозг сочный, красный, жидкой консистенции. В лимфоузлах отмечается распад лимфоцитов. Селезенка резко уменьшена, сморщена. Обнаруживается жировая дистрофия и очаговые некрозы печени. Изменения в почках тоже дистрофического характера. На высоте развития болезни часто возникают отек легких и крупозная или геморрагическая пневмонии, жировая и белковая дистрофии миокарда. При микроскопическом исследовании семенников наблюдается гибель эпителия, образующего спермии, в яичниках - атрофия и гибель созревающих фолликулов. В железах внутренней секреции отмечаются сосудистые расстройства и дистрофические изменения. Костная и хрящевая ткани у взрослых животных при остром течении лучевой болезни не изменяются. Поражения нервных клеток носят дегенеративно-некробиотический характер - вакуолизация, повышенное восприятие серебра, набухание и распад самих клеток и их отростков. Хроническая лучевая болезнь может возникать у животных в результате многократного повторяющегося в течение длительного времени внешнего облучения малыми дозами, а также при попадании внутрь радиоактивных изотопов, надолго фиксирующих в тканях организма. Оно может быть и следствием острой лучевой болезни. При хроническом течении лучевой болезни поражаются почти все системы и органы животного. На ранних этапах болезнь проявляется в виде функциональных нарушений, которые в дальнейшем могут приводить к глубоким трофическим изменениям, в результате этого почти полностью теряются хозяйственно полезные качества животного. В таких случаях наблюдается дистрофия органов, резко угнетается кроветворение, ткани теряют регенерационную способность, снижается естественная иммунобиологическая сопротивляемость организма к возбудителям инфекций, животное становится бесплодным. В отдаленные сроки (через год и более) возможно развитие лейкозов и злокачественных образований. По глубине поражения хроническую лучевую болезнь разделяют на три степени: легкую, среднюю и тяжелую. При легкой степени хронического течения лучевой болезни характерными являются функциональные нарушения преимущественно нервно-рефлекторного порядка. Для средней степени свойственны более выраженные нарушения регуляторных свойств и отчетливая функциональная недостаточность, особенно крови, органов пищеварения, нервной, сердечно-сосудистой и других систем. Тяжелая степень характеризуется морфологическими нарушениями деструктивного и атрофического порядка в органах кроветворения, желудочно-кишечном тракте, нервной и других системах.
У крупного рогатого скота. При патологоанатомическом вскрытии трупов павших животных наблюдаются некрозы и обильные кровоизлияния в миокарде, в стенках желудочно-кишечного тракта, селезенке, легких, печени, желчном и мочевом пузырях, брюшине, плевре, подкожной клетчатке и других органах. Иногда обнаруживаются обильные кровоизлияния в просвет тонкого и толстого отделов кишечника; отек легких; катаральная, крупозная, а иногда и геморрагическая пневмония; изъязвления слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Наиболее характерными патологоморфологическими изменениями являются геморрагический диатез, пневмония, атрофия лимфоидной ткани и кроветворного костного мозга, изъязвления слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. При посеве из пораженных участков и из паренхиматозных органов обычно вырастают многочисленные колонии бактерий.
У лошадей. При патологоанатомическом вскрытии трупов отмечается хорошо выраженное окоченение, механические повреждения кожи: ссадины, отеки, раны. Выражены бледность и кровоизлияния на слизистых оболочках. Выявляется геморрагический диатез. Кровь свернувшаяся. Сердце, как правило, бывает расширено, миокард дряблый, цвета вареного мяса. Во всех случаях регистрируется отек легких и геморрагическая пневмония. Селезенка всегда уменьшена. Капсула ее сморщена, имеются яркие точечные кровоизлияния, соскоб скудный. Печень бывает дряблая, кровенаполнена, с кровоизлияниями. Почки кровенаполнены, границы между слоями сглажены; обильные кровоизлияния. Лимфоузлы увеличены, сочные, на разрезе интенсивно красного цвета. Желудочно-кишечный тракт слабо наполнен жидким красноватым содержимым; в стенках кровоизлияния различной величины и давности. У свиней. При патологоанатомическом вскрытии трупов устанавливают выраженное окоченение. В коже и подкожной клетчатке имеются множественные кровоизлияния сине-багрового цвета различных размеров и конфигураций. Кровь, как правило, свернувшаяся. В органах грудной полости множественные точечные, пятнистые, полосчатые кровоизлияния. Лимфоузлы, как правило, бывают увеличены, отечные, кровенаполнены, темно-красного цвета. Верхние дыхательные пути заполнены пенистой розовой массой. Легкие во всех случаях отечные, мраморного цвета, с участками от
