Тема 3 (частина 2). Вплив іонізуючого випромінювання на життя живих організмів та захворювання, які виникають внаслідок підвищеного вмісту радіонуклідів у навколишньому середовищі.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Допустимий рівень впливу антропогенних джерел іонізуючого опромінення на людину.

Питання теми та основні терміни

Ø Екологічна характеристика Чорнобильської катастрофи.

Ø Міграція радіонуклідів в навколишньому середовищі та проникнення їх в організм людини.

Ø Хвороби людей, як наслідок радіаційного опромінення.

Основні терміни теми: Чорнобильська катастрофа, радіоактивні елементи, джерела радіоактивних речовин, продукти харчування, хвороби людей, границя дози, гранично допустима доза, внутрішнє опромінення біологічна дія випромінювання.

Інформаційні матеріали теми

Вплив іонізуючого випромінювання на життя живих організмів та захворювання, які виникають внаслідок підвищеного вмісту радіонуклідів у навколишньому середовищі.

Частина 2. Допустимий рівень впливу антропогенних джерел іонізуючого опромінення на людину

Проблемна ситуація. Людина завжди повинна надіятись на краще, але щоб воно (краще) було необхідно чітко розуміти який вплив на організм здійснює радіація.

Тема розглядає питання пагубного впливу іонізуючого випромінювання безпосередньо на людину починаючи від того, як радіоактивні елементи попадають в організм людини. Великий перелік захворювань безпосередньо спричинюється за рахунок впливу на людський організм навіть малих доз радіації.

1. н.п. Екологічна характеристика Чорнобильської катастрофи

На Чорнобильській АЕС інтенсивний викид із аварійного блоку, який продовжувався 9 діб, зумовив забруднення місцевості в північному, південному та західному напрямках складною сумішшю радіонуклідів, в якій основним дозоутворюючим фактором був йод-131. Цей радіонуклід через 2-3 доби з'явився в молоці корів, столовій зелені, у воді колодязів на відстані ближнього радіоактивного сліду викиду.

У результаті такої ситуації в м. Прип'яті, наприклад, дозові навантаження на щитовидну залозу за рахунок йоду-131 становили в 97% дітей до 0,3 Гр, у 2% — 0,3-1 Гр, в 1% — від 1, 1 до 1,3 Гр. Середня доза опромінення щитовидної залози йодом-131 для населення Білорусії становила 0,005 Зіверт. Після проходження хмари, яка утворилася в результаті аварії на реакторі, потужні дози гамма-випромінювання, які зумовили зовнішнє опромінення людей, корелюють з кількістю опадів, які випали. Так, в районі Києва після аварії на ЧАЕС на початку травня 1986 року рівні потужності дози досягли 500-800 мкР/год, у Фінляндії — 380, у Швеції — 110 мкР/год. До кінця 1987 року гамма-фон знизився в 10 разів.

Зменшення потужності дози гамма-випромінювання викликалось зміїною радіонуклідного складу, розпадом короткоживучих ізотопів. У районі аварії на Чорнобильській АЕС в міру падіння значимості радіоактивного йоду-131, вміст якого до кінця другого місяця аварії (вісім періодів напіврозпаду) став безконечно малим, на перший план вийшли радіонукліди з середнім періодом напіврозпаду: стронцій-89, барій-140, рутеній-106, цезій-140, 141, цирконій-95, - а потім довго живучі радіонукліди цезій-137, 134, стронцій-90. Радіоактивне забруднення ґрунту, рослинності, харчових продуктів, водойм, різних об'єктів на території в кінці 1986-1987 рр. було зумовлене саме цими радіонуклідами.

Підтвердженням цього є дані таблиці 1.

Таблиця 1. Склад викидів, що відбулися внаслідок аварії на ЧАЕС

№ Радіонукліди Період напіврозпаду (доба) Відсоток викиду (%)

1 Йод-131 8,05 20

2 Телур-132 3,25 15

3 Цезій-134 750 10

4 Цезій-137 1.1,104 13

5 Молібден-99 2.8 2,3

6 Цирконій-95 65,5 3.2

7 Рутеній-106 368 2,9

8 Рутеній-103 39,5 2,9

9 Барій-140 12,8 5,6

10 Церій-141 32,5 2,3

11 Церій-144 284 2,8

12 Стронцій-89 53 4.0

13 Стронцій-90 1.02.104 4.0

14 Трансуранові елементи (альфа-випромінювання) (2,35-8.9). 106 18

З радіаційно-екологічної точки зору в плані довготривалих наслідків найбільшу небезпеку після аварії створює цезій-137, який попадає в організм людини по харчових ланцюгах. Аварія на ЧАЕС зумовила одержання доз зовнішнього опромінення 97 % жителів, які постійно проживають на забруднених радіоактивними речовинами територіях: у перший рік після аварії — до 50 мЗв, у другий — 15 мЗв. Доза внутрішнього опромінення інкорпорованими радіонуклідами цезію у 99 % населення не досягли 50 мЗв за перший рік і 20 мЗв за другий рік після аварії. Очікувана колективна ефективна еквівалентна доза опромінення для всього населення України становить 326 люд-Зв, що зумовить додаткову смертність від злоякісних пухлин в межах сотих часток процента від спонтанного рівня.

З метою зменшення негативного впливу наслідків аварії на здоров'я людей законодавче прийнята концепція проживання населення на територіях з підвищеним рівнем радіоактивного забруднення.

2. н.п. Міграція радіонуклідів в навколишньому середовищі та проникнення їх в організм людини

Серед радіонуклідів, які викидаються в атмосферу, є ті, які швидко розпадаються, і ті, які живуть довго. Перші створюють дозу лише в найближчі терміни після аварії, від других дози накопичуються повільно. В обох випадках має місце зовнішнє бета і гамма опромінення та внутрішнє від радіонуклідів, які попали в органам з повітрям, що вдихається, їжею та водою.

До радіонуклідів, які швидко розпадаються, належить йод-131. В умовах чорнобильської аварії йод-131 попадав в організм людей в основному з молоком і в меншій мірі з повітря, вибірково концентруючись в щитовидній залозі й впливаючи на неї бета-випромінюванням. У сметані, сирі, маслі йоду-131 значно менше, було ніж у молоці.

Через 2-3 місяці після аварії основним джерелом внутрішнього опромінення виступив цезій-137, який попадає в організм з рослинною їжею, м'ясом і молоком і розподіляється у м'яких тканинах тіла. Крім цих елементів, в кістках може концентруватися довго живучий стронцій-90, який випромінює тільки бета-частинки малої енергії, але він повільно виводиться із кісток, особливо радіочутливого кісткового мозку.

Таким чином, в місцевостях, де вже осіла радіаційна хмара, на людей діють зовнішні бета і гамма-випромінювання і внутрішнє опромінення радіонуклідами, які попадають в основному з їжею.

Існує декілька шляхів попадання радіонуклідів в організм людини: через пошкоджену шкіру, легені (із забрудненим повітрям), через шлунково-кишковий тракт (із забрудненою їжею і водою).

Із джерел радіоактивних речовин, які поступають із зовнішнього середовища в організм людини, більше 90% припадає на продукти харчування, 5-9% — на питну воду, менше 1% — на повітря, що вдихається.

Пошкоджуюча дія радіонуклідів, які поступають інгаляційно, у 2 рази вища, ніж при попаданні з продуктами харчування.

Продукти харчування можуть містити як окремі радіоактивні речовини, так і їх комплекси. В продукти харчування радіонукліди поступають з ґрунту, повітря і води. Сільськогосподарські рослини нагромаджують із ґрунту лише водорозчинні ізотопи, серед них цезій-137 і стронцій-90.

Концентрація радіонуклідів у рослинних продуктах залежить від багатьох факторів: властивостей ґрунту, фізіологічних особливостей рослин тощо. Так морква і буряк накопичують більше стронцію, картопля, капуста, огірки, кукурудза — цезію. Основним постачальником стронцію є хлібопродукти (особливо багато цього ізотопу в оболонках зерна), а цезію-137 — овочеві культури. Темні сорти хліба забруднені стронцієм у 5-10 разів більше, ніж хлібопродукти із муки тонкого помолу.

Молоко, м'ясо, яйця забруднюються через корм тварин, риба через воду (ізотопи проникають через шкіру і зябра). Між вмістом цезію-137 в молоці та м'ясі є певна залежність, близька до 1:4. В молоці рівень стронцію значно вищий, ніж в молокопродуктах. Свинина містить у 2-3 рази менше цезію-137, ніж яловичина. В яйцях найбільше радіонуклідів концентрується в шкаралупі, найменше — в жовтку. Прісноводні риби нагромаджують більше радіоактивних речовин, ніж риби, які живуть в солоній воді. Сумарна бета-активність риби і м'яса в 2-3 рази вища, ніж молочних продуктів і хліба.

Всі ці обставини необхідно враховувати, оскільки внаслідок певних традицій, географічних та національних особливостей різні народи віддають перевагу тим або іншим продуктам, які можуть стати джерелом нагромадження певного виду радіонуклідів в організмі.

3. н.п. Хвороби людей, як наслідок радіаційного опромінення

У 1936 році в Гамбурзі було відкрито пам'ятник рентгенологам різних націй, які віддали своє життя в боротьбі із хворобами. На пам'ятнику були викарбувані імена 110 чоловік. Всі ці перші медики, які застосовували рентгенівське і гамма-проміння, загинули через розвиток злоякісних новоутворень після переопромінення.

Пошкоджуюча дія іонізуючих випромінювань залежить від поглиненої дози, а також від того, за який термін вона накопичувалась в організмі. Відповідно розрізняють гостре і хронічне опромінення. Короткочасні опромінення — це гострі, а опромінення хронічного характеру тривають десятки років.

Таблиця 2 Клінічні наслідки гострого опромінення людини

Доза опромінення (бер) Тип опромінення Пошкодження

загальне місцеве

Не більше 25 Все тіло Не виявляється симптомів

50 Все тіло Тимчасове зниження кількості лімфоцитів

100 Все тіло Нудота, блювота, в'ялість всього тіла, значне зниження кількості лімфоцитів

150 Все тіло Смертність, 5%, стан, подібний до похмілля від алкоголю 50%.

200 Все тіло Зниження кількості лейкоцитів на тривалий час

350 Все тіло Смертність 50% за 30 діб

600 Все тіло Смертність 80% за 14 діб

Не менше 700 Все тіло Смертність 100%

300-350 Шкіра Випадання волосся і почервоніння шкіри

300-500 Гонади Безпліддя на все життя

Стосовно хронічного зовнішнього опромінення розрізняють граничне допустиму дозу і границю дози опромінення.

Граничне допустима доза (ГДД) — це максимальна доза разового аварійного професійного опромінення, безпечного для організму людини. Якщо дози опромінення людей не перевищують граничне допустимих, тоді забезпечений надійний захист людини від соматичних ефектів і зведені до мінімуму генетичні наслідки.

Границя дози (ГД) — це десятикратне зменшення граничне допустимої дози для обмежених груп населення. Ці кількісні дозові межі (ГДД) для професіоналів, а також границя дози (ГД) для населення встановлені з урахуванням відносної радіочутливості трьох груп критичних органів.

Таблиця 3. Основні дозові границі опромінення

Група критичних органів Річна ГДД (бер) Річна ГД (бер)

Перше: все тіло, червоний кістковий мозок, гонади 5 0,5

Друга: м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, легені, ШКТ, селезінка, нирки, кришталик ока 15 1.5

Третя: шкірний покрив, кісткова тканина. кисті, стопи ЗО 3.0

При розгляданні випадків внутрішнього опромінення досліджують три можливі варіанти:

1) опромінення органу людського тіла, в якому відкладається найбільша частина певного радіонукліду (наприклад, для стронцію -скелет, для полонію — нирки, для йоду — щитовидна залоза);

2) опромінення легень, з яких нерозчинні сполуки будь-яких елементів, що осідають в них з великою ймовірністю ( до 75%), виводяться дуже повільно;

3) опромінення кишково-шлункового тракту, по якому проходить основна частина радіоактивної речовини, що попадає в організм з їжею або водою.

Радіонукліди із ШКТ в потік крові попадають незначною мірою. Тому третій шлях критичним є рідко. Основними лозовими межами є гранично допустима доза (ГДД) зовнішнього або внутрішнього опромінення і границя річного постування (ГРП) радіонукліда в організм.

Саме постування радіонукліда в організм характеризує реальну небезпеку внутрішнього опромінення.

Таблиця 4. Границя річного поступання і допустимі концентрації деяких радіонуклідів для критичної групи населення

Радіонукліди Період напіврозпаду Границя річного поступання, мкКі Допустима концентрація, Кі/л

з повітря з водою в атмосфер. повітрі у воді *10-8

Тритій-3 12,3 р 1,2*103 2,6*103 1,6 320

Вуглець-14 5600 р. 8,6*106 8,2*103 1,2 82

Фосфор-32 14,5 діб 18 15 4*10-2 1,9

Кобальт-60 5,3 р. 2,2 28 3*10-3 3,5

Стронцій-89 50 діб 6,9 9,6 9*10-3 1,2

Стронцій-90 28 р. 0,29 0,32 4*10-4 4*10-2

Цирконій-95 65 діб 8,0 50 1*10-2 6

Ніобій-95 35 діб 25 77 9,6

Рутеній-103 40 діб 13 64 1,8*10-2 8

Рутеній-106 1 р. 1,4 9,6 1,9*10-10 1,2

Йод-131 8 діб 2,1 1,6 3*10-3 2*10-4

Йод-133 20 год. 8 6 1*10-2 0,8

Йод-135 6,7 год. 26 19 3,6*10-2 0,2

Цезій-134 2 р. 3,2 6,9 4,4*10-3 0,86

Цезій-137 30 р. 3,6 12 4,9*10-2 0,2

Радій-226 1600 р. 6,2*10-2 4,3*10-6 8,5*10-6 5,4*10-3

Плутоній-239 2,4*104 р. 2,1*10-4 1,8 3*10-7 2,2*10-4

Кюрій 163 доби 0,015 10 2*10-5 1,2

Таблиця 5 Гранично допустимий вміст (ГДВ) деяких радіонуклідів в тілі людини

Радіонукліди Стан речовини в сполуці (розч.) Критичний орган ГДВ, мкКі

Стронцій-89 р кістка 3,9

Стронцій-89 нр легені 1,5

Стронцій-89 р кістка 2,0

Стронцій-90 нр легені 0,8

Стронцій-90 Р все тіло 18

Цирконій-95 нр легені 1,6

Цирконій-95 Р все тіло 38

Ніобій-95 нр легені 3,2

Рутеній-103 нр легені 3,1

Рутеній-106 нр легені 0,6

Рутеній-106 р щитовидна залоза 0,07

Йод-131 нр легені 2,8

Йод-133 р щитовидна залоза 0,03

Йод-133 Р все тіло 18

Цезій-134 нр легені 1,5

Цезій-134 Р все тіло 33

Цезій-137 нр легені 2

р — розчинна, нр — нерозчинна.

Оскільки змінити радіоактивність, яка накопичується в тому чи іншому органі, практично неможливо, нормування постування є єдиним оперативним засобом контролю внутрішнього опромінення. Саме це захистить населення від негативної біологічної дії опромінення.

Основним процесом, який пояснює біологічну дію випромінювання, є витрата поглиненої енергії на розрив хімічних зв'язків з утворенням високоефективних в хімічному відношенні сполук, так званих радикалів. Оскільки у ссавців основну частину маси живого організму становить вода, вирішальне значення має непрямий вплив через іонізацію молекул води і хімізм наступних реакцій з вільними радикалами.

Узагальнення. Чорнобильська катастрофа – найбільша техногенна аварія на Землі. Людство зобов’язане зробити правильні висновки з того, що сталося.

Міграція радіонуклідів в навколишньому середовищі продовжується, радіонукліди попадаючи в організм людини суттєво впливають на її здоров’я.

Людство вимушене зрозуміти, що загально відомі закони синекології та “закони-прислів’я Коммонера” в природі виконуються не залежно від впливу людини.

Література для самоосвіти: 1, 2, 5, 6, 8, 10.

Питання для самоконтролю:

1. Які радіонукліди забруднили навколишнє середовище після аварії на ЧАЕС?

2. Які радіонукліди поступають в організм людини через їжу?

3. Які клінічні наслідки гострого опромінення?

4. Які основні дозові границі опромінення?

5. У чому є різниця – границі дози і гранично допустимої дози?

6. Які органи найбільш піддаються внутрішньому опроміненню?

7. Який процес пояснює біологічну дію випромінювання на організм людини?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Наверх ↑