На головну
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати

Про біологічну дію іонізуючих випромінювань

  1. I. Моделі поведінки особистості в конфліктній взаємодії.
  2. Quot; Джерела іонізуючих випромінювань ".
  3. АЛЬТЕРНАТИВИ фаворитизм: Інтеграційні тенденції в міжгрупової взаємодії
  4. Безпека життєдіяльності - наука про комфортну й безпечну взаємодію людини з техносферою.
  5. Біологічна дія ІОНІЗУЮЧИХ випромінювань
  6. Біологічна дія іонізуючих випромінювань
  7. Біологічна дія іонізуючих випромінювань

Методичні вказівки і завдання радіаційної безпеки та захисту від іонізуючого випромінювання здійснюватиме

Про біологічну дію іонізуючих випромінювань

1.1.В основі біологічної дії іонізуючих випромінювань лежить поглинання їх енергії атомами і молекулами живої тканини. Розрізняють три послідовні стадії в розвитку радіобіологічного процесу: фізичну, хімічну і біологічну. Остання, в свою чергу, протікає на субклітинному, клітинному, тканинному рівнях, на рівні окремих органів і цілого організму.

На першій стадії - фізичної, яка триває протягом ~ 10-10 с, енергія випромінювання передається речовині в актах іонізації і збудження атомів і молекул клітинної субстрату. Встановлено, що при дозі 10 Гр в клітці з 1014 молекул збуджуються і ионизируются ~ 106-107. Оскільки вода - основний компонент живих клітин, істотну роль грає радіоліз молекул води з утворенням вільних радикалів Н · і ОН ·, що володіють високою хімічною активністю по відношенню до органічних молекул. Радіація також безпосередньо діє на молекули розчиненої речовини, викликаючи розщеплення молекул білка, нуклеїнових кислот та інших сполук у клітині.

На другій стадії протягом ~ 10-6 з відбуваються реакції первинних продуктів радіолізу з киснем і органічними молекулами, утворюються перекисні сполуки, окислюються молекули білка, з'являються токсичні речовини та інші вторинні продукти.

Третя стадія - біологічна, характеризується періодами більше 1 с. Змінюються проникність клітинних мембран, активність ферментів, порушується синтез ДНК РНК білок, процеси обміну речовин і ділення клітин, з'являються хромосомні аберації і т. П. При великих дозах іонізуючого випромінювання порушення в метаболізмі і біоструктури клітини можуть бути настільки значними, що клітина гине . Зміни на клітинному рівні, загибель клітин, призводять до порушень функцій і життєдіяльності інших клітин, тканин, окремих органів і організму в цілому.

Поглинання енергії випромінювання на першій стадії радіобіологічного процесу як би «запалює» ланцюгову реакцію фізико-хімічних і біологічних змін в організмі. Очевидно, що чим більше поглинена доза випромінювання, тим більше радіобіологічний ефект.

При малих дозах випромінювання істотну роль грає микрораспределение - поглиненої енергії на молекулярному і клітинному рівнях, яке вивчає мікродозіметрія[2,4].

Величина конкретного радіобіологічного ефекту залежить не тільки від поглиненої дози, але і від потужності дози, виду і енергії випромінювання, розміри поверхні, відносної радиочувствительности опромінюються органів і тканин, індивідуальних особливостей живого організму і інших чинників. Розглянемо радіобіологічні ефекти, що виникають при опроміненні людей.

1.2.Сучасна біологія розрізняє соматичні та генетичні ефекти, що виникають при опроміненні людини. Соматичні ефекти проявляються безпосередньо у самого опроміненого особи, а генетичні (спадкові) - у його потомства. За характером залежності від дози випромінювання прийнято виділяти дві групи променевих ефектів у людини - нестохастические і стохастичні.

нестохастическиеефекти - це реакції організму на променеву дію, які проявляються при перевищенні певних порогових доз; зі збільшенням, дози вище порога зростає тяжкість променевого ураження відповідно до залежності "доза - ефект». До нестохастична ефектів належать такі соматичні ураження, як пригнічення кістково-мозкового кровотворення, катаракти кришталика, незлоякісні пошкодження шкіри, судин, окремих тканин і органів, хронічна і гостра променева хвороба. У різних індивідуумів порогові дози і ступінь променевих реакцій варіюють в деяких межах.

стохастичніефекти - це наслідки опромінення організму, мають імовірнісний, дискретний характер. Для них, мабуть, не існує порогу по дозі, і, в принципі, вони можуть з'являтися при дуже малих дозах (навіть в умовах природного фону випромінювання). Зі збільшенням дози ймовірність виникнення цих ефектів зростає. В даний час прийнята лінійна безпорогова залежність ймовірності стохастичного ефекту від дози випромінювання. Разом з тим тяжкість кожного виду стохастичного ефекту не залежить від дози. До стохастическим ефектів опромінення відносяться: 1) соматика-стохастичні ефекти - наслідки переродження окремих соматичних клітин, що призводять до ракових новоутворень різних органів і тканин, лейкозам, передчасного старіння; 2) генетичні наслідки опромінення статевих клітин (генні мутації), що призводять кнаследственним пошкоджень у дітей івнуков опроміненого людини.

Серед стохастичних реакцій організму на променеву дію найбільш істотні канцерогенні ефекти. За даними МКРЗ, ризик від опромінення, що викликається стохастическими ефектами, а саме, ймовірність виникнення раку у індивідуума ігенетіческіх пошкоджень у його потомства, становить відповідно 1,2 · 10-2 і 0,4 · 10-2 на 1 Зв еквівалентної дози.

При короткочасному (гострому) опроміненні всього тіла людини ?-випромінювання спостерігаються такі клінічні нестохастические ефекти в залежності від середньої поглиненої тканинної дози випромінювання, DTK :

0-0,25 Гр - видимих ??соматичних порушень немає;

0,25-0,5 Гр - можливі зміни складу крові;

0,5-1 Гр - зміни в крові без порушення працездатності;

~ 1Гр - легка форма променевої хвороби;

1-1,5 Гр - променева хвороба I ступеня, зниження працездатності;

1,5-2,5 Гр - гостра променева хвороба II ступеня тяжкості;

2,5-3,5 Гр - важка форма променевої хвороби - III ступеня;

3,5-5 Гр - вкрай важка форма променевої хвороби-IV ступеня;

3,5-4 Гр - доза 50% загибелі людей при відсутності лікування (летальна доза ЛД50);

> 6Гр - летальний результат в 100% випадків при відсутності лікування.

При дозах> 10 Гр розвиваються важкі ураження кишечника, центральної нервової системи, шкіри, що призводять до швидкого летального результату.

При разовому опроміненні людини малими дозами - до 0,25 Гр нестохастические ефекти практично відсутні, а стохастичні - малоймовірні. Якщо ж людина отримує дозу по 0,25 Гр неодноразово протягом тривалого часу, то нестохастические порушення накопичуються і може розвиватися хронічна променева хвороба; одночасно підвищується ймовірність стохастичних ефектів.

На всіх стадіях дії випромінювання в організмі відбуваються руйнівні і відновні процеси, і їх співвідношення визначає кінцевий результат. Вважають, що незворотні пошкодження в органах і тканинах людини складають ~ 10%, а оборотні ~ 90%. При малих дозах (~ 0,1 Гр) оборотні ушкодження відновлюються повністю, а при великих дозах (> 1 Гр) - лише частково. В останньому випадку біологічний ефект залежить від потужності дози: зі збільшенням темпу опромінення ускладнюється відновлення порушених структур і зростає тяжкість нестохастична променевого ураження. Якщо ж дана велика доза розтягнута в часі (потужність дози менше), то оборотні нестохастические порушення встигають відновлюватися і ефект ураження знижується. Так, наприклад: доза випромінювання 4 Гр, отримана людиною відразу, є середньолетальній; отримана за рік- може викликати хронічну променеву хворобу.

Залежність радіобіологічного ефекту від виду і енергії випромінювання враховується коефіцієнтом ОБЕ або коефіцієнтом якості до, що є функцією лінійної передачі енергії ЛПЕ. Так, біологічна дія ?-випромінювання в 20 разів сильніше, ніж ?-випромінювання, при одній і тій же поглиненої дози в тканини (ом. Табл. 1.2). Нагадаємо, що коефіцієнт якості і еквівалентна доза застосовуються для оцінки радіаційної небезпеки хронічного опромінення людини при загальній величині Dекв не більше 0,25 Зв.

Дія радіації на організм людини залежить і від того, чи є опромінення загальним або локальним, рівномірним по всьому тілу або нерівномірним. Опромінення окремих органів викликає свідомо більш легкі наслідки, ніж опромінення © цього організму. При цьому головну роль відіграє радіочутливість органів. Для оцінки небезпеки стохастичних ефектів при хронічному опроміненні людини малими дозами МКРЗ рекомендує використовувати поняття ефективної еквівалентної дози Hеф (Зв), що враховує можливість нерівномірного опромінення різних органів і тканин:  , Де Dекв, i - Середня еквівалентна доза в i-м органі, Wi - Коефіцієнт, що характеризує відносний стохастичний ризик від опромінення даного органу в порівнянні з опроміненням всього тіла; значення Wi для гонад - 0,25, молочних залоз - 0,15, кровотворних органів - 0,12 і т. д.

Зменшення розміри поверхні знижує загальне ураження організму. Так, доза 4 Гр не приносить помітного шкоди, якщо опромінюється тільки ділянку шкіри площею ~ 6 см2. Індивідуальні особливості людей (їх різна радіочутливість) виявляються лише при невеликих дозах випромінювання. З віком чутливість людини до опромінення знижується.

1.3. Допустимий час опромінення персоналу. Якщо відома потужність еквівалентної дози в реальних умовах зовнішнього опромінення рекв (МЗв / год, мбер / год), то можна визначити допустимий час перебування персоналу; в цих умовах t0 (Ч в рік): t0 = ПДР / рекв.

Допустимий час опромінення протягом тижня знаходиться за формулою to= Dекв, 0/ pекв , де Dекв, 0 - Допустима тижнева еквівалентна доза, яка дорівнює 100 мбер / тиждень. отже,

,

де t0 (Ч в тиждень), рекв(Мбер / год).

Наприклад, при рекв = 7,2 мбер / год допустимий час роботи t0 = 100: 7,2 = 14 годин на тиждень (700 ч на рік).

Білі ізйестна потужність експозиційної дози ?-випромінювання рекс (МР / год), то допустимий час роботи в цих умовах t0 (Ч в тиждень) знаходять за формулою

,

де Dекс, 0 = 100 мР / тиждень - допустима тижнева експозиційна доза. Наприклад, для рекс = 2,8 мР / год отримаємо t0 ? 36 год / тижд (стандартний час роботи).

Знаючи щільність потоку частинок на поверхні тіла ? (част. / См2 · С) і користуючись даними табл. 2.3, можна знайти допустимий час опромінення t0 (Ч в тиждень):

(2.12)

де ДППа - Допустима щільність потоку з урахуванням 'Коефіцієнту изотропности I. Помноживши отримане значення часу на 50, знайдемо допустимий час роботи протягом року.

Приклад 1. Для дослідження вологості грунту в польових умовах застосовується джерело швидких нейтронів (Ен = 10 МеВ). Визначити допустимий час роботи, якщо оператор (категорія А) опромінюється нейтронами рівномірно з усіх боків при середній щільності потоку ? = 90 нейтр / (см2 · С). З табл. 2.3 ДПП 'А= 15. З огляду на коефіцієнт I = 1,7, отримуємо ДППА = 15 · 1,7 = 25,5 нейтр. / (См2з). По (2.12) знаходимо t0 = 36 · 25,5: 90 = 10,2 ч в тиждень (510 год на рік).

1.4. На практиці бувають випадки комбінованого (поєднаного) впливу зовнішнього і внутрішнього опромінення. У цих випадках повинна виконуватися умова радіаційної безпеки для даного критичного органу або всього тіла:

де Нм, i - Максимальна річна еквівалентна доза i-ro виду зовнішнього випромінювання на даний орган;

ПДРi - Відповідна гранично допустима доза;

Пj - Фактичне річне надходження в організм j-го радіонукліда;

ПДПj - Відповідне гранично допустиме надходження j-го радіонукліда (значення ПДПj наведені в НРБ-76 [5]).

 



| Захист від зовнішнього опромінення