Радиобиология

В доп.материал

Из засекреченных документов ЦК КПСС:

«Секретно. Приложение к п.10 протокола №32 от 22 августа 1986 года… При переработке скота из зоны расположенной на следе выброса Чернобыльской АЭС, часть вырабатываемого мяса содержит радиоактивные вещества (РВ) в количествах превышающих допустимые нормы. В настоящее время на холодильниках мясной промышленности находится на хранении около 10 тысяч тонн загрязненного мяса… Для того, что бы не допустить большого суммарного накопления РВ в организме людей от употребления грязных продуктов питания, Министерство здравоохранения СССР рекомендует максимально рассредоточить загрязненное РВ мясо по стране и использовать его для выработки колбасных изделий, консервов и мясных полуфабрикатов в соотношениях один к десяти с нормальным мясом.»

Уважаемые читатели, в связи с вопиющим фактом грубейшего нарушения работ с РВ и ИИИ, халатным исполнением своих обязанностей, происходило переоблучение работающего персонала, а нередко и просто посторонних людей. Прочитав материалы приведенные ниже, Вы поймете к каким страшным последствиям приводят эти нарушения, а так же поймете какую цену заплатили ликвидаторы – матросы (весь удар пришелся по ним) за наше с Вами душевное спокойствие.

Ядерные излучения оказывают сильное поражающее действие на все живые существа, от бактерий и вирусов до млекопитающих. Характер и интенсивность повреждения зависит от полученной дозы излучения и от вида частиц. Одно и то же облучение по-разному действует на разные органы,  и  на разные организмы. При достаточно большой дозе облучения гибнет любой организм. Минимальная смертельная доза (точнее доза, при облучении которой гибнет 50% особей данного вида) варьируется от 50 Рентген для яиц известного по домашним аквариумам акюлюта до 300000 Рентген для некоторых бактерий.   Дозы, ниже смертельной, вызывают различные заболевания, объединенные термином «лучевая болезнь».

Действие различных доз облучения на человека:

Структуру живого организма можно подразделить на три уровня:

1. отдельные молекулы

2. клетки

3. макроскопические части или системы организма (например мышечная ткань или дыхательная система)

Поражающее действие радиации проявляется на всех трех уровнях. Первичным действием излучения на организм является повреждение молекул. Установлено, что существует два механизма таких повреждений – прямой и косвенный.

В прямом механизме ядерная частица воздействует (либо непосредственно, либо через промежуточные электроны, как ядра отдачи) на сами макромолекулы. В косвенном механизме излучения происходит радиолиз воды, продукты которого (главным образом радикал ОН- а также Н+, НО2 и Н2О2) вступают в химические реакции с макромолекулами. Существование прямого механизма радиационного поражения доказывается тем, что оно происходит и в высушенных живых объектах, таких как высушенные семена растений, ферменты, споры бактерий и т.д.

Биологическое действие особо ионизирующих излучений (альфа-лучи и электроны) усиливаются в присутствии кислорода. Повышение концентрации кислорода в среде от 0 до 30-40% втрое увеличивает поражающее действие. Действие сильноионизирующих излучений, например альфа-частиц от концентрации кислорода не зависит.

Радиационное поражение макромолекул проявляется в потере ими биологической активности, в образовании разрывов сшивок в радиационном окислении и т.д. В ряде случаев в макромолекулах под действием излучений возникают, так называемые, скрытые повреждения. Некоторые клетки и даже одноклеточные организмы гибнут от единичного акта ионизации. Разные части и разные функции клеток по-разному чувствительны к одной и той же дозе. Действие радиации на клетку обладает очень высокой удельной (по энергии) эффективностью.

Для угнетения функции деления клеток достаточно дозы, энергия которой при переводе ее в тепловую вызвала бы нагревание всего лишь на тысячную градуса. При такой дозе в клетке поражается лишь одна белковая молекула из миллиона. Принято считать что причина высокой эффективности кроется в том, что в клетке существует небольшое число каких-то крайне чувствительных к радиации структур, разрушение которых ведет к гибели клетки.

 Радиация оказывает поражающее действие на самые различные части и системы организма в целом. У человека наиболее чувствительны к облучению кроветворные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические железы), эпителий половых желез и слизистая оболочка кишечника. При дозе, близкой к смертельной, гибель наступает в результате разрушения производящих кровь клеток костного мозга (лейкемия). При дозах значительно превышающих смертельную гибель наступает гораздо быстрее при поражении кишечника. При дозах меньше смертельной сначала следует острый этап болезни (малокровие, ожоги и язвы, выпадение волос, тяжелые поражения глаз, десен, горла и т.д.). Часто возникают различные длительные заболевания приводящие к истощению и смерти через несколько лет после сильного облучения.

В период после острого течения лучевой болезни сильно снижается сопротивляемость к инфекционным заболеваниям. Как правило, происходит раннее старение.  Любая сколь угодно малая доза облучения может вызвать необратимые генетические изменения хромосом, что приводит к тяжелым наследственным аномалиям в  последующих поколениях.

При облучении небольшой части тела доза даже превышающая смертельную может оказать сравнительно слабое действие на состояние организма в целом. Действие одной и той же дозы облучения заметно зависит от того, за какой промежуток времени эта доза получена. Если облучение сильно (на недели, месяцы) растянуть по времени, то общее поражающее действие будет меньше, чем при однократном облучении суммарной дозой. Восстановление почти всегда неполное, а для некоторых процессов в частности для генетических повреждений отсутствует вовсе.  Поэтому хроническое облучение малыми дозами также является опасным.

Хочу сообщить читателю, что личный состав работающий в зд. №5 и БСХ  подвергался радиационному облучению каждый день, при этом радиологи, стоявшие у нас в части на штате практически не выполняли своих функций. Для меня как начальника смены было большой проблемой загнать офицера-радиолога в зону строго режима, где велись работы с радиоактивными веществами.

Ядерные излучения опасны еще и тем, что их большие дозы не воспринимаются органами чувств человека. Поэтому при работе с любыми видами излучений необходимо изучить и строго соблюдать правила работы с радиоактивными материалами. К сожалению, в войсковой части 90299 (Андреева губа), где потом возникли чудовищные радиационные аварии и ядерно-опасные завалы в основном эти правила не выполнялись. На опасных участках в ЗСР работали с огнем и паром, что категорически было запрещено документами, так как эти действия приводили к повышению аэрозольной активности. Что неминуемо приводило к дополнительному внутреннему облучению личного состава и загрязнению окружающей среды.  Работы, которые были описаны в предыдущих рассказах велись без соответствующих средств защиты. В общем, отношение к нам было античеловеческим и я считаю, что должностные лица должны понести определенную законом ответственность.

Принятая сейчас допустимая доза от внешних источников облучения для лиц непосредственно работающих с излучениями составляет 5 БЭР (биологический эквивалент рентгена) в год. При этом подчеркивается, что во всех случаях надо стремиться к максимально возможному снижению фактической дозы облучения, даже если эта доза не превышает предельно допустимой.

Отрывок из книги «Правда о Чернобыле по-флотски в губе Андреева».

Основные группы эффектов (РБЭ),возникающих при облучении малыми (МД) и большими дозами (БД)

Детерминированные эффекты (соматические) — это неизбежные, закономерные патологические состояния, возникающие при облучении большими дозами, в отношении которых предполагается существование порога. Они подразделяются на ближайшие последствия (острая, подострая и хроническая лучевая болезнь; локальные лучевые повреждения: лучевые ожоги кожи, лучевая катаракта и стерилизация) и отдаленные последствия (радиосклеротические процессы, радиоканцерогенез, радиокатарактогенез и прочие).

Стохастические эффекты — это вредные биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога возникновения. В соответствии с общепринятой консервативной радиобиологической гипотезой, любой сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определенный риск возникновения стохастических эффектов. Стохастические эффекты — это вероятностные эффекты, возникающие при облучении, в основном, малыми дозами. Они делятся на соматико-стохастические(лейкозы и опухоли различной локализации), генетические (доминантные и рецессивные генные мутации и хромосомные аберрации) и тератогенные (умственная отсталость, другие уродства развития; возможен риск возникновения рака и генетических эффектов облучения плода).
Реализация РБ-эффектов протекает в несколько этапов.

· Дозиметрия ионизирующих излучений — раздел прикладной ядерной физики, в котором рассматриваются свойства ионизирующих излучений, физические величины, характеризующие поле излучения и взаимодействие излучений.

Лучевая болезнь

Лучева́я боле́знь — заболевание, возникающее от различных видов ионизирующих излучений. Развитие лучевой болезни наступает от значительных превышений естественного фона излучений.

У человека лучевая болезнь может быть обусловлена внешним облучением и внутренним — при попадании радиоактивных веществ в организм с вдыхаемым воздухом, через желудочно-кишечный тракт или через кожу и слизистые оболочки, а также в результате инъекции.

Общие клинические проявления лучевой болезни зависят, главным образом, от полученной суммарной дозы радиации. Дозы до 1 Гр (100 рад) вызывают сравнительно легкие изменения, которые могут рассматриваться как состояние предболезни. Дозы свыше 1 Гр вызывают костно-мозговую или кишечную формы лучевой болезни различной степени тяжести, которые зависят главным образом от поражения органов кроветворения. Дозы однократного облучения свыше 6 Гр считаются абсолютно смертельными.

Острая лучевая болезнь (ОЛБ) — наступившая вследствие однократного облучения. По тяжести ОЛБ делят на несколько степеней:

I степень 1÷2 Гр (проявляется через 14-21 день)

II степень 2÷4 Гр (через 4-5 дней)

III степень 4÷6 Гр (после 10-12 часов)

IV степень >6 Гр (после 30 минут)

Хроническая ЛБ - развивается в результате длительного непрерывного или фракционированного облучения организма в дозах 0,1-0,5 сГр/сут при суммарной дозе, превышающей 0,7-1 Гр. ХЛБ при внешнем облучении представляет собой сложный клинический синдром с вовлечением ряда органов и систем, периодичность течения которого связана с динамикой формирования лучевой нагрузки, т.е. с продолжением или прекращением облучения. Своеобразие ХЛБ состоит в том, что в активно пролиферирующих тканях, благодаря интенсивным процессам клеточного обновления, длительное время сохраняется возможность морфологического восстановления тканевой организации. В то же время такие стабильные системы, как нервная, сердечно-сосудистая и эндокринная, отвечают на хроническое лучевое воздействие сложным комплексом функциональных реакций и крайне медленным нарастанием незначительных дистрофических изменений.

Отдаленные последствия облучения - соматические и стохастические эффекты, проявляющиеся через длительное время (несколько месяцев или лет) после одноразового или в результате хронического облучения.

Включают в себя:

РАДИАЦИЯ (термины и определения)

Радиоактивный распад - это процессе самопроизвольного превращения неустойчивых ядер в другие ядра (в конечном итоге, стабильные).

Радиация - излучение энергии в виде частиц или электромагнитных волн. При превращениях (распадах) радиоактивных ядер возникают различные виды излучения: альфа-, бета-, гамма-излучение, рентгеновское излучение, нейтроны, тяжелые ионы. При взаимодействии с веществом энергия излучения передается атомам и молекулам, превращая их в заряженные частицы - ионы. В результате ионизации разрываются химические связи молекул, составляющих живые организмы, и тем самым вызываются биологически важные (соматические и генетические) изменения. Процесс радиоактивного распада происходит с постоянной относительной скоростью, присущей данному виду радиоактивных ядер (радионуклидов). Время, за которое распадается в среднем половина имеющихся радионуклидов, называется ПЕРИОДОМ ПОЛУРАСПАДА (T1/2). Хотя все радионуклиды нестабильны, одни из них более нестабильны, чем другие. Например, протактиний-234 распадается почти моментально (T1/2=1,17 минуты), а уран-238 - очень медленно (4,47 млрд. лет). На рис. 3 представлен радиоактивный распад ядер урана-238. Количество распадающихся радионуклидов в веществе определяют термином АКТИВНОСТЬ. Единицы измерения активности радиоактивных веществ - кюри (Ки) и беккерель (Бк). Численному значению активности 1 Ки приблизительно соответствует активность 1 г радия в равновесии с продуктами его распада. За масштаб единицы 1 Бк принят 1 распад в секунду. Между единицами активности существует взаимосвязь: 1 Ки = 37 млрд. Бк, 1 Бк=1 расп./с.

Понятие активности ничего не говорит о виде радиоактивного излучения или о величине его энергии, а указывает лишь число атомов, распадающихся в секунду. Более того, одинаковая активность различных радиоактивных веществ не подразумевает одну и ту же степень поражения биологических тканей. Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Количественную характеристику излучения, обычно называемую ДОЗОЙ, измеряют в величинах энергии, поглощенной тканями организма.

Поглощенная доза - количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого вещества. Единицы измерения поглощенной дозы - грей (Гр) и рад. 1 рад=100 эрг/г, 1 Гр=1 Дж/кг, 1 Гр=100 рад. Существует также количественная характеристика поля ионизирующего излучения, основанная на величине ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении. Единицей измерения является рентген (Р). Доза 1 Р соответствует примерно 1 млрд. пар ионов в 1 см3 воздуха. Доза 1 Р накапливается за 1 ч на расстоянии 1 м от источника радия массой 1 г, т. е. активностью примерно 1 Ки.

В последнее время в соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) основными дозиметрическими величинами поглощенной и эквивалентной дозы являются Грей и Зиверт, соответственно. В данной публикации мы воспользуемся специальными единицами рад и бэр, которые ранее широко использовались, более привычны и часто применяются на практике в настоящее время.

Отдельные виды излучений отличаются друг от друга различной способностью повреждать ткани организма. Равные поглощенные дозы не обязательно должны вызывать одинаковые биологические эффекты. Обычно при одинаковой величине поглощенной дозы рентгеновские лучи, гамма- и бета-излучение вызывают меньшие повреждения по сравнению с потоками ионов. Нейтронное излучение занимает промежуточное положение. Поэтому при одной и той же поглощенной дозе радиобиологический эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Для количественной оценки этого влияния вводится "переводной" коэффициент ОТНОСИТЕЛЬНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ (ОБЭ) или КОЭФФИЦИЕНТ КАЧЕСТВА (КК) излучения.

ОБЭ или КК какого-либо излучения - численный коэффициент, который устанавливает некий эквивалент между различными видами излучений и равен отношению поглощенной дозы эталонного излучения (принято рентгеновское излучение с энергией 180-250 кэВ), вызывающей определенный радиобиологический эффект, к дозе рассматриваемого излучения, вызывающей тот же биологический эффект. Поэтому мерой биологического воздействия каждого вида радиационного облучения служит ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА, которая определяется как поглощенная доза, умноженная на коэффициент качества. Коэффициент качества ионизирующего излучения равен 1 для рентгеновского, бета- и -гамма-излучения, 3-10 - для протонов и быстрых нейтронов, 20 - для альфа-частиц. Единицами измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада) и зиверт (Зв). 1 Зв соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, гамма- и бета излучения), 1 Зв = 100 бэр, 1 бэр = 10 мЗв. 1 бэр = 103 мбэр = 106 мкбэр.

Рис. 4. Коэффициенты радиационного риска для разных органов человека при равномерном облучении (1,00 - организм в целом).

Органы и ткани человека имеют разную чувствительность к облучению. Наиболее уязвимы красный костный мозг, гонады, легкие. Менее восприимчивы печень, щитовидная железа, мышцы и другие внутренние органы. Например, при одинаковой дозе облучения возникновение заболевания легких более вероятно, чем щитовидной железы, а облучение гонад опасно из-за возможности генетических повреждений. (Рис. 4). Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с разными коэффициентами, так называемыми коэффициентами радиационного риска для различных органов и тканей. Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав их по всем органам и тканям, получим ЭФФЕКТИВНУЮ ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ДОЗУ, отражающую суммарный эффект облучения для организма; она также измеряется в зивертах или бэрах. Эти понятия описывают индивидуальные дозы облучения. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, получают КОЛЛЕКТИВНУЮ ЭФФЕКТИВНУЮ ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ДОЗУ, которая измеряется в человеко-бэрах (чел-бэр) или человеко-зивертах (чел-Зв).

Рис. 5. Связь понятий поля, дозы, радиобиологического эффекта и единиц их измерений

Поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными и в отдаленном будущем, существует еще одно определение.

Ожидаемая (полная) коллективная эффективная эквивалентная доза - это коллективная эффективная эквивалентная доза, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования.

На рис. 5 проиллюстрирована связь понятий поля, дозы и радиобиологического эффекта и единиц их измерения.