Іонізуюче випромінювання та його наслідки для здоров'я

Іонізуюче випромінювання – вид енергії, що вивільняється атомами у формі електромагнітних хвиль (гамма- та рентгенівське випромінювання) або частинок (нейтрони, бета- та альфа-частинки). Спонтанний розпад атомів називається радіоактивністю, а надлишок енергії, що виникає при цьому, є формою іонізуючого випромінювання. Нестабільні елементи, що утворюються при розпаді і випромінюють іонізуюче випромінювання, називаються радіонуклідами.

Всі радіонукліди ідентифікуються унікальним чином за видом випромінювання, що випускається ними, енергії випромінювання і періоду напіврозпаду.

Активність, яка використовується як показник кількості присутнього радіонукліду, виражається в одиницях, званих беккерелями (Бк): один беккерель – це один акт розпаду в секунду. Періодом напіврозпаду називають час, необхідний у тому, щоб активність радіонукліда внаслідок розпаду зменшилася наполовину з його початкової величини. Період напіврозпаду радіоактивного елемента – час, протягом якого відбувається розпад половини його атомів. Воно може бути в діапазоні від часток секунди до мільйонів років (наприклад, період напіврозпаду йоду-131 становить 8 днів, а період напіврозпаду вуглецю-14 - 5730 років).

Джерела випромінювання

Людина щодня піддається впливу природного та штучного випромінювання. Природне випромінювання має багато джерел, включаючи понад 60 природних радіоактивних речовин, присутніх у ґрунті, воді та повітрі. Головним джерелом природного випромінювання є радон – природний газ, що виділяється з гірських порід та ґрунту. Радіонукліди щодня вдихаються людиною з повітря і надходять у травний тракт із їжею та водою.

Людина також піддається впливу природної радіації космічних променів, особливо на великій висоті. У середньому 80% щорічної дози, яку людина отримує від фонового випромінювання, посідає природні наземні та космічні джерела випромінювання. Рівні такого випромінювання варіюються в різних географічних зонах, а в деяких районах його рівень може бути в 200 разів вищим за середньосвітовий показник.

На людину впливає також випромінювання зі штучних джерел різного походження, від виробництва атомної енергії до використання радіації з медичною метою при діагностиці та лікуванні захворювань. Найпоширенішими на сьогоднішній день штучними джерелами іонізуючого випромінювання є медичні пристрої, зокрема рентгенівські апарати та комп'ютерні томографи.

Вплив іонізуючого випромінювання

Людина може зазнавати впливу іонізуючого випромінювання за різних обставин: у побуті або громадських місцях (опромінення в громадських місцях), на робочому місці (професійне опромінення) або при отриманні медичної допомоги (медичне опромінення).

Випромінювання може впливати на людину внутрішніми або зовнішніми шляхами.

Внутрішній вплив іонізуючого випромінювання має місце при вдиханні радіонуклідів, їх надходженні до травного тракту або проникненні в кровотік (наприклад, внаслідок ін'єкції, поранення). Внутрішній вплив припиняється, коли радіонуклід виводиться з організму спонтанно (з екскрементами) або в результаті лікування.

Зовнішнє радіоактивне зараження може виникати при осіданні радіоактивних речовин з повітря (пил, рідина, аерозолі) на шкіру чи одяг. Такий радіоактивний матеріал часто можна видалити з тіла миттям.Піддатися іонізуючому випромінюванню можна також із зовнішнього джерела, наприклад, при застосуванні рентгенівського обладнання в медичних цілях. Зовнішнє опромінення припиняється, коли його джерело екранується або людина залишає поле, що опромінюється.

Для цілей захисту від радіації можна виділити три ситуації впливу іонізуючого випромінювання: заплановане опромінення, існуюча схильність та аварійне опромінення. Заплановане опромінення має місце у ситуаціях навмисного впровадження та використання джерел випромінювання з певними цілями, наприклад, при медичному застосуванні таких джерел для діагностики або лікування захворювань у пацієнтів або їх використання на виробництві або в ході наукових досліджень. Існуюча схильність має місце тоді, коли випромінювання вже є і від нього необхідно виробляти заходи захисту; прикладами є вплив радону в житлових і робочих приміщеннях, а також вплив фонового природного випромінювання в навколишньому середовищі. Ситуації аварійного опромінення є результатом непередбачених подій, зокрема ядерних аварій або зловмисних дій, і вимагають термінового вжиття заходів у відповідь.

На використання випромінювання в медицині припадає 98% усієї дози опромінення населення зі всіх штучних джерел; воно становить 20% від загального на населення. Щорічно у світі проводиться понад 4200 мільйонів радіологічних обстежень з метою діагностики, 40 мільйонів процедур з використанням ядерних матеріалів та 8,5 мільйонів процедур променевої терапії.

Наслідки іонізуючого випромінювання для здоров'я

Радіаційне ушкодження тканин та/або органів залежить від отриманої дози опромінення або поглиненої дози, що виражається у греях (Гр).Потенційна шкода від поглиненої дози залежить від виду випромінювання та чутливості різних тканин та органів.

Здатність іонізуючого випромінювання завдати шкоди оцінюється за допомогою ефективної дози. Одиницею ефективної дози, в якій враховується вид випромінювання та чутливість тканин та органів, є зіверт (Зв). Вона дозволяє вимірювати іонізуюче випромінювання з погляду потенціалу завдання шкоди. Важливим параметром, окрім кількості радіації (дози), є швидкість надходження (потужність) дози, яка виражається в мікрозивертах на годину мкЗв/годину або мілізівертах на рік (мЗв/рік).

Опромінення, що перевищує певні граничні значення, може порушити функціонування тканин та/або органів і викликати гострі реакції, такі як почервоніння шкіри, випадання волосся, радіаційні опіки або гострий променевий синдром. Ці реакції є більш вираженими при більш високих дозах та вищій потужності дози. Так, порогова доза гострого променевого синдрому становить приблизно 1 Зв (1000 мЗв).

Якщо доза опромінення є низькою та/або впливає тривалий період часу (низька потужність дози), обумовлений цим ризик суттєво знижується, оскільки в цьому випадку збільшується ймовірність відновлення пошкоджених тканин. При цьому не зникає ризик виникнення довгострокових наслідків випромінювання, таких як катаракта або рак, які можуть виявитися через роки або навіть десятиліття. Подібні наслідки виникають не завжди, проте їхня ймовірність пропорційна дозі опромінення. Ризик наслідків вищий у дітей та підлітків, оскільки вони набагато чутливіші до впливу радіації порівняно з дорослими людьми.

Епідеміологічні дослідження, проведені серед підданого опромінення населення, наприклад людей, які вижили після вибуху атомної бомби або отримували променеву терапію, демонструють значне збільшення ризику розвитку раку при дозах вище 100 мЗв. За даними проведених останнім часом епідеміологічних досліджень серед осіб, які зазнавали медичного опромінення в дитячому віці (КТ у дитячому віці), ризик розвитку онкологічних захворювань може підвищуватися навіть за нижчих доз (у діапазоні 50–100 мЗв).

Вплив іонізуючого випромінювання на плід в утробі матері може спричинити пошкодження головного мозку плода при сильній дозі понад 100 мЗв на 8–15 тижнів вагітності та 200 мЗв на 16–25 тижнях вагітності. У ході досліджень за участю вагітних було встановлено, що опромінення до 8 тижнів або після 25 тижнів вагітності не створює ризику для розвитку головного мозку плода. Епідеміологічні дослідження свідчать про те, що ризик розвитку раку після опромінення плода в утробі матері аналогічний до ризику після опромінення в ранньому дитячому віці.

Діяльність ВООЗ

Діяльність ВООЗ спрямована на підвищення ефективності радіаційного захисту пацієнтів, працівників та населення у всьому світі. Організація надає державам-членам науково обґрунтовані керівництва, методики та спеціалізовані рекомендації щодо актуальних питань захисту здоров'я населення, пов'язаних із впливом іонізуючого випромінювання. Приділяючи основну увагу медико-санітарним аспектам радіаційного захисту, ВООЗ виробляє заходи щодо оцінки радіаційних ризиків, їх обмеження та поширення інформації про них.

Відповідно до однієї зі своїх основних функцій – «встановлення норм і стандартів, сприяння їх дотриманню та моніторинг їх здійснення» – ВООЗ спільно з сімома іншими міжнародними організаціями зробила внесок у розробку, просування та затвердження міжнародних основних норм безпеки (ОНБ) і в даний час сприяє впровадженню ОНБ на території своїх держав-членів.

Вплив радіоактивного випромінювання

Співробітники медичних закладів можуть контактувати з іонізуючим (рентген-промені, радіонукліди) та неіонізуючим (ультрафіолет, лазер) випромінюванням, що несе ризик для їхнього здоров'я та безпеки.

• Професійні ризики в галузі охорони здоров'я
• Вплив радіоактивного випромінювання
• Професійні інфекції
• Небезпечне поводження з пацієнтами
• Вплив шкідливих хімічних речовин
• Психосоціальні фактори ризику та психічне здоров'я
• Насильство та домагання
• Професійні ризики, пов'язані з довкіллям
• Професійні травми
• Ризики, пов'язані з гігієною навколишнього середовища

Вплив радіоактивного випромінювання

Вплив іонізуючого випромінювання може спричинити пошкодження шкіри та крові, катаракту, безплідність, вроджені вади розвитку плода та рак.

Імовірність негативного впливу радіоактивного випромінювання на здоров'я пропорційна дозі, але абсолютно безпечної дози радіації не існує.

Вплив ультрафіолетового (УФ) випромінювання може призвести до раку шкіри, опіків шкіри та катаракти, тоді як лазерне випромінювання може викликати опіки тканин, пошкодження очей, пошкодження внаслідок пожежі та вибуху, а також органну недостатність.

Заходи профілактики (2-4)

Застосовуйте радіоактивне випромінювання лише у випадках, коли користь перевищує ризики.

Встановіть щитки, захисні бар'єри, запобіжні блокування, сигнали та оповіщення про небезпеку.

Отримайте дозвіл відповідних органів на застосування радіоактивного випромінювання в медичних цілях та дотримуйтесь рекомендацій щодо його безпечного використання.

Обмежте доступ до зон використання радіації лише особам, які мають допуск.

Навчіть співробітників безпечного використання обладнання та поінформуйте про джерела випромінювання.

Організуйте регулярні перевірки джерел медичного іонізуючого випромінювання компетентними органами.

Визначте рівень радіаційного опромінення для різних професійних груп у разі запланованого впливу.

Проводьте моніторинг контакту з радіацією та організуйте медичне спостереження за співробітниками, які зазнавали впливу радіоактивного випромінювання.

Заохочуйте співробітниць повідомляти про настання у них вагітності та перекладайте їх на виконання завдань, не пов'язаних із радіаційним опроміненням.

Розробіть стандартні операційні процедури для дій у разі аварійного опромінення.

Повідомляйте про всі випадки аварійного опромінення, а також запланованого впливу, що перевищує допустимий поріг опромінення.

Повідомляйте про випадки професійних травм та захворювань, отриманих внаслідок радіаційного опромінення, національним органам влади, відповідальним за надання компенсації.

Надайте співробітникам адекватні засоби індивідуального захисту, включаючи захисний одяг, засоби захисту дихальних шляхів, захисні фартухи та щитки для захисту внутрішніх органів.

При використанні медичних пристроїв-джерел неіонізуючого випромінювання, наприклад, ультрафіолетового (лампи для фототерапії, бактерицидні лампи) та лазерного випромінювання, дотримуйтесь запобіжних заходів, рекомендованих виробниками.

Використовуйте захист для очей та шкіри та належний одяг під час роботи на вулиці при високих рівнях УФ-індексу сонячного випромінювання.

Особливості та типи радіаційного випромінювання

Радіаційне випромінювання утворюється внаслідок реакцій лише на рівні атомів. Процес характеризується викидом потоку мікрочастинок, що мають заряд: протонів, електронів, фотонів та нейтральних мікроелементів – нейтронів. Вони визначають тип радіаційного випромінювання.

Випромінювання поділяється на енергетичне, до нього відносяться потоки гамма та рентгенівських частинок, і атомне, в його основі лежить виділення елементів речовини: альфа, бета та гамма-часток. Класифікується випромінювання залежно від структури частинок, відстані їх дії, здатності проникати в тканини, клітини та ступеня впливу на них, швидкості випромінювання.
Практично всі типи випромінювання, крім альфа-випромінювання можна виявити з допомогою побутового дозиметра радіації.

Альфа-випромінювання (α)

Альфа-частинки – результат розпаду нестабільних ізотопів атома. Вони мають позитивний заряд, складаються з 2 пар протонів і нейтронів. Частинки утворюються в результаті розпаду таких елементів, як радій, уран характеризуються низькою швидкістю випромінювання – 20 000км/с, мають невелику проникаючу здатність через високу питому масу. Перешкода невеликої товщини та щільності зупинить альфа частки. Захистом від них може стати навіть папір.

Низька проникаюча здатність альфа частинок, їхній великий енергетичний заряд обумовлює високий рівень взаємодії з клітинами організму. Це призводить до мутації, патогенних змін тканин. Альфа частки осідають в організмі людини, потрапляючи через пошкодження шкіри, воду, повітря, надають на нього тривалий вплив. Тому вони небезпечні для живих організмів, вивести їх із тканин практично неможливо.

Бета-випромінювання (β)

Поява бета-часток зумовлена ​​процесами, що відбуваються в ядрі речовини. Їх результат – зміна властивостей нейтронів та протонів. У результаті утворюється потік частинок із позитивним зарядом. Цей тип випромінювання характеризується:

• невеликою дальністю дії – не більше 20м;
• високою швидкістю випромінювання – 300 000 км/с;
• середньою проникаючою здатністю. Від бета частинок захистить металевий лист завтовшки понад 3мм;
• середнім ступенем впливу на клітини тканин.

Бета-частинки мають здатність накопичуватися в тканинах і надавати на них тривалу іонізуючу дію. Його результатом стають тяжкі онкологічні захворювання.

Нейтронне випромінювання

Потік нейтронів утворюється внаслідок техногенної діяльності – роботи ректорів, вибухів ядерних боєприпасів. Частки, що не мають заряду, мають найбільшу дальність дії в порівнянні з іншими типами радіаційного випромінювання. Людина отримує небезпечну життя дозу випромінювання з відривом 1,3–1,5км від джерела.

Нейтрони глибоко проникають у тканини, провокуючи мутації, патогенні зміни. Захистом від таких частинок стане вода та інші речовини, де багато водню. Нейтронне випромінювання є найнебезпечнішим для людини через великий радіус дії.

Рентгенівське випромінювання

В результаті зміни орбіт електронів у структурі атома утворюються фотони або електромагнітне, енергетичне випромінювання. Воно характеризується:

• невеликим радіусом дії – до 100м;
• високою швидкістю – 300 000 км/с;
• високою проникною здатністю.

Фотони мають слабкий вплив на клітини, тканини живих організмів, тому широко використовуються в медицині для проведення діагностичних досліджень.

Гамма випромінювання (y)

Потік фотонів, що утворюється внаслідок зміни енергетичного стану атомів. Гамма випромінювання має високу проникаючу здатність, тому для захисту від нього використовується товстий шар металу або бетону. Його дальність дії сягає кількох сотень метрів. Гамма випромінювання не має серйозного патогенного впливу на клітини і тканини, менш небезпечно, ніж альфа, бета або нейтронне.

Дозиметр – функціональні особливості

Прилад дозволяє виміряти дозу випромінювання, яку одержують організми за певний проміжок часу. Не варто плутати його з радіометром, який показує активність частинок. Він дає уявлення про радіаційний фон у той час, як дозиметр визначає потужність дози випромінювання, що допомагає оцінити завдані людині збитки та її можливі наслідки.

Ось видно з прикладом сучасного дозиметра радіації.