Чем опасно облучение для человека
Признаки и последствия радиации и радиационного облучения
Воздействие ионизирующих частиц бывает разное. В небольших дозах радиоактивное излучение применяют в медицине для борьбы с онкологией. Но почти всегда оно негативно влияет на здоровье. Малые дозы атомных частиц являются катализаторами (ускорителями) развития рака и поломки генетического материала. Большие дозы приводят к частичной или полной гибели клеток, тканей и всего организма. Сложность в контроле и отслеживании патологических изменений заключается в том, что при получении малых доз радиации симптомы отсутствуют. Последствия могут проявляться через годы и даже десятилетия.
Радиационные эффекты облучения людей имеют такие последствия:
Пути и степень облучения
Облучение человека происходит двумя путями – внешним и внутренним.
Внешняя радиация, которую получает организм, исходит от излучающих объектов:
Внутреннее облучение радиацией осуществляется изнутри организма. Радиационные частицы содержатся в пищевых продуктах, которые человек употребляет (до 97%), и в небольшом количестве в воде и воздухе. Для того чтобы понять, что происходит с человеком после облучения радиацией, нужно понимать механизм ее воздействия.
Мощное излучение вызывает в организме процесс ионизации. Это значит, что в клетках образуются свободные радикалы – атомы, у которых не хватает электрона. Чтобы восполнить недостающую частицу, свободные радикалы отбирают ее у соседних атомов. Так возникает цепная реакция. Этот процесс приводит к нарушению целостности молекул ДНК и клеток. Как результат – развитие атипичных клеток (раковых), массовая гибель клеток, генетические мутации.
Дозы облучения в Гр (грей) и их последствия:
Классификация поражений при радиационном облучении
Облучение радиаций приводит к повреждению внутриклеточного аппарата и функций клеток, что впоследствии вызывает их гибель. Наиболее чувствительны клетки, которые быстро делятся – лейкоциты, эпителий кишечника, кожа, волосы, ногти. Более устойчивы к радиации гепатоциты (печень), кардиоциты (сердце) и нефроны (почки).
Радиационные эффекты облучения
Симптомы радиационного поражения
Симптомы облучения радиацией зависят в первую очередь от радиоактивной дозы, а также от площади поражения и продолжительности однократного воздействия. Дети более восприимчивы к радиации. Если у человека есть такие внутренние болезни, как сахарный диабет, аутоиммунные патологии (ревматоидный артрит, красная волчанка), это усугубит влияние радиоактивных частиц.
Однократная радиационная доза наносит большую травму, чем такая же доза, но полученная в течение нескольких дней, недель или месяцев.
При однократном воздействии большой дозы или при поражении обширной площади кожи развиваются патологические синдромы.
Цереброваскулярный синдром
Это признаки облучения радиацией, связанные с поражением сосудов головного мозга и нарушением мозгового кровообращения. Просвет сосудов сужается, поступление кислорода и глюкозы в мозг ограничивается.
Гастроинтестинальный синдром
Возникает, если человека облучить дозой не 8-10 Гр. Это характерно для пациентов с 4-й степенью острой лучевой болезни. Проявляется не ранее чем на 5 сутки.
Впоследствии развивается некроз – омертвение слизистой кишечника, далее сепсис.
Синдром инфекционных осложнений
Это состояние развивается из-за нарушения формулы крови, как следствие, снижение естественного иммунитета. Возрастает риск экзогенной (внешней) инфекции.
Осложнения при лучевой болезни:
Орофарингеальный синдром
Это язвенное кровоточащее поражение мягких тканей ротовой и носовой полости. У пострадавшего отечная слизистая, щеки, язык. Десны становятся рыхлыми.
Геморрагический синдром
Определяет степень тяжести и исход лучевой болезни. Нарушается свертываемость крови, стенки сосудов становятся проницаемыми.
Симптомы – в легких случаях мелкие, точечные кровоизлияния во рту, в области заднего прохода, с внутренней стороны голеней. В тяжелых случаях радиационное облучение вызывает массивные кровотечения из десен, матки, желудка легких.
Радиационное поражение кожи
При небольших дозах развивается эритема – выраженное покраснение кожи из-за расширения кровеносных сосудов, позже наблюдаются некротические изменения. Спустя полгода после облучения появляется пигментация, разрастание соединительной ткани, появляются стойкие телеангиэктазии – расширение капилляров.
Кожа человека после радиации атрофируется, становится тонкой, легко повреждается при механическом воздействии. Лучевые ожоги кожи не поддаются лечению. Кожные покровы не заживают и очень болезненны.
Генетические мутации от воздействия радиации
Еще одни признаки радиационного облучения – это генные мутации, нарушение структуры ДНК, а именно одно его звена. Такое ничтожное, на первый взгляд, изменение приводит к серьезным последствиям. Генные мутации необратимо изменяют состояние организма и в большинстве случаев приводят к его гибели. Мутантный ген вызывает такие заболевания – дальтонизм, идиопатия, альбинизм. Проявляются в первом поколении.
Хромосомные мутации – изменение размеров, количества и организации хромосом. Происходит перестройка их участков. Они напрямую влияют на рост, развитие и функциональность внутренних органов. Носители хромосомных поломок погибают в детском возрасте.
Последствия облучения радиацией в глобальном масштабе:
Значительная часть изменений, вызванная влиянием радиоактивных частиц, является необратимой.
Риск возникновения рака после облучения прямо пропорционален дозе облучения. Радиация даже в минимальных дозах негативно сказывается на самочувствии и работе внутренних органов. Люди часто списывают свое состояние на синдром хронической усталости. Поэтому после диагностических или лечебных мероприятий, связанных с облучением, необходимо принимать меры по ее выведению из организма и укреплять иммунитет.
Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры
Основные факты
Что такое ионизирующее излучение?
Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.
Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.
Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду. Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов. Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).
Источники излучения
Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения. Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе. Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.
Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте. В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, это естественно возникающие наземные и космические источники излучения. Уровни такого излучения варьируются в разных реогрфических зонах, и в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем глобальная средняя величина.
На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.
Воздействие ионизирующего излучения
Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.
Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.
Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.
Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.
Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).
Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.
Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.
Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.
Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.
На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население. Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.
Последствия ионизирующего излучения для здоровья
Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).
Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов. Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей.
Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв. Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год.
Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).
Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.
Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв. В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).
Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности. Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.
Деятельность ВОЗ
ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.
В соответствии с основной функцией, касающейся «установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.
«Опасность радиации сильно преувеличена»
35 лет назад случилась Чернобыльская катастрофа. Как это было, и какие уроки мы извлекли, рассказывает А. В. Рубанович, заведующий лабораторией экологической генетики и заведующий отделом генетической безопасности Института общей генетики им. Н.И. Вавилова, профессор МФТИ.
– Александр Владимирович, 35 лет назад, 26 апреля 1986 года, случилась Чернобыльская катастрофа. Вы тогда работали в этом институте?
– Да, я пришел сюда в 1973-ем году, то есть я работаю здесь уже 47 лет. Я сразу попал в лабораторию радиационной генетики. Надеялся, что будет много поездок, экспедиций. Юношей я всем этим бредил.
– Но так оно, в общем-то, и получилось – экспедиции были.
– Так оно и получилось, да. Это была лаборатория покойного ныне Владимира Андреевича Шевченко. И вот в течение 20 лет мы ездили по разным горячим точкам страны. Кроме Чернобыля, еще были южно-уральские аварии, кыштымская — так называемый ВУРС, восточно-уральский радиационный след. Каждый год ездили и много там работали.
Ну, а потом, когда случился Чернобыль, переключились на эти работы. Авария произошла 26 апреля, а 15 мая мы уже были на месте. Прибыли на экспедиционной машине летучим отрядом и там работали в течение нескольких лет. Нам дали помещения в здании чернобыльской больницы. Мы там обосновались, навезли аппаратуру, и вплоть до 1990-го года, когда уже начался раздел Советского Союза, мы там находились.
– Что вы тогда обнаружили? К каким пришли результатами и выводам?
– Первое впечатление было совершенно ошеломительное, потому что огромные дозы обрушились на окружающую природу. Знаменитый Желтый лес – это действительно удивительное зрелище. Кроме того, сразу обратили на себя внимание бесконечные морфозы растений. Это не мутации: под влиянием больших доз облучения определенные нарушения развития происходят у растений, и растение не гибнет, но приобретает невероятные формы. Я взял с собой фотографии. Сосна похожа на какие-то секвойи. Или, допустим, я запомнил подорожник – всем знакомый, пышный подорожник, но с плоским стеблем. Большинство растительных видов после этих грандиозных доз приобретало нарушения развития. На следующий год они полностью исчезли. Все растения приобрели более-менее обычный свой вид.
– А что с людьми происходило? И, в частности, с вами. Вы же тоже подвергались большой опасности.
– Например?
– Допустим, в Индии в 1984 г. произошла авария на заводе (можно убрать) в городе Бхопал на заводе, производящем пестициды. Они выпустили 30 тонн фосгена. И там 35 тысяч человек погибло на месте, а ослепло, по-моему, 25 тысяч, ещё 200 тысяч получили паралич. То есть какие-то невероятные по масштабу жертвы, несопоставимые с Чернобылем.
– Вы считаете, что радиация не может наносить подобного ущерба?
– Конечно нет. Чернобыль – это великая трагедия, и очень жалко тех ребят, которые героически противостояли аварии – в первую очередь, пожарных. В Чернобыле погибло два человека при взрыве и 28 пожарных, которые получили такие гигантские дозы радиации, что об их спасении не могло быть и речи. Их привезли всех сюда, в Москву, в институт биофизики ФМБА, и друзья мне рассказывали, что верхние и нижние этажи отселили, потому что пробивало через бетонные слои. Они все погибли от огромных доз радиации – таких, что зашкаливало все приборы. Была документирована лучевая болезнь у 109 человек. Полмиллиона с лишним человек прошли через Чернобыль, и среди них зарегистрированных случаев лучевых болезней – 109 случаев. Для этого нужно получить не менее 1 Грея дозу радиации.
Лучевая болезнь – скверная штука. Похожа на грипп по состоянию, поскольку иммунитет подавленный. Но она лечится, проходит. Считается, от 1-го до 2-ух Грей – это лучевая болезнь в легкой форме. Когда уже 3-4 Грея, то лучевая болезнь такова, что если не лечить, то почти все гибнут. Ну, а 5-6 Грей – это и лечить бесполезно.
– Что же стало с остальными, кому лучевую болезнь не диагностировали?
– Я много работал с вертолетчиками и дозиметристами. Но они получали по пол-Грея, по четверть Грея. Это не страшно. Это не та доза, которая вызывает лучевую болезнь. Если делать цитогенетический анализ, смотреть клетки и считать поломки хромосом, то можно обнаружить: ага, человек облучался, схватил, как минимум, 0,2 Грея. Это около 20 Рентген. Когда у вас 0,5 Грея, формула крови обнаруживает, что человек облучился, но еще до лучевой болезни далеко. И, как правило, все это проходит без последствий. Поэтому огромный контингент чернобыльцев-ликвидаторов и жителей получили дозы, но не заболели. Часто спрашивают: «Ну, хорошо, люди в результате облучения получали увеличенное число аберраций в клетках крови – в лимфоцитах, и как же это? Может быть, это будет иметь последствия в виде дополнительных раковых опухолей, лейкозов?»
– Да, это важный вопрос. Вы следили ли за их судьбой? Можем ли мы сказать, что среди этих людей больше онкологических больных, чем в среднем в популяции?
– Статистически значимых данных нет. Хотя постоянно появляются публикации, что больше стало онкологических заболеваний, но в целом роста не обнаружено по результатам Чернобыля. Вообще есть только два случая массового облучения людей, последствием которых был рост рака, и только одного тип рака – рака крови.
Это два случая хрестоматийных. Один, конечно, это Хиросима и Нагасаки. Я работал в Нагасаки полгода, знаю всё это изнутри. Там сотни тысяч людей переоблученных наблюдали, у которых развилась сильная лучевая болезнь. Их обследовали, их потомство мониторили. И что же, в конечном счете, обнаружили? Только один значимый эффект: 1 Грей добавляет к обычному уровню лейкозов два случая на тысячу человек. То есть, если у каждого из нас вероятность умереть от лейкоза – одна тысячная, то, если вы облучились радиацией в 1 Грей, то это добавит два случая дополнительных. В дальнейшем урок Хиросимы полностью подтвердился.
Второй случай – у нас в ССР, когда в речку Теча были спущены в результате, опять же, аварии отходы производства плутония. Это был 1950-ый год. И вот эти татарские деревушки вдоль реки переоблучили. Порядка 100 тысяч людей получили пол-Грея и выше.
Когда в 70-ых– 80-ых стали подытоживать, нашли 37 дополнительных лейкозов, и это в точности соответствовало той оценке, которую давала Хиросима: 1 Грей дает 2 дополнительных лейкоза на тысячу облученных.
– С точки зрения человечества это немного, но с точки зрения человека и его семьи – это трагедия.
– Трагедия, когда это реализуется в лучевую болезнь. Но в основном ликвидаторы и жители, что бы там ни писали в СМИ про раки и ужасные мутации, практически не пострадали. В Чернобыле среди детей–потомков никаких не было уродств, мутаций и спонтанных абортов.
– Но это же не значит, что нам не надо бояться подобных аварий?
– Аварий точно надо бояться и делать все, чтобы их больше не было. Однако само отношение к радиации нужно менять.
– Прежде всего, потому что мы живем с радиацией, это естественный наш фон. Мало того, без нее не было бы жизни на Земле.
– Ну, конечно. Всякий из нас получает одну тысячную Грея в год – это космический фон. А есть регионы – в Иране, в Индии, в Бразилии достаточно густонаселенные, где этот фон в 100, в 1000 раз выше. И люди живут и даже не обращают внимания.
Вообще, если вспоминать Чернобыль, то у меня остались очень яркие воспоминания о том времени. Так интересно мне никогда нигде не было. Это была совершенно особая атмосфера, понимаете? Можно было войти в любой кабинет, ногой дверь открыв, и потребовать всё, что угодно. Всё будет сделано. Все люди, которых туда навезли, друг друга любили, поддерживали. Общаги гудели по ночам. Это было необыкновенное впечатление, полное единение, как, наверное, бывает во время войны.
И вот люди проработали там несколько лет, они возвращались сюда – и элементарно спивались в 90-ые годы. Они уже привыкли к этому драйву, к тому, что ты нужен. И вдруг стал не нужен никому. И они гибли массово от водки в 90-ые годы.
– Но вы не погибли. Что помогло удержаться?
– Не знаю. Может, руль?
– Какие уроки мы должны извлечь из Чернобыля сейчас, 35 лет спустя?
– Александр Владимирович, хотела вас спросить как специалиста по радиационной безопасности. Сейчас мы часто делаем компьютерную томографию, а это тоже лучевая нагрузка. В связи с эпидемией ковида многие ходят на КТ по несколько раз, и я не раз слышала мнения врачей о том, что это небезопасно. А что думаете вы?
– Есть точные оценки, какую ты получаешь дозу. А дальше возьмите, откройте «Википедию» и посмотрите, чему эта доза соответствует, каким опасностям. Если перевести все эти дозы в Греи, то вы увидите, что опасностей этих нет. Но еще раз хочу подчеркнуть, что даже среди профессионалов здесь огромный диапазон мнений. При этом я убежден – радиофобия процветает. И это не есть хорошо.
– То есть бояться нам надо не этого. А чего надо?
– Отравляющих веществ, загрязнений. Чисто техногенное и техническое загрязнение, безусловно, наносит реальный ущерб. Люди разрушают природу своими руками, часто не понимая, что пилят сук, на котором сидят. Сейчас Чернобыльская зона процветает: она нашпигована зверьем, туда собрались олени, волки, кабаны. Всё цветет буйным цветом.
– Потому что человек ушел?
– Человека убрали, да. Я когда в 73-ем году пришел в этот институт и поехал в первый раз на ВУРС, был совершенно потрясен контрастом: Южный Урал — и этот островок, эта «сигара» заражения. Там было такое количество зверья, птиц! Рыба кишела в водоемах, которые на четыре порядка имели повышенный уровень радиации. То есть для природы главный враг не радиация, а человек. Поэтому вот такой итог: если хотите жить, не надо быть врагами природы, надо её беречь и любить.