что такое радиационное излучение
Как влияет радиационное облучение на наш организм?
Вредные последствия радиационного облучения были полностью установлены в 1926-27 годах Германом Джозефом Мёллером, который показал, что рентгеновское излучение может мутировать гены. В ходе эксперимента он облучал плодовых мушек рентгеновскими лучами, а затем позволял им спариваться. Он заметил, что потомство мух, подвергшихся облучению, имело несколько дефектов тела.
В 1947 году Мёллер был удостоен Нобелевской премии за свое открытие. Область изучения влияния радиации на живые клетки известна как радиобиология.
Что такое радиация?
В зависимости от производимого ими эффекта существует два типа излучения:
Ионизирующее излучение: Этот вид излучения может выбивать электроны из атомов и молекул, с которыми он сталкивается. Основными видами ионизирующего излучения являются рентгеновские лучи, альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи.
Этот вид излучения наиболее вреден для нас. Из них гамма-лучи являются наиболее проникающими и способны нанести наибольший ущерб живым клеткам.
Неионизирующее излучение: сюда входят электромагнитные волны слева от электромагнитного спектра до середины ультрафиолетовых лучей.
Они не обладают способностью удалять электроны из других атомов. Эти формы излучения могут нагревать предметы, как, например, микроволны, используемые для приготовления пищи в микроволновых печах.
Что происходит, когда живые клетки вступают в контакт с ионизирующим излучением?
Как упоминалось ранее, ионизирующее излучение способно лишать атомы их электронов и превращать их в ионы. Стабильный атом имеет чистый заряд, равный нулю, с равным количеством электронов (отрицательный заряд) и протонов (положительный заряд).
Радиоактивные атомы (образующие радиоактивные вещества) имеют либо слишком много протонов, либо нейтронов (нейтральный заряд, но с большей массой, чем у протонов). Чтобы достичь стабильной стадии, радиоактивные атомы подвергаются так называемому «распаду», в результате которого испускают ионизирующее излучение.
Когда это излучение сталкивается с другими атомами, оно сбивает их электроны, в результате чего они становятся заряженными.
На биологическом уровне повреждения также возникают из-за взаимодействия ионизирующего излучения с атомами ДНК и другими веществами, присутствующими в наших клетках, такими как вода (H2O).
Следовательно, они имеют очень высокую склонность к реакции с другими подобными свободными ионами, образующимися в результате радиационного воздействия.
Например, OH- и H+, вместо того чтобы снова образовать воду, могут образовать гораздо более вредное вещество: перекись водорода (H2O2), которая может разрушить клетки. После радиационного облучения образование H2O2 происходит за одну двенадцатую секунды.
H2O2 входит в группу высокореактивных веществ, имеющих в своем составе кислород, известных как реактивные формы кислорода (ROS). Образование ROS и реактивных форм азота (RNS) вызывает все разрушительные эффекты радиации.
Единицы измерения радиации
Радиация измеряется с помощью двух классов единиц. Один класс измеряет дозу излучения, полученную человеком. Единицами этого класса являются рад и грей (Гр).
Каковы биологические эффекты ионизирующего излучения?
Степень вредного воздействия радиационного облучения определяется несколькими факторами. К ним относятся:
Воздействие высокой дозы радиации (>70 рад) в течение короткого периода времени вызывает острый радиационный синдром (ОРС). Именно от этого состояния пострадало большинство работников Чернобыльской АЭС и пожарных во время Чернобыльской ядерной катастрофы 1986 года в Украине.
Самый безопасный предел радиационного облучения для взрослого работника радиационной службы составляет 5000 миллирентген. Люди, пострадавшие от ОРС во время Чернобыльской катастрофы, получили от 70 000 до 1 340 000 миллирентген. Такой уровень радиации обычно убивает или серьезно повреждает все клетки организма, не поддающиеся восстановлению, что приводит к смерти пострадавших.
Заброшенный класс в городе Припять в Чернобыле. Жители были эвакуированы после аварии на Чернобыльской АЭС.
Основные клетки, на которые воздействует радиация, — это те, которые очень активно размножаются, поскольку они находятся в контакте с наибольшим количеством кислорода (необходимого для размножения клеток).
В основном это белые кровяные клетки, которые борются с инфекцией в нашем организме и образуются в костном мозге, зародышевые клетки, из которых формируются яйцеклетки и сперматозоиды, а также клетки, образующие выстилку желудочно-кишечного тракта и желудка.
При высоком уровне радиационного облучения эти клетки погибают и не могут воспроизводиться. Поэтому организм больше не может бороться с инфекциями, так как не может вырабатывать белые кровяные тельца, наступает бесплодие из-за гибели половых клеток, а облученный человек не может переваривать пищу или вырабатывать аппетит из-за гибели слизистой оболочки желудка.
В конце концов, эти состояния приводят к смерти.
Воздействие сильной радиации в течение короткого периода времени приводит к гибели клеток, что затрудняет выживание человека. Варианты лечения включают антибиотики для борьбы с инфекциями и трансплантация костного мозга.
С другой стороны, воздействие низких уровней радиации в течение длительного периода времени в основном приводит к повреждению ДНК клеток. Это может привести к рождению потомства с генетическими дефектами, раком или другими серьезными заболеваниями.
Нормы радиации в помещении
Радиоактивное излучение окружает нас повсюду, в какой-то мере его имеют все предметы и даже сам человек. Представляет опасность не сама радиация, а когда её значение превысит некоторые значения. Одно дело, если человек подвергся радиации кратковременно и совсем другое, когда она воздействует длительное время, например, проживает в заражённой квартире. Забегая вперёд скажем, что для человека безопасная норма радиации определена в пределах 30 микрорентген в час (мкР/ч). Существуют ещё несколько единиц измерения. Другие нормы и единицы её измерения обсудим ниже.
Что такое радиоактивность
Что такое радиация
Радиация — это вид излучения заряженными частицами. Такое излучение, воздействуя на окружающие предметы, ионизирует вещество. В случае с человеком она не только ионизирует клетки, но и разрушает их или вызывает раковые заболевания.
Большинство элементов таблицы Менделеева инертны и безвредны, но некоторая часть имеет нестабильное состояние. Не вдаваясь в подробности описать её, можно так. Атомы некоторых веществ из-за непрочных внутренних связей распадаются. Это распад сопровождается выбросом альфа, бета-частиц и гамма-излучением.
Такой выброс сопровождается высвобождением энергии с различной проникающей способностью и оказывающем разное воздействие на ткани организма.
Виды радиации
Существует несколько видов радиоактивности, которые можно разделить на неопасные, малоопасные и опасные. Подробно останавливаться на них не будем скорее это для понимания с, чем можно столкнуться в помещении. Итак, это:
Альфа-излучение, бета и нейтронное представляют собой облучение частицами. Гамма и рентгеновское — это электромагнитное излучение.
В быту вам вряд ли предстоит встретиться с рентгеновским и нейтронным, так как они специфичны, а вот с остальными можно. Каждое из этих видов излучений имеет разную степень опасности, но, кроме этого, должно учитываться, какое количество облучения получил человек.
В чём измеряется радиация
Единиц измерения радиации несколько, но в основном на пользовательском уровне предпочитается рентген, ассоциативно связанный с ней. На таблице ниже они приведены. Рассматривать подробно их не будем, так как при необходимости узнать радиоактивный фон в квартире будут нужны, пожалуй, только 2.
На практике больше в ходу системная единица Зиверт (Зв), мЗв – миллизиверт, мкЗв – микрозиверт, названная в честь учёного Рольфа Зиверта. Зиверт единица измерения эквивалентной дозы, выражается в количестве энергии полученной на килограмм массы Дж/кг.
Выражение радиации в Рентгенах также используется хоть и менее широко. Однако конвертировать рентгены в зиверты не составит труда.
Уровень радиации которую может получить человека на процедурах и жизни
Надзор и нормативные документы
Надзор в этой сфере осуществляет Роспотребнадзор специальными службами. Контроль за состоянием радиоактивного загрязнения окружающей природной среды осуществляется Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а за уровнем радиационной безопасности населения — органами Министерства здравоохранения РФ.
В России дозы радиации для человека устанавливает СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009» и ОСПОРБ-99. По ним предельно допустимая доза радиации для человека составляет не более 5 мЗв или 0,5 БЭР, или 0,5 Р в год.
Нормы для человека
За длительные годы исследования радиации были определены безопасные и максимальные дозы. К сожалению, не только опытным путём, но и на практике. Такие события, как Хиросима и Чернобыль не прошли даром для планеты. Годы наблюдений за излучением показали, что превышение допустимой дозы радиации оставляет отпечаток на всех последующих поколениях.
Физические величины в которых измеряется радиация
Радиационный фон
С момента зарождения земли прошло 4,5 миллиарда лет, за это время радиоактивность, которая во время её формирования была просто гигантской, сошла почти на нет. Существующий естественный фон, который в нашей стране составляет 4–15 мкР в час, складывается из нескольких составляющих. Это:
Норма радиационного фона является значение до 0,20 мкЗв/час или 20 мкР/час. Допустимый фон считается уровень до 60 мкР/час или 0,6 мЗв. Для каждой страны он устанавливается свой, например, в Бразилии безопасный радиоактивный фон составляет 100 мкР в час.
Безопасная доза
Безопасной дозой радиации для человека является уровень, при котором можно жить и работать без последствий для организма. Этот уровень определён до 30 мкР/ч (0,3 мкЗв/час).
Допустимая доза
Допустимая доза радиации несколько больше безопасной и показывает уровень, при котором на организм оказывается воздействие радиации, но без негативных последствий для здоровья.
Допустимый уровень в год предполагает до 1 мЗв. Если это значение поделить на часы, то получим 0,57 мкЗв/ч.
Эта доза применяется и для расчёта среднего значения полученного излучения за несколько лет. Например, человек за 5 лет подряд должен получить 5 мЗв, но работая на вредном производстве, получил годовую в 3 мЗв. Следующие 4 года он не должен получить более 1 мЗв, чтобы выровнять значения и уменьшить риск заработать лучевую болезнь.
При полётах на высоте выше 10 км уровень излучения будет до 3 мкЗв/ч, что превышает норму в 10 раз. Получается, что за 4 часа можно получить максимальную, суммарную дозу до 12 мкЗв.
Излучение которое можно полечить в полёте
Смертельный уровень облучения
Опасной дозой можно принять уровень в 0,75 Зв. При таком значении происходит изменение в крови человека и хоть не бывает смертельных исходов сразу, но в будущем вероятность раковых заболеваний довольно высока.
Если исходить из статистики, то смертельной будет доза выше 7 Зиверт или 700 рентген.
Измерение радиации в квартире
Уровень радиации в помещении не должен превышать 0,25 мкЗв/час. Безопасным считаются помещение, в которых содержание радона не более 100 Бк на кубометр. При этом в производственных помещениях он может составлять до 300 Бк и 0,6 микроЗиверт.
Если нормы превышены, то принимаются меры к их снижению. При невозможности это сделать жильцы должны быть переселены, а помещение перепрофилировано в нежилое или идти под снос.
В СанПиН указано содержание тория, урана и калия-40 используемых на строительстве для возведения жилья. Общая доза от стеновых и отделочных материалов не должна быть выше 370 Бк/кг.
Материалы с повышенной радиоактивностью
При строительстве в советское время все материалы проходили проверку по ГОСТ. Поэтому разговоры о том что «хрущёвские» пятиэтажки имеют радиоактивность, не более чем миф. Основным источником радиации в квартире или любом другом помещении является газ радон.
Средняя радиоактивность некоторых строительных материалов
Основные строительные материалы: бетон, кирпич и дерево не представляют опасности и являются самыми безвредными. Однако в строительстве и в быте мы используем материалы, выделяющие довольно большое количество радона. К ним относятся:
Все материалы залегающие или добытые из земной коры могут иметь повышенный уровень радиации. Поэтому неплохо контролировать её самостоятельно.
Чем проверить наличие радиации
Проверить уровень радиации может возникнуть при покупке новой квартиры, квартиры в неблагополучном районе или использовании подозрительных материалов на строительстве дома. У человека нет органов чувств способных почувствовать радиацию и оценить опасность. Поэтому для её обнаружения необходимо наличие специализированных приборов — дозиметров.
Бытовые дозиметры для измерения радиации
Они могут быть бытовыми, профессиональными, промышленными или военными. В качестве чувствительного элемента могут использоваться различные датчики: газоразрядные, сцинтилляционные кристаллы, слюдяные счётчики Гейгера-Мюллера, термолюминесцентные лампы, пин-диоды.
Для замеров в домашних условиях нам доступны бытовые дозиметры. В зависимости от прибора он может выводить показания на дисплей в мкЗв/ч или мкР/ч. Некоторые приборы более близкие к профессиональным могут показывать в обоих вариантах. Следует учитывать, что бытовые дозиметры имеют довольно высокий уровень погрешности измерений.
Что такое радиационное излучение
Острое воздействие на здоровье, такое как ожог кожи, может возникнуть, когда доза облучения превышает определенные уровни. Низкие дозы ионизирующего излучения увеличивают риск развития более долгосрочных последствий, таких как рак. Впервые повреждающее действие ионизирующего излучения было описано в 1896, когда у ряда больных, которым делали рентгеновские снимки, а также у врачей, их выполнявших, были обнаружены рентгеновские дерматиты. Такая же картина поражения кожных покровов была выявлена после воздействия радия. Пьер Кюри, желая выяснить действие излучения радия на кожу, облучил собственную руку!
Воздействие ионизирующего излучения на организм человека может быть внутренним (когда радионуклиды попадают во внутренние среды организма) и внешним (когда радиоактивные частицы оседает на коже или одежде). Воздействие может также произойти в результате облучения от внешнего источника (например, от рентгеновского оборудования).
Радиационное повреждение тканей зависит от полученной дозы облучения. Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред и выражается в Зивертах (Зв). 1 Зв это очень существенная величина (пороговая доза острой лучевой болезни), поэтому обычно применяются меньшие ее единицы, такие как миллизиврет (мЗв) и микрозиверт (мкЗв). Соответственно, 1 Зв = 1000 мЗв, а 1 мЗв = 1000 мкЗв. Скажем, 10 мкЗв это средняя доза облучения космической радиации, которую получит пассажир авиалайнера в течение 3 часов полета. А 10 мЗв – доза от одной компьютерной томографии.
Если доза является низкой или воздействует длительный период времени, риск развития различных патологий существенно снижается, поскольку увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее, долгосрочные эффекты, такие как рак, могут проявиться даже спустя десятилетия. Этот риск выше у детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации.
Радиационная безопасность населения достигается путем ограничения воздействия от всех основных видов облучения:
— техногенные источники при их нормальной эксплуатации (различные производственные установки);
— техногенные источники в результате радиационной аварии;
— природные источники;
— медицинские источники (рентгеновские аппараты).
Годовая доза облучения населения не должна превышать основные пределы доз, указанных в Нормах радиационной безопасности (НРБ-99/2009. СанПиН 2.6.1.2523-09). В настоящий момент эта величина равна 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в один год. Здесь учитывается радиологическая нагрузка на организм от потребляемых продуктов, атмосферного воздуха, условий проживания, а так же медицинские диагностические манипуляции с использованием ионизирующего излучения.
В целом, в условиях повседневности радиация не представляет для нас серьезной опасности. В бытовых условиях человек редко может столкнуться с опасными источниками радиации, а если такое происходит, то, как правило, в силу невежества или халатности работников предприятий, где используются источники ионизирующего излучения.
Помните, что, несмотря на легкодоступные диагностические сервисы, следует проводить радиологические исследования (КТ, рентген, флюорография) ТОЛЬКО по назначению врача.
Вопреки распространенному мнению, нет никаких научных доказательств способности алкоголя выводить радиацию из организма. То же самое касается препаратов йода – его применение оправдано только в случае радиационной аварии при нахождении пострадавших в 30 км зоне ЧС для защиты щитовидный железы от попадания радиоактивного йода. Однако йодопротекторы используются строго по инструкции и при вышеуказанных условиях. Вне зоны поражения пить таблетки или раствор йода, мазать шею может быть опасно!
Важным защитным приемом для укрепления организма при неблагоприятном радиологическом фоне (что актуально для некоторых биогеохимических провинций) является организация оптимального питания. Основными принципами построения рационов питания на загрязненной радиоактивными изотопами территории являются увеличение количества белков до 15% калорийности рациона и повышение в рационе на 20-50% по сравнению с рекомендуемыми возрастными нормами содержания витаминов-антиоксидантов: Е, С, А, биофлавоноидов, а пищевых волокон на 30%. Необходимо также обеспечить повышенное поступление минеральных веществ: кальция, калия, йода, магния, железа, селена. Для достижения этих задач необходимо достаточное содержание в рационе нежирных сортов мяса, птицы, рыбы, молочных продуктов, широкое использование свежих овощей, фруктов и зелени, добытых и выращенных в экологически благоприятных районах, так как сами по себе продукты накапливают радионуклиды, если выращиваются на загрязненной территории.
В своей жизни мы постоянно сталкиваемся с влиянием ионизирующего излучения, но волноваться не стоит — вред здоровью от «повседневных» природных источников значительно меньше вреда от беспокойства по этому поводу.
Ионизирующее излучение
Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, способных вызывать ионизацию вещества. При ионизации происходит отрыв электрона или нескольких электронов от атома, или молекулы, которые при этом превращаются в положительно заряженные ионы. Оторванные от атомов или молекул электроны могут присоединяться другими атомами, или молекулами, образуя отрицательно заряженные ионы.
Разряд заряженного электрометра, находящегося в воздухе, происходящий независимо от качества электрической изоляции прибора, заметил еще Шарль Кулон в 1785 г., но только в XX веке удалось объяснить обнаруженные им закономерности действием космических лучей, представляющих собой одну из составляющих естественного ионизирующего излучения.
Результат действия ионизирующего излучения называют облучением. Несмотря на многообразие явлений, которые возникают в веществе под действием ионизирующего излучения, оказалось, что облучение может быть охарактеризовано единой величиной, называемой дозой облучения.
Действие ионизирующего излучения в широком диапазоне доз скрыто от непосредственных ощущений человека и поэтому оно кажется ему одним из наиболее опасных факторов воздействия.
В быту и в некоторых отраслях науки, техники и медицины ионизирующее излучение принято называть просто радиацией. Строго говоря, это не совсем верно, т.к. сам по себе термин «радиация» охватывает все виды излучения, включая самые длинные радиоволны и потоки частиц любой сколь угодно малой энергии, а также волны деформации в веществе, например, звуковые волны. Тем не менее, употребление слова «радиация» применительно к ионизирующему излучению настолько вошло в привычку, что в науке прижились термины, сформированные на его основе, такие, как, например, радиология (наука о медицинских применениях ионизирующего излучения), радиационная защита (наука о методах снижения доз облучения до приемлемых уровней), естественный радиационный фон, и т.п.
Виды ионизирующих излучений
Это, по сути, поток элементарных частиц, ионов и электромагнитных волн, не видимых и не ощущаемых человеком. Однако, их действие может быть коварно. При определенном уровне облучения нарушаются биохимические и физические процессы в живых организмах. Это воздействие может привести к лучевой болезни и даже к смерти. Различные виды ионизирующего излучения различают по их ионизирующей и проникающей способности.
Чаще всего ионизирующие излучения делят на:
Корпускулярное ИИ состоит из частиц вещества – элементарных частиц и ионов, в т.ч. ядер атомов. Корпускулярное ИИ делят на:
Альфа-излучение (поток ядер гелия, возникающий в результате альфа распада ядер элементов) обладает высокой ионизирующей, но слабой проникающей способностью: пробег альфа-частиц в сухом воздухе при нормальных условиях не превышает 20 см, а в биологической ткани – 260 мкм. То есть слой воздуха 9-10 см, верхняя одежда, резиновые перчатки, марлевые повязки, даже бумага полностью защищают организм от внешних потоков альфа-частиц.
*Попадание источников альфа-частиц внутрь организма с воздухом, водой и пищей уже очень опасно.
 |  |
Бета-излучение (поток электронов или позитронов, возникающий в результате бета-распада ядер) имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа-излучение, но большую проникающую способность. Поскольку максимальные энергии бета-частиц не превышают 3 МэВ, то от них гарантированно защитит оргстекло толщиной 1,2 см, либо слой алюминия в 5,2 мм. А вот на ускорителе с максимальной энергией электронов 7 МэВ от электронов защитит слой алюминия в 1,5 см, либо слой бетона шириной в 2 см.
*Интенсивность гамма лучей (Cs-137) уменьшают в два раза сталь толщиной 2,8 см., бетон – 10 см., грунт – 14 см., дерево – 30 см.
 |  |
По подсчетам научного комитета по действию атомной радиации ООН, средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет приблизительно 350 мкЗв, то есть немного больше средней дозы облучения через радиационный фон, который образуется космическими лучами.
Для улучшенной консервативной оценки эквивалентной дозы, в целях индивидуальной дозиметрии профессионально облучаемых работников и мониторинга рабочих мест вводят модельную, т.н. рабочую величину, именуемую амбиентным эквивалентом дозы.