Смертельная доза радиации для человека. как защитить себя от радиации?

Единица измерения дозы облучения / дозы радиации Зиверт. Единица измерения радиации Зиверт. Опасные и повседневные уровни радиации.

Зиверт (обозначение: Зв, Sv) — единица измерения СИ эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения (используется с 1979 г.). 1 зиверт — это количество энергии, поглощенное килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощенной дозе 1 Гр (1 Грей).

Через другие единицы измерения СИ зиверт выражается следующим образом:1 Зв = 1 Дж/кг = 1 м2 / с2 (для излучений с коэффициентом качества, равным 1,0)

• Равенство зиверта и грея показывает, что эффективная доза и поглощeнная доза имеют одинаковую размерность, но не означает, что эффективная доза численно равна поглощeнной дозе. При определении эффективной дозы учитывается биологическое воздействие радиации, она равна поглощённой дозе, умноженной на коэффициент качества, зависящий от вида излучения и характеризует биологическую активность того или иного вида излучения. Имеет большое значение для радиобиологии.
• Единица названа в честь шведского учeного Рольфа Зиверта.
• Раньше (а иногда и сейчас) использовалась единица бэр(биологический эквивалент рентгена), англ. rem (roentgen equivalent man) — устаревшая внесистемная единица измерения эквивалентной дозы. 100 бэр равны 1 зиверту. Также верно что 100 рентген = 1 зиверт с оговоркой, что рассматривается биологическое действие рентгеновского излучения.

Кратные и дольные единицы зиверта:

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Допустимые и смертельные дозы радиации для человека

• Миллизиверт часто используется как мера дозы при медицинских диагностических процедурах (рентгеноскопия, рентгеновская компьютерная томография и т. п.).
• Согласно постановлению главного государственного санитарного врача России за № 11 от 21 апр. 2006 г. «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований», п. 3.2, необходимо «обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации».
• Естественное фоновое ионизирующее излучение в среднем равно 2,4 мЗв/год. При этом разброс значений фонового излучения в разных точках Земли составляет 1—10 мЗв/год.

При однократном равномерном облучении всего тела и неоказании специализированной медицинской помощи смерть наступает в 50 % случаев:

• при дозе порядка 3-5 Зв из-за повреждения костного мозга в течение 30—60 суток;
• 10 ± 5 Зв из-за повреждения желудочно-кишечного тракта и лeгких в течение 10—20 суток;
• > 15 Зв из-за повреждения нервной системы в течение 1—5 суток.

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:

• Природный, до 83%. Остаточная радиация от природных источников — газов, минералов.
• Космическое излучение — 14%. Мощнейшим источником излучения является солнце. При уменьшении магнитного поля земли общий фон увеличится, что может привести к увеличению раковых заболеваний и мутаций. Второй фактор, снижающий излучение – это атмосфера. Летающие на самолётах и альпинисты получают повышенную дозу.
• Техногенное – от 3 до 13%. С первого атомного взрыва прошло 75 лет. За время испытаний атомного оружия в атмосферу было выброшено огромное количество радиоактивных веществ. Кроме этого, техногенные аварии — Чернобыль, Фукусима. Добыча и транспортировка таких веществ, а также работающие АЭС. Всё вносит вклад в общий фон.

Доза радиации которую получает человек в течении года

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.

Как уже было замечено выше органы (печень, лёгкие, желудок, кожа) неравномерно воспринимают излучение. Лучевая болезнь начинается с дозы в 1–2 Зиверт и для некоторых это уже смертельная доза. Другие с лёгкостью перенесут заражение и выздоровеют.

Если исходить из статистики, то смертельной будет доза выше 7 Зиверт или 700 рентген.

Подготовка к лучевой терапии

Любому лечению предшествует беседа с врачом и дополнительные обследования. Лучевая терапия в этом случае не исключение. Лечащий врач расскажет о предстоящей процедуре, возможных результатах, рисках и побочных эффектах.

Радиотерапия может быть губительной для плода. Поэтому беременность в этот период нежелательна. Но если женщина уже ожидает ребенка, врач вместе с пациенткой подберет наиболее оптимальный вариант лечения.

Обязательно нужно сообщить доктору о наличии кохлеарных имплантов, электрокардиостимуляторов.

Во время проведения курса радиотерапии пациент может с трудом справляться с работой и даже с обычными домашними проблемами, поэтому вопрос с помощником по дому и с объемом профессиональных нагрузок лучше решить заранее.

При планировании курса терапии врач определяет оптимальный тип излучения, дозу, направление луча. При этом получают изображения проблемной области и проводят симуляцию лечения, во время которой необходимо найти максимально удобное положение тела на время облучения, чтобы у больного не было потребности двигаться во время процедуры. Для того этого пациента просят лечь на стол и выбрать самую комфортную из нескольких предложенных поз. Ограничители и подушки помогают сохранять неподвижность на протяжении всего сеанса облучения. После того, как удобная позиция найдена, врач отмечает на теле пациента место проникновения луча, используя маркер или нанося крохотную татуировку. Далее переходят ко второй части планирования – получения изображения опухоли, для чего обычно используют метод компьютерной томографию.

Где можно столкнуться с радиацией

Радиация преследует человека повсюду. Сама земля имеет естественный радиационный фон. Он может различаться в зависимости от региона. Самый большой уровень радиации в нашей стране наблюдается в Алтайском крае. Но даже он настолько мал, что считается полностью безопасным. Гораздо опаснее искусственно созданные источники ионизирующего излучения, с которыми мы сталкиваемся достаточно часто:

1. Рентгенографическое оборудование в больницах. Каждый год мы проходим флюорографическое обследование и подвергаемся облучению. Доза радиации в рентгенах мала и при однократном прохождении такой процедуры вред здоровью не наносится.
2. Сканирующие устройства в аэропортах. Они действуют аналогично медицинскому рентгену. Лучи проходят сквозь тело человека, поэтому доза облучения крайне мала.
3. Экраны старых телевизоров, оснащенных электронно-лучевыми трубками.
4. Реакторы атомных электростанций. Это наиболее мощный источник. Пока он находится в целостности, особой опасности не представляет. Но любое его повреждение грозит глобальной катастрофой.
5. Радиоактивные отходы. При их неправильной утилизации возможно заражение окружающей среды, которое несет в себе потенциальную опасность.

Нормальная доза радиации не несет в себе большой опасности для жизни или здоровья человека. При ее незначительном превышении развивается лучевая болезнь. Если же на человека воздействует большая доза облучения, наступает моментальная смерть.

Зачем необходимо делать флюорографию

Флюорографию проводят, чтобы обнаружить отклонения в легких. Детям проводится процедура редко, исключительно по показаниям. Только при достижении пятнадцати лет подростки обязательно проходят периодическое флюорографическое исследование. Частота проведения флюорографии — один раз в год. Чаще посещать кабинет рентгенолога можно в том случае, если у человека есть заболевания, которые требуется контролировать при помощи рентгена.

Для некоторых категорий населения исследование проводят два раз в год. Это люди, работающие на вредном производстве, медицинские и педагогические работники, пациенты, те, кто проживают вместе с человеком, страдающим туберкулёзом. Этим людям необходимо делать исследование чаще, поскольку они контактируют сами или могут передавать заболевание другим.

Рентген здоровых легких

После проведения исследования врач по результатам диагностики делает короткую выписку для пациента. Там указывается дата прохождения исследования, данные человека, проходившего диагностику, какую дозу облучения при рентгене получил пациент.

В большинстве случаев пациенты получают корешок с указанием «патологий не обнаружено» или «лёгкие и сердце без изменений». Документ о прохождении флюорографии действителен в течение года. Его могут потребовать в следующих случаях:

• при устройстве на работу;
• перед комплексным обследованием;
• при зачислении на воинскую службу;
• перед проведением хирургической операции;
• при выезде за границу;
• для предоставления в роддом.

Флюорографическое исследование помогает не только предположить туберкулёзное поражение лёгких, но и новообразования в тканях лёгких, например, кисты или злокачественные опухоли. Рентгеновское исследование поможет обнаружить инородные тела в бронхах.

Синдром уплотнения. Очаг низкой и средней плотности. Туберкулез.

По снимку могут определить следующие заболевания:

• пневмония;
• рак;
• склероз или фиброз лёгочной ткани;
• туберкулёз.

По наличию определённых маркеров (выраженная сеть кровеносных сосудов, расширенные бронхи) врачи могут напрямую или косвенно определить заболевание, имеющееся у пациента. Покажут лёгкие и последствия ранее перенесённых патологий, поскольку на их тканях появляются спайки, рубцы, кальцификаты.

Туберкулёз лёгких проявляется овальными пятнами в теле органов дыхания. Поскольку флюорография является довольно информативным исследованием, то её рекомендуют делать ежегодно для своевременной диагностики лёгочных патологий.

Бета-распад.

Бета-распад наблюдается как у тяжелых, так и у легких ядер, например, у трития. Эти легкие частицы (быстрые электроны) обладают более высокой проникающей способностью. Так, в воздухе b-частицы могут пролететь несколько десятков сантиметров, в жидких и твердых веществах – от долей миллиметра до примерно 1 см. В отличие от a-частиц, энергетический спектр b-лучей не дискретный. Энергия вылетающих из ядра электронов может меняться почти от нуля до некоторого максимального значения, характерного для данного радионуклида. Обычно средняя энергия b-частиц намного меньше, чем у a-частиц; например, энергия b-излучения 228Ra составляет 0,04 МэВ. Но бывают и исключения; так b-излучение короткоживущего нуклида 11Ве несет энергию 11,5 МэВ. Долго было неясно, каким образом из одинаковых атомов одного и того же элемента вылетают частицы с разной скоростью. Когда же стало известно понятно строение атома и атомного ядра, появилась новая загадка: откуда вообще берутся вылетающие из ядра b-частицы – ведь в ядре никаких электронов нет. После того как в 1932 английский физик Джеймс Чедвиком открыл нейтрон, отечественные физики Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904–1994) и Игорь Евгеньевич Тамм и независимо немецкий физик Вернер Гейзенберг предположили, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. В таком случае b-частицы должны образоваться в результате внутриядерного процесса превращения нейтрона в протон и электрон: n p + e. Масса нейтрона немного превышает суммарную массу протона и электрона, избыток массы, в соответствии с формулой Эйнштейна E = mc2, дает кинетическую энергию вылетающего из ядра электрона, поэтому b-распад наблюдается, в основном, у ядер с избыточным числом нейтронов. Например, нуклид 226Ra – a-излучатель, а все более тяжелые изотопы радия (227Ra, 228Ra, 229Ra и 230Ra) – b-излучатели.

Оставалось выяснить, почему b-частицы, в отличие от a-частиц, имеют сплошной спектр энергии, это означало, что одни из них обладают очень малой энергией, а другие – очень большой (и при этом движутся со скоростью, близкую к скорости света). Более того, суммарная энергия всех этих электронов (она была измерена с помощью калориметра) оказалась меньше, чем разность энергии исходного ядра и продукта его распада. Снова физики с толкнулись с «нарушением» закона сохранения энергии: часть энергии исходного ядра непонятно куда исчезала. Незыблемый физический закон «спас» в 1931 швейцарский физик Вольфганг Паули, который предположил, что при b-распаде из ядра вылетают две частицы: электрон и гипотетическая нейтральная частица – нейтрино с почти нулевой массой, которая и уносит избыток энергии. Непрерывный спектр b-излучения объясняется распределением энергии между электронами и этой частицей. Нейтрино (как потом оказалось, при b-распаде образуется так называемое электронное антинейтрино ) очень слабо взаимодействует с веществом (например, легко пронзает по диаметру земной шар и даже огромную звезду) и потому долго не обнаруживалось – экспериментально свободные нейтрино были зарегистрированы только в 1956 г. Таким образом, уточненная схема бета-распада такова: n p + . Количественную теорию b-распада на основе представлений Паули о нейтрино разработал в 1933 итальянский физик Энрико Ферми, он же предложил название нейтрино (по-итальянски «нейтрончик»).

Превращение нейтрона в протон при b-распаде практически не изменяет массу нуклида, но увеличивает заряд ядра на единицу. Следовательно, образуется новый элемент, смещенный в периодической таблице на одну клетку вправо, например: , , и т.д. (одновременно из ядра вылетают электрон и антинейтрино).

Оценка действия радиации на живые организмы

Если живые ткани облучить разными видами радиации, имеющими одинаковую энергию, то последствия для живой ткани будут сильно отличаться в зависимости от вида радиоактивного излучения. Например, последствия от воздействия альфа излучения с энергией в 1 Дж на 1 кг вещества будут сильно отличаться от последствий воздействия энергии в 1 Дж на 1 кг вещества, но только гамма излучения. То есть при одинаковой поглощенной дозе радиации, но только от разных видов радиоактивного излучения, последствия будут разными. То есть для оценки влияния радиации на живой организм недостаточно просто понятия поглощенной или экспозиционной дозы радиации. Поэтому для живых тканей было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза — это поглощённая живой тканью доза радиации, умноженная на коэффициент k, учитывающий степень опасности различных видов радиации. В системе СИ для измерения эквивалентной дозы используется — Зиверт (Зв).

Используемая внесистемная единица эквивалентной дозы — Бэр (бэр): 1 Зв = 100 бэр.

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Для более лучшего понимания, можно немного по-другому дать определение «эквивалентной дозы радиации»:

Эквивалентная доза радиации — это количество энергии поглощённое живой тканью (поглощенная доза в Грей, рад или Дж/кг) от радиоактивного излучения с учетом степени воздействия (наносимого вреда) этой энергии на живые ткани (коэффициент К).

Проблемы выявления вероятностных поражений

Генетические мутации – хромосомные аберрации и изменения в генах, могут как спровоцировать возникновение наследственных заболеваний у последующих поколений, так не проявиться вовсе. Известны данные НКДАР ООН о тяжелых патологиях, обнаруженных у более 27 тысяч детей, родители которых получивших большие дозы радиации по время атомных бомбардировок Нагасаки и Хиросимы. У них были найдены лишь две вероятные мутации, в то время у детей, родители которых облучились меньше, нарушения генетического аппарата не были обнаружены.

Поэтому выявить, тем более предсказать появление стохастического эффекта у отдельного человека практически невозможно. Лишь длительные наблюдения на протяжении за большими группами людей, получившими немалую дозу радиации, позволяют установить показатели заболеваемости или смертности, обусловленные действием ионизирующего облучения. В этом случае выход определяется коллективной дозой, если она составляет не менее 1000 чел.Зв.

Мутагенное воздействие радиации на живые клетки установили русские ученые Р.А. Надсон и Р.С. Филиппов в 1925 году, проводя опыты на дрожжевых грибках. В 1927 году Р. Меллер подтвердил выводы ученых на классическом объекте для генетических исследований – мушке дрозофиле.

Биологические проявления радиации в больших дозах

Большие дозы – весьма широкая область значений (от 1 Гр и до 10 Гр) широкий ряд радиобиологических, эпидемиологических и медицинских последствий облучения, начиная от адаптивного ответа и гормезиса, заканчивая тяжелой формой лучевой болезни на верхней границе диапазона. В первую очередь высокие дозы радиации вызывают послучевую гибель клеток, в результате чего они теряют способность репродуктивному делению. Особенность повреждения в том, что клетка гибнет не сразу, а после 1-5 делений и не воспроизводит полноценных клеток из-за разрывов ДНК. Это происходит на всех уровнях организма:

1. Красный костный мозг теряет способность продуцировать лейкоциты, в результате чего снижаются защитные силы организма в борьбе с инфекционными заболеваниями. Снижает количество эритроцитов и тромбоцитов, отвечающих за свертываемость крови, повреждаются стенки сосудов и происходит кровоизлияния. Если облучению подверглась его часть, то уцелевших клеток мозга, как правило, достаточно для полного возмещения поврежденных клеток.

2. Хрусталик глаза – еще один орган, чувствительный к облучению. Под воздействием ионизирующего облучения в 2 Гр его клетки становятся непрозрачными, вызывая развитие катаракты. Доза около 5 Гр приводит к прогрессирующей катаракте – тяжелому заболеванию, приводящему к потере зрения.

3. Половые органы перестают временно или постоянно продуцировать яйцеклетки и сперматазоиды. Длительное воздействие  больших доз радиации в 3,5–6 Гр при условии, что за год накопилась доза порядка 2 Гр, ведет к постоянной стерилизации. Однократная доза 0,5 Гр подавляет сперматогенез до 8 месяцев, лишь спустя многие годы семенники смогут возобновить продуцирование полноценных сперматозоидов. Женские яичники более стойки к радиации и перестают вырабатывать полноценные яйцеклетки при однократной дозе в 3 Гр, а однократное облучение в 0,1 Гр ведет к временной стерилизации.

При этом у облученного человека не наблюдаются лучевых ожогов, но может привести к эритемам, временному или постоянному облысению.

Успехи лучевой терапии

Современные установки и методики радиотерапии позволили существенно повысить эффективность и безопасность лечения, а также расширить показания к его проведению, в том числе и за счет увеличения количества онкологических заболеваний.

Настоящим же успехом последних лет стала стереотаксическая радиохирургия. Она решила проблему повреждения клеток тканей и органов, через которые луч проникал к опухоли. Стереотаксическая радиохирургия — это принципиально новый метод лечения. В отличии от традиционной лучевой терапии вся доза излучения приходится непосредственно на опухолевые клетки, не затрагивая при этом через здоровые. Гамма-нож – один из самых известных в нашей стране вариантов такого радиационного лечения.

Противопоказания к флюорографии

Говорить об абсолютных противопоказаниях при проведении исследования не приходится. Процедура неинвазивная и не несёт вреда для организма, пока выполняется в допустимых нормах. Относительными противопоказаниями к флюорографии являются:

• состояние здоровья пациента, при котором он не может соблюдать вертикальное положение при проведении исследования (за исключением аппарата с вращающимся штативом);
• дыхательная недостаточность, которая при задержке дыхания может спровоцировать проблемы со здоровьем у пациента;
• беременность (период лактации);
• возраст младше пятнадцати лет.

Вращающейся штатив

Беременным женщинам делать флюорографию нельзя, но близкие родственники, проживающие с беременной, должны сделать снимок лёгких. Не рекомендовано делать флюорографию и на этапе планирования беременности. Рентгеновское воздействие на плод неблагоприятное, поэтому врачи стараются уберечь женщин от лишней лучевой нагрузки.

При острой необходимости, если человеку нужно сделать снимок по жизненно важным показателям, ему обязательно проводят рентгенографию грудной клетки.

Когда развивается лучевая болезнь

Следствием воздействия критической дозы радиации на человека становится развитие лучевой болезни. Она поражает практически все системы организма. В зависимости от дозы излучения может поддаваться лечению или приводить к летальному исходу.

Согласно последним исследованиям, для появления лучевой болезни опасная доза радиации в год составляет 1,5 Зв. Предел допустимой дозы однократного облучения – 0,5 Зв. После этой отметки начинают проявляться признаки поражения.

Выделяют следующие формы лучевой болезни:

1. Лучевая травма. Появляется, если дозировка разового излучения не превышала 1 Зв.
2. Костномозговая форма. Опасные нормы – от 1 до 6 Зв. В половине случаев такая форма болезни приводит к летальному исходу.
3. Желудочно-кишечная форма наблюдается при дозировке излучения от 10 до 20 Зв. Сопровождается внутренними кровотечениями, лихорадочным состоянием, развитием инфекционных поражений.
4. Сосудистая форма. Развивается после облучения в пределах от 20 до 80 Зв. Происходят тяжелые гемодинамические нарушения.
5. Церебральная форма. Наблюдается при облучении свыше 80 Зв. Происходит мгновенный отек мозга и смерть пострадавшего.

В некоторых случаях лучевая болезнь может перерастать в хроническую форму. Период ее формирования может занимать до трех лет. После этого происходит восстановление организма, которое длится еще три года. При правильной терапии результатом становится излечение. Но в некоторых случаях спасти пациента не удается.