Около 250 из известных в настоящее время 2000 ядер элементов являются стабильными. Остальные испытывают радиоактивный распад, в результате которого возникает ионизирующая радиация и исходное ядро атома превращается в ядро другого элемента, которое может быть в свою очередь стабильным или радиоактивным, т.е. способно испытать дальнейший распад. Кроме того, образовавшееся в результате радиоактивного распада ядро может находиться в возбужденном состоянии, которое снимается путем излучения гамма-квантов. Нестабильные радиоактивные ядра называют радионуклидами.

Периоды полураспада некоторых радионуклидов естественного (природного) или искусственного происхождения приведены в таблице 1. Полураспад - это такой промежуток времени, в те­чение которого радиоактивность уменьшается наполовину и продолжает дробиться через каждые 8 дней в том же процентном соотношении до бесконечности.

Таблица 1

Ионизирующие излучения, проникая в клетки живого организма, производят ионизацию и возбуждение атомов и молекул. При этом энергия излучения полностью или частично (в зависимости от вида излучения и его энергии) передается атомам и молекулам. В результате химические связи в клетках организма могут быть разрушены и структура клеток может измениться. При этом нарушается функционирование клеток и даже целых органов, что приводит к возникновению заболеваний.

Следует различать непосредственные (острые) и долговременные последствия облучения. Помимо острых, видимых последствий облучения, как, например, повреждения кожи, слизистых оболочек и т.д., могут провоцироваться долговременные последствия в форме онкологических заболеваний и генетических изменений.

Для оценки риска заболеваний, вызванных облучением, вводится понятие дозы облучения (для оценки острого воздействия) и эффективной дозы (в основном для оценки вероятности возникновения онкозаболеваний и генетических нарушений в будущем).

Определение дозы. Доза облучения каких-либо органов (или всего тела) и эффективная доза определяются величиной энергии, переданной живому организму ионизирующим излучением (альфа-, бета-, гамма-излучения, нейтроны и др.). Величина энергии может быть измерена с помощью дозиметрических приборов. При оценке дозы необходимо знать вид излучения, т.к. ионизирующая способность у различных частиц различна. Высокую ионизацию создают альфа-частицы и нейтроны, низкую ионизацию производят бета-частицы и гамма-кванты. Естественно, опасность от первых выше, чем от вторых. То есть альфа-излучение более разрушительно, чем бета- и гамма-излучения при одинаковом количестве энергии, переданной живому организму.

Для учета этого явления вводится коэффициент качества, который для бета- и гамма-излучений равен 1, для алфа- и нейтронного-излучений он равен 20. Путем умножения величины энергии, поглощенной на 1 кг веса тела, на коэффициент качества данного вида излучения, получаем соответствующую дозу гамма-излучения, вызывающую такие же нарушения в организме.

Как уже говорилось, поглощенная доза измеряется величиной энергии, поглощенной в 1 кг тела. Она измеряется в Зивертах (Зв), т.е. 1 Зв = 1 дж/кг. Если при облучении альфа-частицами поглощенная доза составляет 1 дж/кг, то она будет эквивалентна 20 ж/кг при облучении гамма-квантами, т.е. 20 Зв. Необходимо различать поглощенную дозу и мощность экспозиционной дозы (МЭД). Первая говорит о количестве энергии, поглощенной тканями тела, вторая о мощности излучения в данном месте пространства. Мощность экспозиционной дозы измеряется в Зв/час (мин, сек). Таким образом, если живой организм находился в точке пространства, где МЭД равен 1 Зв/час, то в течение каждого часа тело будет получать 1 Зв поглощенной дозы.

Критической величиной дозы для отдельных органов тела при кратковременном облучении является величина 0,5 Зв. Так хрусталик глаза теряет прозрачность при кратковременном облучении дозой 2 Зв. При долговременном облучении такой же эффект наступит при гораздо более высокой дозе в 10 Зв. Коллективная доза облучения, т.е. доза облучения всех жителей, например, поселка или города, имеет значение для прогноза количества дополнительных заболеваний или смертей. Т.к. индивидуальная чувствительность к облучению у разных людей различна, невозможно сказать, кто именно заболеет, но можно оценить сколько людей из облученного контингента (в среднем) заболеет или умрет в результате действия радиации. Например, при дозе в 4-5 Зв на человека после кратковременного облучения все облученные люди заболеют и половина из них с летальным исходом. Дозы 7-8 Зв смертельны во всех случаях, если не предпринять срочное интенсивное лечение.

Эффективные дозы и их связь с возникновением онкозаболеваний и генетическими последствиями. Органы и ткани организма имеют различную чувствительность к облучению. Риск ракового заболевания велик для красного костного мозга, легких, желудка и кишечника. Гонады особенно подвержены генетическим изменениям. Вообще, более восприимчивы к облучению те органы, в которых происходит быстрое обновление клеток.

В случае, когда облучению подверглись какие-либо части тела риск возникновения ракового заболевания ниже, чем при облучении всего тела такой же дозой. Т.е. если только легкие получили какую-то дозу облучения (например, при вдыхании продуктов распада радона) риск ракового заболевания будет в 8 раз ниже, чем при облучении всего тела такой же дозой. В случае облучения всего тела легкие, следовательно, дают вклад 1/8 (12%) в полную величину риска заболевания раком. Аналогично, желудок, кишечник и красный костный мозг дают 12 % в величину онкориска. Для сравнения риска при облучении всего тела с риском при облучении отдельных органов вводится понятие эффективной дозы: дозы органов умножаются на характерный для органа коэффициент, который учитывает чувствительность данного органа в отношении ракового заболевания и генетических эффектов. Эти "взвешенные" дозы для всех облученных органов затем суммируются в "общую дозу", которая и называется эффективной дозой. Эффективная доза является мерой полного риска заболевания облученного человека онкологическими болезнями или генетическими нарушениями. Единицей эффективной дозы также является Зиверт.

Внешнее облучение. Излучение может проникать в тело как снаружи, так и изнутри. При этом говорят о дозах внешнего и внутреннего облучения.

Внешнее облучение можно сравнить с облучением рентгеновскими лучами при флюорографии или рентгеновском обследовании внутренних органов. Человек облучается, но не становится после этого сам источником радиации. Внешнее облучение может быть вызвано космическими лучами или излучением от радионуклидов, содержащихся в почве.

Все органы в этом случае получают примерно одинаковые дозы. Обычные годовые дозы внешнего облучения составляют от десятых долей миллиЗиверта до нескольких миллиЗиверт.

Внутренне облучение. Внутреннее облучение обусловлено вдыханием или потреблением пищи, содержащей радионуклиды. Радионуклиды поглощаются тканями тела. Радионуклиды остаются в организме до тех пор, пока полностью не распадутся, или не будут выведены из организма в результате естественного метаболизма. При этом некоторые органы, в которых произошло поглощение радионуклидов, могут получить достаточно большие дозы. Продукты распада радона поражают в основном, органы дыхания, стронций накапливается в костях, цезий поглощается в тканях.

Чтобы рассчитать дозы внутреннего облучения, необходимо знать активность поглощенного радионуклида. Эффективная доза (в мЗв) может быть рассчитана для каждого поглощенного радионуклида, если известна его активность (в Бк). Необходимые коэффициенты, учитывающие физические свойства и виды излучений, а также поведение поглощенных радионуклидов в организме при обмене веществ, приведены в специальных таблицах. Для примера, в таблице 2 приведены расчетные дозы внутреннего облучения при приеме загрязненной пищи, содержащей радионуклиды активностью 1000 Бк. Из таблицы видно, что в зависимости от радионуклида дозы внутреннего облучения могут быть существенно разными.

Таблица 2

* в зависимости от химической формы 1000 Бк Pu239, поглощенного при вдыхании загрязненного воздуха, может привести к внутренним дозам в 100 мЗв.

Дополнительно: