назад

Чем грозят человеку большие дозы радиации?

Радиация – постоянный спутник человека. В малых дозах она почти безвредна, а в больших – смертельно опасна. Воздействие больших доз ионизирующего облучения хорошо изучено российскими и зарубежными учеными. Как показали исследования, человеческий организм способен дать адаптивный ответ на повреждения радиационными агентами. Соматическая клетка, получившая облучение в 50 мГр, приобретает устойчивость к последующему радиоактивному воздействии, доза которого превышает инициирующую на 1-2 порядка. И все же люди погибают от радиации. Почему это происходит?

 

Безопасная доза ионизирующего облучения, которую человек может получить в течение года за счет естественных и искусственных источников радиации, не должна превышать 1 мЗв.

 

Степень воздействия облучения

Тяжесть полученного человеком облучения зависит от нескольких факторов:

  • суммарной дозы;
  • вида ионизирующего облучения (внешнего или внутреннего);
  • времени воздействия радиации;
  • размера облученной поверхности;
  • особенностей организма.

Внешнее облучение альфа- и бета-частиц, не так вредно, поскольку они задерживаются кожей или проникают в ткани на небольшие расстояния. Обычно эти радионуклиды не достигают внутренних органов и костного мозга, отвечающего за кроветворение, облучая находящиеся вокруг себя клетки на расстоянии до 2 см.

Более опасны нейроны и гамма-частицы, которые обладают большим проникающим воздействием и разрушающе воздействуют на весь организм. Чувствительность тканей и органов к такому облучению неодинакова. В первую очередь страдают лимфатические ткани и узлы, затем в порядке уменьшения – селезенка, щитовидная железа, костный мозг, зародышевые клетки.

 

Виды лучевого воздействия

Радиация вызывает соматические, когда страдает непосредственно облученный, и генетические, то есть влияющие на развитие потомства, поражения. Соматические эффекты в свою очередь делятся на две группы:

  • стохастические (вероятностные) – поражения, для которых отсутствует дозовый порог и частота их возникновения увеличивается с величиной дозы полученного облучения;
  • нестохастические (детерминированные) – поражения, образование которых напрямую зависит от дозы облучения. Обычно обнаруживаются в тех случаях, когда число погибших от облучения клеток достигает критического значения и приводит к нарушению функции пораженного органа.

К стохастическим поражениям относятся канцерогенные опухоли, новообразования, поражения крови и генетические мутации (врожденные психические и физические уродства), которые из-за длительности латентного периода облучения, длящегося иногда десятки лет, трудно обнаружить. Вероятность их возникновения мало зависит от мощности полученного облучения, а определяется суммарной накопленной дозой радиации.

 

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.

 

Острая лучевая болезнь

Наиболее тяжелым последствием облучения в больших дозах является острая (ОЛБ)и хроническая лучевая болезнь. Легкая степень наступает после однократного воздействия дозы 1 Гр, а при более высоких развивается ОЛБ:

  • I (легкая) степень – от 1 и до 2 Гр;
  • II (средняя) степень – от 2 и до 4 Гр;
  • III (тяжелая) степень – от 4 и до 6 Гр;
  • IV (крайне тяжелая) степень – свыше 6 Гр.

В четвертой стадии ОЛБ выделяют переходную, кишечную, церебральную и токсемическую формы. Две последние из них развиваются при дозах в несколько десятков грей, вызывая гибель организма в течение двух суток от тяжелого капилляротоксикоза.

 

Известен случай полного излечения человека, получившего во время взрыва ЧАЭС дозу внешнего гамма-излучения в 9,8 Гр. Пострадавший выжил, хоть и стал инвалидом, и умер спустя 24 годы из-за печеночной недостаточности, развившейся на фоне хронического алкоголизма.

 

Воздействие на человека очень больших доз радиации

  • 6–10 Гр – развивается переходная форма болезни, протекающая с тяжелым костномозговым синдромом и выраженным поражением кишечника.
  • 10–20 Гр – поражается кишечник (кишечный синдром), в результате чего наступает летальный исход спустя 8–16 суток.
  • 20–80 Гр – наблюдается токсический синдром с клиническими проявлениями в виде сосудистых расстройств и метаболических нарушений; смерть наступает на 4–7-е сутки.
  • свыше 80 Гр – возникает церебральный синдром (коллапс, судороги и др. неврологические расстройства), завершающийся смертью в первые часы или сутки.

При дозе свыше 100 Гр практически полностью гибнут нейроны, отказывает нервная система, вызывая нарушение работы всех органов и обмена веществ, что в конечном итоге поражается головной мозг и наступает смерть в течение нескольких часов.

Стоит отметить, что чем меньше возраст облученного на момент поступления радионуклидов в организм, тем выше вероятность увеличения частоты образования у него злокачественных опухолей гипофиза, надпочечников и щитовидной железы. У молодых в 3-5 раз чаще развиваются раковые опухоли, чем у взрослых людей.

Суммарная доза около 10 Гр, полученная детьми в течение нескольких недель, вызывает аномалии опорно-двигательной системы. Чем младше ребенок, тем сильнее подавляется рост костей, приводя к частичной или полной остановке развития хрящевой ткани и развитию аномалий скелета.

 

Максимальная доза облучения, полученная человеком

Самую большую дозу радиации получил в 1959 году сотрудник К., работающий в Национальной лаборатории Лос-Аламос, в результате вышедшей из строя установке по добыче плутония – 39000-49000 мЗв. Верхняя половина его тела подверглась большему облучению, чем нижняя, поэтому наиболее сильные патологические изменения затронули кроветворную и мочевыводящую системы. Вот как описывают документы состояние облученного: по истечении восьмого часа у пациента полностью отсутствовали лимфоциты в крови, а мочевыводящие пути не смотра на введение большого количества жидкости, практически полностью отказали. Несмотря на принятые терапевтические меры, он скончался спустя 34 часа 45 минут после внезапной остановки сердца.

 

Опасная доза для человека

Впервые опасная доза облучения была установлена в 1952 году и составила 15 мЗв/год. Спустя семь лет допустимый предел уменьшили до 5 мЗв/ год, а в 1990 году – до 1 мЗв/год. Сегодня многие специалисты настаивают на уменьшении этого значения до 0,25 мЗв/год, исходя из того, что принятый предел соответствует генетическому поражению лишь 35 человек на 1000000 новорожденных, тогда как в действительности эта цифра составляет 450-3400 случаев. Конечно, величина в 0,25 мЗв/год выглядит нереально, но учитывая ужесточение радиационных мер, в конечном итоге, она может быть принята.

 

Где можно получить высокую дозу облучения?

В природе не существует мест, где за короткое время можно получить большую дозу радиации. Исключения составляют провинции, где население получает среднегодовые дозы, превышающие установленный предел в 5-10 раз.

Например, в индийском штате Керала доза составляет 5 мЗв, в бразильском городе Гуарапари – 5,5 мЗв. Но проживающие в этих районах люди приспособились в повышенной дозе радиации, среди них не наблюдается повышенной смертности или частоты заболевания онкологическими патологиями.

Для остальных граждан главные источники потенциальной опасности получения облучения в высоких (свыше 1000 мЗв) дозах – техногенные: аварии и взрывы на АЭС, атомные испытании, приборы и устройства, которые содержат радиоактивные вещества.