СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Отделение экологии и природопользования БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ (темы: гигиеническое нормирование, ионизирующие излучения) Красноярск 2009
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ На организм человека, особенно, в условиях города, постоянно воздействует множество неблагоприятных факторов. Законодательно установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воздухе производственных помещений и населенных пунктов (атмосферном воздухе), водоисточниках и питьевой воде, почве; временные ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ)*, предельно допустимые уровни (ПДУ) и ориентировочно допустимые уровни (ОДУ)* воздействия физических факторов, допустимые суточные дозы (ДСД) или допустимое суточное поступление (ДСП) химических веществ с продуктами питания, максимальные допустимые уровни (МДУ) химических веществ в продуктах питания, а также другие нормативы. ОБУВ – максимально допустимое содержание загрязняющего вещества в атмосферном воздухе ОДУ – временный гигиенический норматив, утвержденный Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ, применяемый на стадии предупредительного санитарного надзора и устанавливаемый сроком на 3 года.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Гигиенический норматив – это не норма в обыденном понимании, это допустимая, но не оптимальная величина. Гигиенические нормативы направлены на защиту здоровья именно человека. Экологических же нормативов крайне мало (например, нормативы для водоемов рыбохозяйственного назначения, установленные на более низком уровне, чем гигиенические нормативы). Основной принцип гигиенических нормативов – безвредность химических веществ для здоровья человека, причем с учетом наиболее уязвимых групп населения - детей, беременных женщин, лиц пожилого возраста и страдающих хроническими заболеваниями.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ При нормировании содержания химических соединений в окружающей среде учитывают следующие показатели: Органолептический (наличие посторонних запахов и вкуса, изменение цвета и окраски); Рефлекторный (раздражающее действие на органы дыхания и зрения); Общесанитарный (изменение способности воды и почвы к самоочищению); Водно-миграционный, воздушно-миграционный и транслокационный (миграция веществ в сопредельных средах); Токсикологический (неблагоприятное влияние на организм человека и / или лабораторных животных). Для сравнительной оценки перечисленных показателей используют принцип лимитирующего показателя вредности (порога вредного воздействия)
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Для обеспечения безопасности не только экспонированных людей, но и их потомства в эксперименте изучают особенности воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на нескольких поколениях животных. При этом оценивают плодовитость, протекание беременности и родов, состояние здоровья потомства и другие показатели репродуктивного здоровья. Кроме того, оценивают и генотоксичность - свойство неблагоприятных факторов окружающей среды (химических, физических, биологических) оказывать повреждающее действие на генетические структуры организма.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Принцип лимитирующего показателя вредности (порога вредного воздействия) означает, что норматив устанавливается по тому показателю, при котором наблюдается минимальный эффект с учетом соответствующих коэффициентов запаса. Под порогом вредного воздействия понимают такую минимальную концентрацию вещества в окружающей среде, при которой в организме в конкретных условиях возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций или проявляющиеся в виде скрытой, временно компенсированной патологии. Разные люди по-разному реагируют на воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды, поэтому нормативы устанавливают с учетом возможного эффекта в наиболее ранимых группах населения.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ В экспериментальных исследованиях на животных проводят изучение как острой, так и хронической токсичности. Химические вещества оказывают неодинаковое воздействие на организм животных различных биологических видов, поэтому лабораторные исследования проводят на нескольких видах. В экспериментах по определению токсичности устанавливают значения основных параметров – средних смертельных концентраций (LD 50 и LC 50), а также коэффициента видовой чувствительности. Показатель LD 50 - средняя смертельная доза, вызывающая гибель половины подопытных животных при введении веществ в желудок и брюшную полость, нанесении на кожу и т. д. (кроме ингаляции) при определенных условиях введения и сроке последующего наблюдения (обычно 2 недели); ее выражают в миллиграммах вещества на 1 кг массы животного (мг/кг).
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Показатель LС 50 - средняя смертельная концентрация, вызывающая гибель половины подопытных животных при ингаляционном воздействии веществ при определенной экспозиции и сроке последующего наблюдения; ее выражают в миллиграммах вещества на 1 м 3 воздуха (мг/м 3). В ходе экспериментов на животных для определения пороговых величин проводят следующие исследования: изучение субхронической токсичности в подостром опыте с определением коэффициента кумуляции, а также выявлением наиболее поражаемых органов и систем; установление пороговых концентраций по специфическим и неспецифическим показателям при однократном воздействии и при длительном многократном поступлении вещества в организм; оценку характера и степени функциональных и морфологических изменений, наступающих в организме в результате хронического воздействия; изучение отдаленных последствий интоксикации (канцерогенного, мутагенного, гонадо- и эмбриотоксического, аллергенного, атеросклеротического и др. ); определение пороговых концентраций вещества и разработка гигиенического норматива.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Чем выше действующая концентрация, тем более выражена бывает реакция организма и большее количество особей реагирует на это воздействие. Эффекты воздействия подразделяются на канцерогенные, способные вызвать злокачественные нообразования, и неканцерогенные. Неканцерогенный эффект проявляется после воздействия пороговых концентраций. В зависимости от продолжительности воздействие подразделяют на острое – до 24 ч. , непродолжительное (кратковременное) – от 7 до 14 сут. , и хроническое, которое подразделяется на субхроническое (до 90 сут. ) и длительное хроническое – от 4 до 8 месяцев или на протяжении всей жизни животного. При экспериментальном изучении отдаленных последствий воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды исследования проводят на нескольких поколениях животных.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Для оценки пороговости действия вещества были предложены следующие параметры состояния животных: изменения достоверно отличаются от контроля и выходят за пределы физиологических колебаний показателя данного вида животных в данное время года; при отсутствии достоверных отличий от контроля наблюдаются скрытые нарушения равновесия с внешней средой (сужение возможности адаптации), которые выявляются при помощи функциональных и экстремальных нагрузок; изменения достоверно отличаются от контроля, хотя и находятся в статистических пределах физиологической нормы, однако стойко сохраняются (в эксперименте на животных). Таким образом, пороговыми считают эффекты, расположенные между нормой и патологией
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Критериальные уровни вредности веществ по их способности влиять на организм индивидуума можно разделить на 4 категории: вызывающие изменения генетических свойств, влияющие на качество и количество потомства, снижающие продолжительность жизни, а также стойко изменяющие показатели физического и умственного развития и приводящие к деградации вида; влияющие на состояние здоровья индивидуума и вызывающие соматические заболевания химической этиологии как специфического, так и неспецифического характера, в т. ч. патологические изменения со стороны отдельных органов и систем; приводящие к напряжению систем регулирования гомеостаза и формированию патологических состояний в условиях предъявления нагрузок, но не вызывающих подобных изменений у интактных особей; вызывающие реакцию регуляторных систем организма, не выходящую за пределы «физиологической адаптации» .
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Опираясь на описанные принципы гигиенического нормирования для различных сред (атмосферного воздуха, воздуха производственных помещений, питьевой воды, воды водоисточников и почвы) разрабатывают ПДК. Заключительным этапом установления ПДК для воздуха производственных помещений является клинико-гигиеническая апробация. С этой целью подбирают контингент, подвергающийся воздействию концентрации, установленной на уровне ПДК, определенной в экспериментах на лабораторных животных. Время такого исследования определяется возможными сроками развития интоксикации. Для оценки состояния здоровья обследуемого контингента применяют наиболее точные методы исследования – определение вредных веществ в биосубстратах, иммунологические, биохимические и клиникофункциональные методики. Результатом такой работы может быть повышение ПДК (например, для свинца) или ее снижение (например, для сероуглерода) или доказательство обоснованности ПДК (например, для бериллия). Клинико-гигиеническая апробация ПДК – процедура очень сложная, длительная и дорогостоящая. В РФ для окружающей среды населенных мест часто утверждают ПДК только на основе экспериментальных исследований, без организации специальных эколого-эпидемиологических работ.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ ПДК химического вещества в окружающей среде – такая его концентрация, при которой оно, воздействуя на организм периодически или в течение всей жизни не вызывает соматических или психических заболеваний (в т. ч. скрытых или временно компенсированных) или изменений состояния здоровья, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, обнаруживаемых современными методами сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующих поколений. ПДК химического вещества в воде – максимальная концентрация химического вещества в воде, ежедневное поступление которого в организм в течение всей жизни не оказывает прямого и опосредованного влияния на здоровье в настоящем и последующих поколениях, а также не ухудшает гигиенические условия водопользования. Гигиенические нормативы качества питьевой воды – совокупность научно обоснованных показателей, устанавливающих критерии благоприятных органолептических свойств, безопасности воды в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредности по химическому составу.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Учитывая сложность, длительность и соответственно высокую стоимость разработки ПДК, проводят также разработку по ускоренным экспериментальным и расчетным методам временных ориентировочных безопасных уровней воздействия и ориентировочных допустимых уровней. В основе нормирования химических веществ в продуктах питания лежит принцип соблюдения значений допустимой суточной дозы или допустимого суточного поступления, под которым понимают количество вещества, суточное поступление которого в организм на протяжении всей жизни не оказывает вредного влияния на здоровье. Эти нормативы разрабатываются Комитетом экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) и экспертной групп ВОЗ. В РФ разработано свыше 7 тысяч нормативов допустимого содержания более чем 2 тысяч веществ в различных компонентах окружающей и производственной среды. Большинство из этих нормативов не используется на практике, т. к. контроль в атмосферном воздухе, питьевой воде, продуктах питания, почве проводится постоянно за 20 -30 веществами и периодически еще за ограниченным числом ингредиентов.
Понятие о гигиеническом нормировании, ПДК и ПДУ Поэтому в настоящее время предлагается перейти от дорогостоящей процедуры гигиенического нормирования к системе поэтапной оценки опасности вещества. На первом этапе регламентирования – осуществление сбора уже существующей в мире информации об опасности вещества. На втором этапе – оценка вещества с позиции приоритетности по показателям токсичности, отдаленных последствий, устойчивости в окружающей среде и др. На третьем этапе – принятие решения о необходимости разработки гигиенического норматива. Так, для нормирования воздействия физических факторов окружающей среды – электромагнитного излучения, статических электрических полей, шума, радиации и др. разрабатывают ПДУ. Например, гигиеническое нормирование электромагнитного поля промышленных частот осуществляют раздельно для электрического и магнитного полей. Нормируемым параметром электрического поля является напряженность, магнитного поля – магнитная индукция или напряженность магнитного поля.
Ионизирующие излучения (ИИ) Радиоактивность – одно из фундаментальных физических явлений – и ИИ, которые сопровождают это явление или возникающие в рентгеновских трубках, оказались вскоре после их открытия теснейшим образом связанными с медициной биологий, а затем и с экологией. Радиоэкология – раздел экологии, изучающей накопление радиоактивных веществ организмами и их миграцию в биосфере. Радиоэкология – раздел экологии, занимающийся изучением экологических последствий ИИ. Термин «Радиоэкология» был независимо предложен А. А. Передельским в СССР и Е. П. Одумом в США в 1950 -е годы, т. е. спустя более чем 50 лет после открытия явления радиоактивности. Существенно позднее для обозначения этой области знаний стали использовать термин «радиационная экология» . Т. е. радиационная экология – наука, изучающая закономерности миграции радионуклидов в биосфере и последствия воздействия ИИ на живые организмы в среде их обитания и на экосистемы в целом. Данная наука всесторонне изучает особенности проявления ИИ как важного экологического компонента внешней среды и способствует охране природы от радиоактивных загрязнений.
Ионизирующие излучения (ИИ) Радиоактивные элементы естественного происхождения, космическое излучение – постоянно действующие факторы, влияющие на отдельные организмы и экосистемы. Деятельность человека в последнее время сопровождается образованием большого количества искусственных радионуклидов в результате ядерных взрывов, работы предприятий оборонной промышленности и атомной энергетики. Радионуклиды широко используются в промышленности и медицине. При добыче полезных ископаемых на поверхность Земли выносятся в значительном объеме радионуклиды естественного происхождения. Все это приводит к увеличению содержания радионуклидов в окружающей среде, повышению уровня облучения живых организмов.
Ионизирующие излучения (ИИ) В СССР и России за последние 50 лет произошло 175 радиационных инцидентов и аварий сравнительно локального характера и 3 крупномасштабные аварии: радиоактивное загрязнение поймы р. Теча сбросами радиоактивных отходов ПО «Маяк» в Челябинской области (1949 -1952), взрыв емкости с высокорадиоактивными отходами на ПО «Маяк» (1957) и авария на ЧАЭС (1986). Тяжелые аварии, а также радиоактивное загрязнение в зонах ближних выпадений радионуклидов в ряде случаев при испытаниях ядерного оружия на Семипалатинском ядерном полигоне имели далеко идущие последствия для жителей обширных областей и отдельных стран и породили радиофобию. Не меньший вред наносят и сообщения СМИ о преувеличенной радиационной опасности.
Ионизирующие излучения (ИИ) Причинами нештатных ситуаций аварий, как свидетельствуют аварии на предприятиях атомной энергетики и атомной промышленности в нашей и других странах, часто бывает человеческий фактор: нарушение условий регламентов работы, недостаточная профессиональная подготовка персонала, слабая производственная дисциплина и др. Мероприятия, направленные на существенное повышение радиационной безопасности АЭС: снизились дозы облучения персонала и населения в районах размещения АЭС: они находятся в пределах и даже ниже рекомендованных в последней редакции НРБ 99) – 20 м 3 в*/год для персонала и 1 м 3 в/год для населения (* - Зв (зиверт) – единица эквивалентной дозы в системе СИ (1 Зв равен 1 Гр, деленному на коэффициент качества)).
Ионизирующие излучения (ИИ) Возможным источником загрязнения внешней среды могут быть аварии при уничтожении ядерных боеприпасов, кроме того, причиной аварии могут стать и стихийные бедствия, а также террористические акты. Знание основ радиоэкологии позволит: правильно оценить действие радиации; выработать и использовать меры по снижению риска, связанного с ее применением; оценить пользу, приносимую внедрением достижений ядерной физики в разных сферах народного хозяйства. Основы радиационной экологии включают в себя: представления об источниках и структуре радиационных воздействий; метаболизме основных радионуклидов в экосистемах и звеньях; анализ вероятных последствий дополнительных радиационных воздействий на уровнях клеток, организмов и экосистем; описание методов экологического и санитарного контроля дополнительных техногенных радиационных воздействий, защиты и основ профилактики изменений в метаболизме биоценозов, неблагоприятных реакций населения, испытывающих дополнительные радиационные воздействия от аварии на ЧАЭС
В РФ регулирование радиационной безопасности и защита населения от воздействия загрязняющих веществ регламентируется: › ФЗ «О радиационной безопасности населения» от 9. 01. 1996 г. № 3 -ФЗ › ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30. 03. 1999 г. № 52 -ФЗ (в редакции от 1. 07. 2002 г. ) › ФЗ «Об использовании ядерной энергии» от 21. 1995 г. № 170 ФЗ ( в ред. от 11. 2003 г. ) › ФЗ «О недрах» от 21. 02. 1992 г. № 2395 -1 (в ред. от 29. 05. 2002 г. ) › ФЗ «Об охране окружающей среды» от 10. 01. 2002 г. № 7 -ФЗ
Основная цель радиационной защиты – обеспечение безопасности от ИИ как отдельных лиц и их потомства, так и населения в целом. Кроме того, д. б. созданы условия для практической деятельности человека в сфере использования атомной энергии. Концепция нормирования исходит из того, что всякое воздействие ИИ несет с собой риск возникновения вероятностных радиоиндуцированных эффектов. Выполнен расчет уровней индивидуального радиационного риска, соответствующие установленным нормам радиационной безопасности, пределам доз облучения. В РФ основными нормативными документами, регламентирующими уровни воздействия ИИ, являются: «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99), утвержденные Главным государственным санитарным врачом РФ 2. 07. 1999 г. , и «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности» (ОСПОРБ – 99), утвержденные Главным санитарным врачом РФ 27. 12. 1999 г. В основе этих документов лежат следующие принципы радиационной безопасности: Непревышение установленного дозового предела; Исключение всякого необоснованного облучения; Снижение излучения до возможно низкого уровня
История открытия радиации В 1901 г. В. Рентгену была присуждена первая в истории Нобелевская премия по физике за выдающийся вклад в науку. В 1903 г. за открытие радиоактивности Пьеру и Марии Склодовской-Кюри и Анри Беккерелю была присуждена Нобелевская премия по физике.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ В ОБЛАСТИ РАДИОЭКОЛОГИИ: Ионизирующие излучение (ИИ) – потоки частиц и электромагнитных квантов, в результате воздействия которых на окружающую среду образуются разнозаряженные ионы. Ионизирующее излучение (ИИ) – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. Ионизирующее излучение состоит из заряженных и незаряженных частиц, к которым относятся и фотоны.
Два вида ИИ – корпускулярное и фотонное ИИ Корпускулярное ИИ – поток элементарных частиц с массой покоя, отличной от нуля, образующихся при радиоактивном распаде, ядерных превращениях либо генерируемых на ускорителях. К нему относятся альфа и бета-частицы, нейтроны и протоны. Фотонное ИИ – поток электромагнитных колебаний, которые распространяются в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. К нему относятся гамма-излучение, рентгеновское излучение.
Различные виды излучения сопровождаются высвобождением определенного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому оказывают неодинаковое воздействие на организм. Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т. е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема массы среды или на единице длины пути. Излучения разных видов обладают различной ионизирующей способностью. Проникающая способность излучений определяется величиной пробега, т. е. пути, пройденного частицей в веществе до ее полной остановки, обусловленной тем или иным видом взаимодействия.
Альфа-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью и наименьшей проникающей способностью. Их удельная ионизация изменяется от 25 до 60 тыс. пар ионов на 1 см пути в воздухе. Длина пробега этих частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, а в мягкой биологической ткани - несколько десятков микрон. Бета-излучение имеет существенно меньшую ионизирующую способность и большую проникающую способность. Средняя величина удельной ионизации в воздухе составляет около 100 пар ионов на 1 см пути, а максимальный пробег достигает нескольких метров при больших энергиях. Наименьшей ионизирующей способностью и наибольшей проникающей способностью обладают фотонные излучения.
Связь понятий «доза» , «поле» , радиобиологический эффект» и единиц их измерения в системе СИ и вне ее (кюри, рентген, рад, бэр – внесистемные единицы) 28
Наибольшую опасность для человека представляют радиоактивные излучения такие как гамма-излучение, рентгеновское, нейтронное, альфа- и бета-излучения. Радиационную опасность используемого радиоактивного вещества оценивают по активности – величине, которая характеризует число радиоактивных распадов в единицу времени. Для количественной оценки ионизирующего действия поля введено понятие экспозиционной дозы – отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, созданного в сухом воздухе к массе воздуха в указанном объеме. Для перехода от экспозиционной дозы (характеристики поля) к поглощенной дозе (характеристике взаимодействия поля и облучаемой среды) необходимо знать свойства этой среды. Поглощенная доза, т. е. та энергия, поглощенная единицей массы вещества, на которое действует поле излучения. Она характеризует радиационный эффект для всех видов физических и химических тел, кроме живых организмов. Эквивалентная доза определяется как результат произведения поглощенной дозы на коэффициент качества излучения в данном объеме биологической ткани.
Биологическое действие ИИ: В результате действия ИИ на организм человека в тканях происходят сложные процессы. Никакой другой вид энергии, поглощенной в том же количестве, не сопровождается такими тяжелыми поражениями организма, какие вызывает ИИ. Первичные процессы, возникающие при облучении биологической ткани, имеют несколько стадий разной длительности: - физическая стадия сводится к поглощению энергии в процессах ионизации и возбуждения, которая запускает сложную цепь реакций; - физико-химическая стадия, когда происходит перераспределение избыточной энергии возбужденных молекул, в результате чего появляются химически активные продукты (ионы и свободные радикалы); - химическая стадия, когда происходит взаимодействие радикалов друг с другом, а также с окружающими молекулами, что приводит к стойким структурным повреждениям молекул клетки. В результате действия ИИ в организме нарушаются нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ. В зависимости от поглощенной дозы и индивидуальных особенностей организма вызываемые изменения могут быть обратимыми и необратимыми.
Особенности биологического действия ИИ: Неощутимость действия на организм человека. У людей отсутствуют органы чувств, которые воспринимали бы ИИ. Поэтому человек может проглотить, вдохнуть радиоактивное вещество без всяких первичных ощущений, и это свойство использовано для обнаружения ИИ разными дозиметрическими приборами. Наличие скрытого (латентного) периода проявления биологического эффекта. Видимые поражения кожного покрова, недомогание, характерные для лучевого заболевания, проявляются не сразу, а спустя некоторое время. Наличие эффекта суммирования поглощенных доз, которое происходит скрытно. Если в организм человека систематически попадают радиоактивные вещества, то со временем дозы суммируются, что неизбежно приводит к неблагоприятным последствиям. При облучении энергия поглощаемых радиоактивных веществ и наружных источников обладает очень высокой эффективностью, что связано с наличием физического и биологического механизмов усиления эффекта радиации.
Особенности биологического действия ИИ: Физический механизм усиления действия ИИ заключается в миграции и концентрации энергии в определенных функционально активных участках микроструктур (в частности, в МТХ, ядре) с последующим их повреждением. Биологические механизмы усиления ИИ связаны с высокой чувствительностью к ним некоторых биомолекул. При облучении наиболее глубокие изменения возникают в клеточных органеллах, богатых высокомолекулярными веществами и нуклеиновыми кислотами.
Последствия воздействия ИИ на человека: Изменения на клеточном уровне не только приводят к нарушению функций отдельных органов и систем в облученном организме и способствуют возникновению злокачественных новообразований, но и вызывают наследственные изменения, отражающиеся на последующих поколениях облученных людей. Условно выделяют 3 группы индуцированных ИИ эффектов: – Соматические (неинфекционные): острая и хроническая лучевая болезнь, локальные лучевые поражения (ожоги, катаракты); – Стохастические (вероятностные): сокращение продолжительности жизни, канцерогенез, нарушение эмбриогенеза; – Генетические (наследственные): доминантные или рецессивные генные мутации, хромосомные абберации. Генетические последствия обычно не выявляются у самого пострадавшего, а обнаруживаются при статистическом изучении его потомства. Они выражаются в повышении в потомстве облученных родителей числа новорожденных с пороками развития, в увеличении детской смертности, числа выкидышей и мертворожденных.
Нарушения биологических процессов могут быть либо обратимыми, когда нормальная работа клеток облученной ткани полностью восстанавливается, либо необратимыми, ведущими к поражению отдельных органов или всего организма и возникновению лучевой болезни. Различают 2 формы лучевой болезни – острую и хроническую: 1. Острая возникает в результате облучения большими дозами в короткий промежуток времени. При дозах порядка тысяч рад поражение организма может быть мгновенным ( «смерть под лучем» ). Острая лучевая болезнь может возникнуть и при попадании внутрь организма больших количеств радионуклидов. 2. Хронические поражения развиваются в результате систематического облучения дозами, превышающими предельно допустимые (ПДД).
О биологическом действии ИИ (резюме) В основе биологического действия ИИ лежит передача энергии в процессах ионизации и возбуждения атомов и молекул в органах и тканях человека. Эффект зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, радиочувствительности, физиологического состояния организма и действия многих других вредных агентов нерадиационной природы. Взаимодействие альфа-, бета-, гамма- излучений с веществом является сложным процессом, зависящим от вида излучения, конечным звеном которого является ионизация (отрыв электрона от атома) или возбуждение (переход электрона на более удаленную орбиту).
Изменения в состоянии здоровья называются соматическими эффектами, если они проявляются непосредственно у облученного лица, и наследственными, если они проявляются у его потомства. В нормах радиационной безопасности в качестве единицы времени, как правило, используется год, и как следствие этого, понятие годовой дозы облучения.
Схематическое представление источников ИИ, воздействующих на человека и пути поступления радионуклидов в организм 37
Источники ИИ Естественный радиационный фон Земли (ЕРФ), техногенно измененный естественный фон (ТИ-ЕРФ) и искусственный радиационный фон (ИРФ). В результате деятельности человека радиационный фон Земли изменился. Изменение его затрагивает не только профессиональные группы, но и население Земли, в целом, т. к. повысились дозы облучения. Естественный радиационный фон (ЕРФ) - ионизирующие излучения (ИИ) природных источников космического и земного происхождения. Космические излучения – поток ядерных частиц, приходящих из разных областей мирового пространства и состоящих из протонов (92%), ядер гелия (альфа-частиц), ядер лития и других элементов. Это первичное космическое излучение взаимодействует с атомами и молекулами атмосферы, образуя вторичное космическое излучение, состоящее, в основном, из электронов, нейтронов, мезонов и гаммаквантов.
Источники ИИ У поверхности Земли излучение состоит в основном из μ-мезонов и (в меньшей степени) нейтронов. Они являются источником облучения всех живых организмов, включая человека. Уровни излучения зависят от географической широты и высоты над уровнем моря. В атмосфере, литосфере, биосфере в результате ядерных реакций, инициируемых космическими лучами, постоянно образуются космогенные радионуклиды. Из 20 космогенных радионуклидов наиболее значимы 14 С и 3 Н, как изотопы основных биогенных элементов.
Источники ИИ Земная радиация обусловлена естественными радионуклидами, которые содержатся в земной коре. Из нераспавшихся к настоящему времени сохранились 23 радионуклида, получивших название примордиальных. Сроки их жизни сопоставимы с возрастом Земли. Наибольшее значение имеют 40 К и семейства урана, тория и актиния. По мере распада последних образуются еще 40 радиоизотопов. Тело человека также слегка радиоактивно, т. к. в его тканях содержатся следовые количества естественных и антропогенных радионуклидов.
Источники ИИ Технологически измененный естественный радиационный фон (ТИЕРФ) – ИИ природных источников, претерпевших изменения в результате деятельности человека. Радионуклиды поступают на земную поверхность вместе с извлекаемыми полезными ископаемыми, продуктами сжигания органического топлива. Они содержатся в строительных материалах, воздухе, воде, продуктах питания. Искусственный радиационный фон Земли обусловлен в основном продуктами ядерного деления урана и плутония (ПЯД) при испытаниях ядерного оружия и выбросами радионуклидов АЭС, промышленными и энергетическими реакторами.
Внешнее облучение: Естественные источники ИИ создают в среднем мощность эквивалентной дозы 2, 25 м. Зв/год. Интенсивность общего космического излучения несколько изменяется в зависимости от широты, высотных, метеорологических, ландшафтных, сезонных и суточных условий. Космическое излучение в околоземных условиях благодаря атмосфере, магнитным полям Земли, уменьшающим плотность и жесткость потока элементарных частиц, в отличие от открытого космоса не вызывает лучевой болезни. Поглощенная доза космического излучения всеми органами человека в течение года составляет всего 2, 5 -3, 5 мк. Гр, т. е. в 100 раз меньше поглощенной дозы рентгеновского излучения, полученной человеком во время одного рентгенологического обследования.
Внешнее облучение: Годовая эквивалентная доза от природных источников излучения составляет в миллизивертах (м. Зв): - космическое излучение – 0, 28; - атмосфера – 0, 02; - почва 0, 47 (в отдельных местах радиоактивность земных пород может быть значительной). Эквивалентная доза космического излучения над уровнем моря составляет в средних широтах 0, 33 м. Зв в год, а на высоте 1500 м - 0, 70 м. Зв в год. В помещениях космическое излучение несколько меньше, но повышено излучение от строительных материалов. Поглощенная доза естественного ИИ в околоземных условиях даже во время усиленной солнечной активности ниже порога повреждающего действия.
Некоторые эффекты внешнего воздействия ИИ на человека Облучение: Однократное, острое, продленное, хроническое (все виды) при любой дозе, отличной от нуля. Эффект – увеличение риска отдаленных последствий и генетических нарушений. Хроническое в течение нескольких лет – 0, 5 Зв (10 бэр) в год и более – специфические проявления лучевого воздействия, снижение иммунореактивности, катаракта (при дозе более 30 бэр). Острое однократное - 1, 0 Зв (100 бэр) и более – острая лучевая болезнь разной степени тяжести; 4, 5 Зв (450 бэр) – острая лучевая болезнь со смертельным исходом у 50% облученных. Продленное, 1 -2 мес. на щитовидную железу – 10 Зв (1000 бэр) и более – гипофункция щитовидной железы, возрастание риска развития опухолей (аденомы и рака).
Нормативы, учитывающие неодинаковую чувствительность разных тканей и органов человека к воздействию ИИ Группы критических органов в порядке убывания радиочувствительности: I группа (половые железы (0, 25), красный костный мозг (0, 12)), коэффициент радиационного риска при равномерном облучении всего тела, дозовые пределы – 50 (ПДД), 5 (ПД). II группа (молочные железы (0, 15), легкие (0, 12), щитовидная железа (0, 03), дозовые пределы - 150 (ПДД), 15 (ПД). III группа (костная ткань) 0, 03 – 1, 00, дозовые пределы – 300 (ПДД), 30 (ПД).
Измерение ИИ Не существует универсальных методов и приборов, применимых для любых условий. Каждый метод и прибор имеют свою область применения. В радиационной безопасности используют радиометры, дозиметры и спектрометры. Радиометры – приборы, предназначенные для определения количества радиоактивных веществ (радионуклидов) или потока излучения, например, газоразрядные счетчики (Гейгера-Мюллера). Дозиметры – это приборы для измерения мощности экспозиционной или поглощенной дозы. Спектрометры предназначены для регистрации и анализа энергетического спектра и идентификации на этой основе излучающих радионуклидов. Принцип действия любого прибора, предназначенного для регистрации ИИ, состоит в измерении эффектов, возникающих в процессе взаимодействия излучения с веществом.
Нормирование радиационной безопасности Нормы устанавливают следующие категории облучаемых лиц: персонал и все население. Персонал – лица, работающие с техническими источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б). Предел индивидуального риска для техногенного облучения лиц из персонала принимается равным 1 х10 -3 за год, для населения – 5, 0 х 10 -5 за год. Уровень приемлемого риска принимается равным 10 -6 за год.
Нормирование радиационной безопасности Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов: Основные пределы доз (например, эквивалентная доза за год в хрусталике – 150 м. Зв (персонал, группа А), 15 м. Зв (население); в коже – 500 м. Зв (персонал, группа А), 50 м. Зв (население), в кистых и стопах – 500 м. Зв (персонал, группа А), 50 м. Зв (население). Допустимые уровни монофакторного (для одного радионуклида или одного вида внешнего излучения) воздействия, являющие производными от основных дозовых пределов: пределы годового поступления, среднегодовые удельные активности (ДУА) и др. Контрольные уровни (дозы, уровни активности) – устанавливаются администрацией учреждения по согласованию с органами Роспотребнадзора. Их численные значения должны учитывать достигнутый в учреждении уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого. Основные пределы доз облучения лиц из персонала и населения не включают в себя дозы от природных, медицинских источников ИИ и дозу вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.
Защита от ИИ В настоящее время концепция беспорогового действия радиации – официальная доктрина, на основании которой ведется нормирование и оцениваются гипотетически возможные неблагоприятные последствия при развитии тех или иных направлений атомной техники, а на этой основе принимаются рекомендации по радиационной защите. Исходя из указанной гипотезы, любая доза облучения не безразлична для человека. При рассмотрении вопроса о целесообразности использования атомной энергии или источников ИИ в той или иной сфере человеческой деятельности, необходимо решить, какой выход отдаленных последствий, обусловленных облучением, т. е. какой риск является оправданным и приемлемым в настоящее время с учетом тех выгод, которое дает обществу внедрение новой технологии.
Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) рекомендует при нормировании радиационного фактора приемлемый риск оценивать путем сравнения с риском от других видов профессиональной деятельности. Радиационная безопасность персонала обеспечивается комплексом технических и организационных мер. Безопасность персонала, в первую очередь, обеспечивается: Соблюдением требований НРБ-99 и ОСПОРБ-99; Эффективностью защитных экранов и барьеров; Соответствующим расстоянием от источников излучения; Ограничением времени работы с источниками излучений; Применением СИЗ; Ограничением допуска к работе с источниками излучений по возрасту, полу, состоянию здоровья, уровню предыдущего воздействия; Организацией радиационного контроля; Системой информации о радиационной обстановке. Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) (International Commission on Radiological Protection - ICRP) была организована в 1928 г. В 1955 г. появилась вторая международная организация – Научный комитет по действию атомной радиации Организации Объединенных Наций (НКРАД ООН, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation – UNSCEAR), задачей которого явилось исследование загрязнения окружающей среды радионуклидами и действия радиации на человека.
Злокачественные новообразования. Определение и классификация канцерогенных веществ. Канцероген – фактор, воздействие которого достоверно увеличивает частоту возникновения опухолей (доброкачественных и /или злокачественных) в популяциях человека и / или животных и / или сокращает период развития этих опухолей. Канцерогенные вещества подразделяются на генотоксические и негенотоксические. Критерии канцерогенной опасности для человека устанавливают на основе данных, получаемых в экспериментах на животных, и результатов аналитических эпидемиологических исследований. По степени канцерогенной опасности для человека неблагоприятные факторы окружающей среды разделены на 4 группы (всего оценено 837 факторов): Группа 1. Канцерогенные для человека (74) Группа 2 А. Вероятно канцерогенные для человека (57) Группа 2 В. Возможно канцерогенные для человека (225) Группа 3. Не классифицируемые в отношении канцерогенности для человека (480) Группа 4. Вероятно не канцерогенные для человека (1)
Злокачественные новообразования. Определение и классификация канцерогенных веществ. К группе 1 отнесены факторы, в отношении которых имеются безусловные доказательства опасности возникновения опухолей у человека, контактирующего с ними. В перечне этой группы 74 наименования и этот не только химические факторы. В группу 2 А входят вероятные канцерогены, в отношении которых имеются ограниченные доказательства канцерогенной опасности ля человека (т. е. результаты проведенных эколого-эпидемиологических исследований противоречивы и требуются дополнительные исследования для доказательства канцерогенности этих веществ). К группе 2 В относятся возможные канцерогены (имеются ограниченные доказательства их канцерогенности в экспериментах на животных). В группу 3 включены вещества, которые не классифицируют как канцерогены для человека. К группе 4 отнесены вещества, не обладающие канцерогенным эффектом.
Злокачественные новообразования. Определение и классификация канцерогенных веществ. Даже очень небольшое содержание канцерогенных веществ в окружающей среде может служить причиной развития у человека злокачественных новообразований, и поэтому для них установлены жесткие гигиенические нормативы. Конкретный канцерогенный фактор действует на определенные органы-мишени, но степень их поражения гораздо выше среди рабочих, чем в общих группах населения (см. табл. 1). Канцерогенный эффект воздействия химических веществ имеет строгую зависимость «доза-эффект» . Поэтому наибольшее количество установленных канцерогенов вызывает онкологические заболевания у лиц, имеющих сними контакт на производстве. Следует отметить, что развитие профессионального рака происходит в результате длительного воздействия, на протяжении десятилетий, и при высоких концентрациях канцерогена, многократно превышающего ПДК. Например, выявленный в эпидемиологических исследованиях рак легких, обусловленный воздействием асбеста, развивался в период, когда еще не были внедрены предупредительные мероприятия.
Злокачественные новообразования. Определение и классификация канцерогенных веществ. Воздействие асбеста на уровне не выше ПДК в условиях применения эффективных средств защиты органов дыхания не приводит к развитию онкологических заболеваний или многократно снижает их риск. Локализация рака может быть связана с разными канцерогенными факторами окружающей среды (см. табл. 2). Из химических соединений, загрязняющих атмосферный воздух, в группу 1 канцерогенных веществ входят бензол, этиленоксид, бериллий, винилхлорид, шестивалентный хром, асбест, мышьяк, кадмий, диоксины, никель, этилхлоргидрин. К группе 2 А отнесены такие наиболее распространенные канцерогены как бенз(а)пирен и формальдегид, а также 1, 3 -бутадиен, акрилонитрил, дихлорметан, тетрахлорэтилен, трихлорэтилен, гексахлоран, гидразин, 1, 2 -дихлорпропан и некоторые другие органические вещества.
Злокачественные новообразования. Определение и классификация канцерогенных веществ. Среди канцерогенных веществ, присутствующих в атмосферном воздухе городов, содержатся как повсеместно распространенные вещества – бенз(а)пирен, бензол, формальдегид, поступающие в воздух преимущественно с выхлопными газами автотранспорта, так и вещества , связанные преимущественно с производственной деятельностью, - кадмий, никель, хром, мышьяк, асбест, винилхлорид, а также попадающие в воздух при сжигании угля на объектах тепловой энергетики (например, бериллий, пентаоксид ванадия). Для целого ряда канцерогенных веществ (бензол, трихлорэтилен, мышьяк, шестивалентный хром, эпихлоргидрин и некоторых других) в России уставлены более высокие значения среднесуточных ПДК в атмосферном воздухе, чем в других странах. В питьевой воде основная часть канцерогенных веществ образуется в результате хлорирования воды. В отличие от нормативов на содержание канцерогенных веществ в атмосферном воздухе нормативы их содержания в воде приведены в соответствие с рекомендациями ВОЗ, ЕС и стандартами развитых стран. В результате этого произошло их ужесточение относительно большинства канцерогенов в 5 -100 раз, а для гептила и дихлорметана – в 330 -350 раз.
Злокачественные новообразования. Структура заболеваемости злокачественными новообразованиями в России: Среди женщин на первом месте находится рак молочной железы (19, 5% всех случаев), на втором – различные локализации рака женской половой сферы (17, 0), на третьем – рак кожи (14%). У мужчин первое место занимает рак легких (25%), второе – рак желудка (13%), третье – рак кожи (9, 4%), далее следуют рак предстательной железы, ободочной кишки, прямой кишки и другие локализации. Главная причина смерти от злокачественных новообразований у женщин является рак молочной железы, у мужчин – рак легких, второе и третье место среди обоих полов – рак желудка и ободочной кишки. За период 1991 -2001 гг. возросла смертность мужчин от рака предстательной железы (на 24, 6%) и кожи (на 28, 6%), а у женщин – от рака кожи, рака молочной железы (на 18, 2%) и шейки матки (на 4, 1%). Выявление заболеваемости населения в значительной степени зависит от степени развития и доступности диагностических методов. Рост показателей заболеваемости мужчин раком предстательной и щитовидной железысвязывают с внедрением методов УЗИ-диагностики, а молочной железы у женщин – метода маммографии, с помощью которых предраковые заболеваний и злокачественные новообразования диагностируют на более ранних стадиях развития.
Скачать презентацию СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Отделение экологии и природопользования БЕЗОПАСНОСТЬ
БЖД (нормирование, ИИ, канцерогены).ppt