Электронная онлайн библиотека

 
 Экология человека

Лекция № 7. Ионизирующее излучение и его влияние на организм человека


·        Понятие о естественное и искусственное радиационная нагрузка

·        Экспозиционная, поглощающая, эквивалентная дозы и единицы их излучения. Пути попадания радионуклидов в организм человека. Острая и хроническая лучевые болезни. Кислородный эффект.

·        Действие малых доз ионизирующего излучения. Отдаленные и генетические последствия лучевых поражений.

·        Основные радіопротектори. Профилактика радиоактивного загрязнения пищевых продуктов. Питание в условиях радиационного загрязнения.

Особую угрозу для здоровья людей и существованию природных биоценозов составляет загрязнения биосферы радиоактивными веществами, которые опасны своим ионизирующим излучением. Различают ионизирующее излучение природного и искусственного происхождение. До недавнего времени, до середины ХХ ст., основным источником ионизирующего излучения были природные источники - Космос, горные породы и вулканическая деятельность. В разных регионах Земли уровень естественной радиации сильно различается, увеличиваясь в десятки и сотни раз в районах месторождений урановых руд, радиоактивных сланцев и др. К зонам повышенной радиоактивности в Украине принадлежат Желтые воды, Днепропетровская область, Хмельник, Мироновка, Полесье и др.

Сегодня основными источниками радиоактивного загрязнения биосферы является источники антропогенного происхождения: испытание ядерного оружия, аварии на атомных электростанциях, подводных лодках и производствах радиоактивных материалов и т.д.

Различают несколько видов ионизирующего излучения. Во время радиоактивного распада образуются a (альфа) -, b (бета) - и g (гамма)-частицы. Альфа-излучение является потоком положительного заряженных ядер гелия, бета-излучение - поток отрицательно заряженных быстрых электронов и гамма-излучения - коротковолновое излучение электромагнитной природы. Альфа-излучение проникает на расстояние от нескольких сантиметров в воздухе и нескольких миллиметров - в тканях, гамма - излучение - на расстояние до сотен метров. Радиация - это поток различных видов излучения, которые образуются в процессе радиоактивного распада и взаимодействуют с окружающей средой. Каждый вид радионуклидов распадается с определенной скоростью, которая характеризуется периодом полураспада - время, в течение которого число атомов данного радионуклида уменьшается вдвое.

Для измерения степени радиационной опасности используют такие показатели: экспозиционную дозу, поглощенную дозу и эквивалентную дозу, которые измеряются определенными единицами.

Поглощенная доза - энергия ионизирующего излучения, которая поглинулась телом (тканями организма), в пересчете на единицу массы. Измеряется в системе СИ в греях (Гр). Следует отметить, что данная величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучения более опасным, чем гамма - или бета-излучения.

Эквивалентная доза - поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Измеряют в системе СИ в единицах - зівертах (Зв). Зиверт - единица эквивалентной дозы в СИ. Отвечает поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, гамма - и бета-излучение).

Необходимо учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе излучения возникновения рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучения половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. По этой причине дозы облучения органов и тканей также необходимо учитывать с разными коэффициентами. Умножил эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и добавив суммы по всех органах и тканях, получаем эффективную эквивалентную дозу, которая отражает суммарный эффект облучения для организма. Измеряется в зівертах.

(Беккерель (Бк) единица активности нуклида в радиоактивном источнике (в системе СИ). 1Бк соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида.)

Эти три понятия описывают лишь индивидуально полученные дозы. Составив индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, получают коллективную эффективную эквивалентную дозу, которая измеряется в человеко-зівертах (чел-ЗВ, рус. вариант чел-Зв).

Наиболее распространены внесистемные единицы и их связь с системой СИ: кюри (Киев, Си), единица активности изотопа: 1Ки=3,700 х 1010 Бк; советов - единица поглощенной дозы излучения: 1 рад = 0,01 Гр; бєр - единица эквивалентной дозы: 1 бєр = 0,01 зв.

Рентген (Г) внесистемная единица экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучение. Экспозиционная доза характеризует ионизацию в воздухе в поле источники рентгеновского или гамма-излучения. Экспозиционная доза равна 1 Г, если спряжена с рентгеновским или гамма-излучением корпускулярная эмиссия на 0,001293 г воздуха образует ионы, которые несут заряд в одну электростатическое единицу количества электричества каждого знака.

Бєр, биологический эквивалент рентгена - доза любого вида ионизирующего излучения, которая имеет такое же биологическое действие, что и доза рентгеновских или гамма-лучей в 1Р.

Уровень содержания радиоактивных изотопов в организме зависит от их концентрации в окружающей среде. Допустимое содержание радиоактивных веществ в организме (то есть такое количество, при наличии которой образуется доза на критический орган, что превышает ПДД) зависит от степени безопасности радиоактивных элементов в случае попадания внутрь и определяется их радіотоксичністю.

Радиотоксичных - это свойство радиоактивных изотопов вызывать патологические изменения в случае попадания их в организм. Радиотоксичных изотопов зависит от ряда моментов, основными из которых являются: 1) вид радиоактивного превращения; 2) средняя энергия одного акта распада; 3) схема радиоактивного распада); 4) пути поступления радиоактивных веществ в организм; 5) распределение в органах и системах; 6) время пребывания радионуклида в организме; 7) продолжительность поступления радиоактивных веществ в организм человека.

Основными путями поступления радиоактивных веществ к человеческому организма являются: дыхательные пути, кишечно-желудочный тракт и кожа. Самым опасным считается попадание радиоактивных изотопов через верхние дыхательные пути, откуда они попадают в желудок и в легкие. Через неповрежденную кожу резорбция в 200-300 раз меньше, чем через пищеварительный канал, и не играет существенной роли, за исключением изотопа водорода - трития, который легко проникает через кожу.

Дополнительное внутреннее облучение возможно в случае поступления радиоактивных веществ во время потребления загрязненных пищевых продуктов.

Ионизирующее излучение имеет высокую биологическую активность. В зависимости от дозы облучения и ряда других условий оно способно негативно влиять на человека вплоть до ее гибели. Биологическое действие радиоактивного излучения заключается в повреждении; ионизации или возбуждении молекул (в том числе ДНК), гибели клеток, возникновении мутаций.

Отмечают такие эффекты влияния ионизирующей радиации на организм человека: соматические (острая лучевая болезнь, хроническая лучевая болезнь, местные лучевые поражения); сомато-стохатичні (злокачественные новообразования, нарушение развития плода, сокращение продолжительности жизни); генетические (генные мутации, хромосомные аберрации).

Доза облучения до 0,25 Гр [1] (25 советов) обычно не вызывает значительных отклонений в общем статусе и крови. Доза 0,25-0,5 ГР (25-50 советов) может привести к отдельных отклонений в составе крови. Доза 0,5-1 Гр (50-100 советов) предопределяет нерезко выраженные изменения в картине крови, нарушение функции нервной системы. Пороговой дозой для острого лучевого поражения принято считать однократное облучение дозой 1 (100 Гр советов). В случае дальнейшего облучение дозой 150 советов и более вероятной является возможность возникновения хронической лучевой болезни, которая проявляется вегетосудинними нарушениями, функциональными изменениями центральной нервной системы, токсическим поражением печени, уменьшением числа лейкоцитов до 2 тыс/мм3 в крови, перерождением нейтрофильных гранулоцитов и т.д.

Серозную угрозу для здоровья человека, которая перенесла острую или хроническую лучевую болезнь, составляют отдаленные последствия лучевого поражения. Они могут проявиться через 10-20 лет после облучения. К основным отдаленных последствий относятся, в частности, заболевания, связанные с изменениями генетического аппарата (повреждаются хромосомный аппарат, нарушаются механизмы деление (митоз), происходит блокирование процессов восстановления и дифференцировки клеток и т.д.), злокачественные опухоли, заболевания крови, сокращение продолжительности жизни.

Согласно рекомендациям Министерства по контролю за радиационным загрязнением (1987 г. ), для предотвращения возможных пороков развития доза облучения на все тело не должна превышать 50 Г, а на орган или ткань - 500 Г. Ионизирующее излучение, которое действует на гонады в дозах 100-200 Г, влияет на ооциты и предопределяет временную бесплодие, а в дозе 400 Г - стойку бесплодие.

Что касается опасности генетического вырождения человечества (в частности, на современном этапе), то можно сказать, что риск рождения больного ребенка через облучение или иное вредное влияние именно вследствие мутации (природные или вызваны искусственно изменения наследственных особенностей организмов, которые изменяют их морфологические и (или) физиолого-поведенческие признаки) не такой уж и большой. За данным экспертов ООН (1977 г.), генетические болезни вследствие облучения в дозе 1 советов популяции в 1 млн новорожденных возникают в первом поколении в 63 случаях, что составляет 0,06% от общего числа генетических заболеваний в популяции. Однако для потомков больного ребенка риск унаследовать заболевания уже составляет 50%.

Повреждающей действие радиации на плод человека (тератогенный эффект) возможна, если дозы облучения превышают 20-25 советов. В то же время, генетически значительной, то есть такой, которая способна вызвать патологические изменения в хромосомном аппарате плода, считают дозу 10 советов.

Следует помнить, что угрозу для здоровья человека представляет и еще не изучен механизм сочетание внешнего и внутреннего облучения (воздух, пища), совсем не исследовано и явление синергизма - взаимодействия радиации с химическими веществами - свинцом, пестицидами и т.д.

Профилактика радиоактивного загрязнения пищевых продуктов

После аварии на ЧАЭС сельскохозяйственные угодья подверглись значительному радиоактивному загрязнению, особенно в Киевской, Житомирской, Черниговской и Ривненской областях. Продукция, которая выращивается на этих угодьях, загрязнена радионуклидами. Поэтому для использование ее в пищевом рационе необходимо осуществлять определенные профилактические мероприятия. Перед кулинарной и технологической обработкой пищевого сырья ее очищают механическими способами от загрязнения землей, которая содержит радионуклиды. Картофель, овощи, фрукты и ягоды тщательно моют теплой проточной водой. Грибы и ягоды желательно вымачивать в течение 2-3 ч. Это дает возможность уменьшить радиоактивность на 80% преимущественно за счет удаления.

В процессе варки пищевой сырья значительная часть радионуклидного загрязнения экстрагируется в отвар. С грибов, щавеля, гороха, капусты и свеклы через 5-10 мин. Варки к 60-85% 137Cs переходит в отвар, который сливают и удаляют. Грибы следует отварить дважды подряд в течение 10 мин каждый раз, удалив первый и второй отвары. Мясо и рыбу, выловленную в местный водоемах, вымачивают в воде в течение 1,5 ч, а затем режут мелкими кусками и варят в чистой воде в течение 10 мин., отливают отвар, снова заливают продукт чистой водой и готовят блюдо.

Продукты, загрязненные радионуклидами, нецелесообразно жарить, их лучше тушить. При удалены из рыбы костей и плавников содержание 137Cs уменьшается на 40%. Предыдущее удаления костей из мяса способствует почти полному удалению радионуклидов.

Если варить в несоленой воде, переход радионуклидов в бульон уменьшается на 40%. Если картофель варить неочищенной, в ней остается меньше радионуклидов. Около половины 137Cs удаляется из соленых грибов, овощей, фруктов. При переработке зерна в муку и крупы содержимое 90 Sr уменьшается в них на 60-90%. При приготовлении из молока сыра в продукте остается 10-29% 137Cs, в масло и сметану переходит соответственно 1,5 и 9%.

Питание в условиях радиационного загрязнения.

С целью уменьшения вредного влияния радионуклидов на организм человека и предотвращения его негативных последствий нужно ограничить их поступления в организм из окружающей среды. Этого можно достичь как за счет технологической и кулинарной обработки, так и за счет применения радиопротекторов.

Радиозащитные свойства имеют белки, полиненасыщенные жирные кислоты, некоторые аминокислоты, тиамин, рибофлавин, сложные не крахмальные углеводы, витамин Р, каротин и некоторые минеральные вещества.

В условиях радиационного загрязнение особенно желанными являются серосодержащие аминокислоты - цистеин и метионин. Они содержатся в значительных количествах в белке молока и яиц, в бобовых и овсяной крупе, домашнем сыре, курином мясе и семенах подсолнечника, а также капусте, петрушке, лука.

В рацион должны входить и жиры, преимущественно растительные, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты и антиоксиданты. Следует увеличить количество не крахмальных углеводов, пищевых волокон полисахаридов, пектиновых веществ и уменьшить потребление сахара. Оптимальная доза пектина составляет 2-4 г (для детей 1-2 г) в сутки.

Содержимое пектина в 100 г некоторых овощей и фруктов, г

Абрикосы - 0,7

Крыжовник - 0,7

Малиновый сок - 2

Вишни - 0,4

Персики - 0,7

Зеленый горошек - 2,5

Клубники - 0,7

Сливы - 0,9

Столовая свекла - 1,0

Смородина - 1,1

яблоки - 1,2

Томаты - 0,3

Сок шелковицы - 2,2

Виноград - 0,6

Картофель - 0,5

Потребность взрослого человека в аскорбиновой кислоте составляет 70-100 мг на сутки. Она защищает от негативного воздействия радионуклидов стенки сосудов, капилляров и мембраны клеток. Овощи и фрукты обеспечивают организм аскорбиновой кислотой, каротином, биофлавоноидами, пектиновыми веществами и органическими кислотами. Много аскорбиновой кислоты и калия в картофеля, которой нужно потреблять не менее 350-400 г в сутки. Среди фруктов - черная смородина, лимоны, шиповник. Среди овощей - укроп, который в три раза богаче на аскорбиновую кислоту по лимоны.

Витамин А (каротин), содержащийся в моркови, кукурузе, пастернака, шпинате, капусте, тыкве имеет противоопухолевые и радиопротекторное действия

Цинк, который содержится в овощах и фруктах, блокирует поглощение организмом радионуклида 65 Zn

Витамины группы В нужны в количестве 17-25 мг в сутки. Они содержатся в молоке, черном хлебе, бобовых, яйцах, печени., а также в орехах, тыквенных и семенах подсолнечника. Характерной является радіозахисна свойство орехов и семян, которые имеют низкое содержание радионуклидов и химических токсинов.

Суточная потребность в таком антиоксиданті как токоферол (витамин Е) составляет 20 мг. Этого много витамина в зародышах злаков (2,5 г на 100 г) и хлебе из отрубей, а также содержится он в орехах и семенах (подсолнечном и тыквенных).

Для предотвращения вредного влияния радиоактивных 137Cs и 90 Sr необходимо насыщать организм солями калия и кальция. Много калия содержится в овощах (огурцы) и фруктах, кальция - в домашнем сыре и молоке. Суточная потребность в кальции для взрослого человека составляет 800 мг, для детей 1200 мг. Эту потребность может удовлетворить 100 г сыра или 0,5 л молока.

Особое значение в условиях радиоактивного загрязнения в пищевом рационе должны кроветворные микроэлементы - железо, медь, манган и кобальт. Суточная потребность в мангані составляет 5 мг, меди - 2 мг и железа - 14 мг. Многие из этих микроэлементов содержится в мясных продуктах, печени, крови, яблоках и овсяной крупе. Недостаток такого элемента как йод вызывает гиперплазии щитовидной железы. Восполнить дефицит йода можно за счет употребления йодированной соли, а также морской рыбе, водорослях.

В рацион следует включать арбузы и дыни, богатые на органические кислоты, пектиновые вещества, каротин и калий.

Полезным продуктом являются бобовые, особенно фасоль, что содержит полноценный белок, метионин, цистин, поле ненасыщенные жирные кислоты и магний. Магний способствует оптимальному усвоению кальция и препятствует усвоению радиоактивного 90 Sr. Ежедневно нужно потреблять 150-200 г яблок, абрикосов, персиков, слив и вишен.

Из напитков к ежедневному рацион следует включать чай и по возможности - красное вино. Танины, катехины и епікатехіни, содержащиеся в чае, укрепляют капилляры и снижают проницаемость их стенок. Значительное количество флавоноидов, содержащихся в натуральном красном вине, имеет радиопротекторное действие на организм.



Назад