Читать книгу Общая и военная гигиена - Коллектив авторов - Страница 25

Общим свойством ИИ, независимо от вида, является их способность при взаимодействии со средой передавать ей свою энергию. Именно это обстоятельство легло в основу установления количественной связи между уровнем воздействия и возникающими под влиянием ИИ эффектами в среде, прежде всего в биологической ткани.

Уровень воздействия любого излучения на среду характеризуется дозой. Понятие

0 дозе излучения является «краеугольным камнем» радиобиологических основ нормирования облучения людей и разработки мероприятий по радиационной безопасности. Главный физический эффект в облучаемой среде – ионизация и возбуждение атомов и молекул – сопровождается в живых организмах теми или иными радиобиологическими эффектами. Различают экспозиционную, поглощенную, эквивалентную, эффективную дозы и ряд других.

Экспозиционная доза (Х) характеризует ионизационную способность только фотонного излучения при его взаимодействии исключительно с воздухом и определяется суммарным зарядом ионов одного знака, возникающих в единице массы воздуха при полном торможении всех вторичных электронов, образованных фотонным излучением. Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на 1 кг воздуха (Кл/кг). В качестве специальной единицы до настоящего времени широко используется рентген (Р) – экспозиционная доза, при которой в 1 см³ воздуха под влиянием фотонного излучения образуются ионы, суммарный заряд которых (для одного знака) равен 1 электростатической единице электричества. Соотношение между рентгеном и Кл/кг:

1 P = 2,58 · 10^–4 Кл/кг.

Для характеристики уровня воздействия любого вида ИИ на любое вещество применяется поглощенная доза (D), которая измеряется отношением энергии, переданной ионизирующим излучением веществу, к единице массы вещества. Единица поглощенной дозы – 1 джоуль на 1 кг (Дж/кг), или специальная единица – грей (Гр). Кроме того, используется внесистемная единица поглощенной дозы – рад (от английской аббревиатуры RAD – Radiation Absorbed Dose). При дозе 1 рад величина энергии, переданной излучением 1 г вещества, составляет 100 эрг. Следовательно, 1 рад соответствует 1,13 Р, а 1 Гр = 100 рад.

Поглощенная доза характеризует как само излучение, так и его воздействие на облучаемое вещество, поэтому ее всегда следует относить к конкретной среде: воздуху, воде, биологической ткани и т. д.

В радиобиологических исследованиях было установлено, что при одной и той же поглощенной дозе биологические эффекты неодинаковы для разных видов ИИ, поскольку они отличаются величиной ЛПЭ и плотностью ионизации. В связи с этим для оценки опасности различных видов излучения по их ЛПЭ было введено понятие коэффициента качества (k), отражающего относительную биологическую эффективность (ОБЭ) излучения. Относительная биологическая эффективность – это отношение поглощенной дозы эталонного излучения к поглощенной дозе данного излучения, вызывающего тот же биологический эффект. В качестве эталонного принято рентгеновское излучение с энергией 180–200 кэВ, при котором линейная плотность ионизации за счет вторичных электронов минимальна по сравнению с другими видами излучения и составляет около 100 пар ионов на 1 мкм в воде. Условно коэффициент качества такого излучения принят за единицу, а для излучения с большими значениями линейной плотности ионизации и ЛПЭ установлены соответствующие усредненные значения коэффициента качества, что особенно важно для контроля радиационной безопасности при хроническом облучении.

Коэффициент качества, рекомендованный Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ) в 1959 г., показывает, во сколько раз данный вид излучения оказывает более сильное биологическое действие, чем рентгеновское и γ-излучение при одинаковой поглощенной энергии в единице массы вещества. В настоящее время коэффициент качества получил название взвешивающих коэффициентов для отдельных видов излучения (W_R).

ОБЭ зависит от вида излучения, ритма облучения, индивидуальной чувствительности организма, распределения поглощенной энергии по облучаемому объему и других трудно учитываемых физических и радиобиологических параметров и конкретных условий облучения. Поэтому ОБЭ не является физической характеристикой излучения, а используется только в радиобиологии. Однако в области малых доз биологический эффект определяется, главным образом, только суммарной поглощенной энергией излучения и его коэффициентом качества. Поэтому для оценки радиационных последствий хронического облучения излучением произвольного состава применительно к живой ткани введена эквивалентная доза (Н), которая определяется как произведение поглощенной дозы данного вида излучения в определенной ткани на взвешивающий коэффициент этого излучения:

Н = D · W_R.

Единица эквивалентной дозы в системе СИ – зиверт (Зв), внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рентгена), их соотношение: 1 Зв = 100 бэр.

Эквивалентная доза используется для целей радиационной безопасности и только при ее значениях до 0,25 Зв (25 бэр). Она представляет собой меру биологического действия любого вида излучения (или их суммы) на данного конкретного человека.

Однако понятие эквивалентной дозы не является исчерпывающим для оценки риска отдаленных последствий облучения. В этом плане разные части тела (органы, ткани) существенно отличаются с точки зрения радиочувствительности. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения взрослого человека возникновение рака в легких будет более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому для учета и сравнения риска отдаленных стохастических (вероятностных) последствий облучения введена эффективная эквивалентная доза, или просто эффективная доза (ЭД), которая представляет собой произведение дозы эквивалентной на взвешивающий коэффициент для тканей и органов (иногда называемый «весовым коэффициентом излучения»):

Н_эф = Н · W_T.

Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Ожидаемая эквивалентная (или эффективная) доза – это эквивалентная (или эффективная) доза, которая может быть получена за определенное время в результате внутреннего облучения. Если время не установлено, то его принимают равным 50 годам для взрослых и 70 годам для детей. Определяется как временной интеграл мощности эквивалентной (или эффективной) дозы.

При профессиональном облучении или для оценки последствий облучения населения в результате развития ядерных технологий, аварийных или иных ситуаций применительно к большим контингентам людей возникает необходимость определения общего риска для популяции в целом. С этой целью используется коллективная эффективная доза (КЭД). Для ее расчета в оцениваемой выборке определяют группы лиц с одинаковыми эффективными дозами и умножают численность группы на величину дозы. КЭД для всего контингента представляет собой сумму полученных произведений и измеряется в чел. – Зв (чел. – бэр).

Поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и загрязненные ими материалы останутся радиоактивными и в отдаленном будущем, КЭД, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за время его дальнейшего существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной дозой.

Приращение дозы за единицу времени называют мощностью дозы. Соответственно различают мощность экспозиционной (Р/с, Р/ч, А/кг), поглощенной (рад/с, рад/ч, Гр/с, Гр/ч) и эквивалентной (бэр/с, Зв/с, бэр/ч, Зв/ч) доз. В практике широко используют дольные (тысячную и миллионную доли) единицы экспозиционной (мР, мкР), поглощенной (мрад, мкрад, мГр, мкГр), эквивалентной (мбэр, мкбэр, мЗв, мкЗв) доз и мощностей этих доз (мбэр/ч, мЗв/с и т. д.).