Понятие «доза излучения» широко используется для оценки уровня воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты.

Разные виды излучений обладают различной энергией, проникающей способностью, механизмами взаимодействия с атомами и молекулами биологической ткани, ионизирующей способностью и поэтому провести однозначную оценку последствий облучения для организма человека достаточно сложно. При этом необходимо также учитывать множество факторов: длительность облучения, способ облучения (общее равномерное или локальное воздействие), внутреннее или внешнее облучение, чувствительность к облучению различных органов и тканей и ряд других.

Их учет приводит к необходимости использования нескольких понятий дозы, но все эти понятия основаны на оценке энергии излучения, переданной объекту путем ионизации.

До недавнего времени в дозиметрической и радиобиологической науках широко использовалось понятие экспозиционной дозы, которая является главной энергетической характеристикой интегрального поля излучений. Она отражает степень ионизации воздуха под воздействием рентгеновского или -излучения и используется только для воздуха. Экспозиционную дозу легко определить экспериментально по общему заряду ионов всех знаков в воздухе с помощью дозиметров.

За единицу экспозиционной дозы принят 1 кулон электрического заряда в 1 кг облучаемого воздуха: 1 Кл/кг. Внесистемной единицей экспозиционной дозы является 1 рентген (1 Р). При дозе 1 Р в каждом кубическом см чистого сухого воздуха при нормальных условиях содержится 2 млрд. пар ионов.

Если радионуклиды присутствуют в воздухе (аварийная ситуация) то применять понятие экспозиционная доза уже нельзя, т.к. при этом большой вклад в энергию излучения вносят - и-частицы. К тому же не все радионуклиды обладают -излучением и что самое важное – в этих условиях радиационная обстановка может быстро изменяться в сторону улучшения из-за распада короткоживущих изотопов. Поэтому полезно проводить измерение не самой дозы, а ее мощности в Р/ час, мР/ час или мкР/ час.

Определить энергию излучения, переданную объекту в этих условиях практически не возможно, но можно утверждать, что чем сильнее фиксируемый сигнал, тем опаснее последствия такого воздействия на живые организмы.

По рекомендациям Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) в 1990 г предложено изъять из употребления экспозиционную дозу вместе с единицами ее измерения, но в отечественной литературе она иногда используется.

Для более правильной оценки энергии любого радиоактивного излучения или их сочетаний, поглощенной каким-либо объектом (в том числе и воздухом), рекомендовано использовать поглощенную дозу, которая измеряется в грэях (Гр). 1 Гр соответствует энергии в 1 Дж, поглощенной 1 кг вещества за время облучения. Более плотные вещества поглощают энергию излучения гораздо лучше, чем менее плотные, поэтому для защиты от рентгеновского или - излучений используют такие материалы как бетон, сталь или свинец. Коэффициент поглощения для тела человека принимается равным единице, и поэтому при экспозиционной дозе 1 Р поглощенная доза составляет 0,01 Гр.

Наиболее информативными с точки зрения радиационной безопасности являются дозы, позволяющие связать между собой поглощенную энергию и вполне определенные последствия облучения как для отдельных органов и тканей, так и для организма в целом. Их можно определить, зная поглощенную дозу и специальные коэффициенты, полученные на основе анализа обширных данных экспериментальной радиобиологии.

Из этого анализа установлено, что при одной и той же поглощенной дозе - ,- или - излучения возникают различные разрушительные последствия. Это объясняется различной ионизирующей способностью излучений. Так, например, для ионизации одной молекулы воздуха требуется около 30 эВ энергии. Если энергия -частицы составляет 100 кэВ, то она на своем пути в воздухе способна создать 3300 пар ионов, а -частица с энергией 1,5 МэВ - 50000 пар ионов. Таким образом, -излучение создает настолько мощную ионизацию, что оно может уничтожить любую жизненно важную биологическую структуру. Это излучение полностью задерживается тонким слоем любого вещества и практически не способно проникать через наружный слой кожи, Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока -активные изотопы не попадут внутрь организма с водой, пищей или вдыхаемым воздухом. Различие в величине радиационного поражения можно учесть, если каждому виду излучения присвоить свой поражающий коэффициент, который иначе называется коэффициентом качества. (КК). Считается, что -кванты и -частицы поражают биологическую ткань примерно одинаково, и для них КК излучения равен 1. Для -частиц КК = 20, т.е. –излучение в 20 раз опаснее при воздействии внутри организма, чем - или -излучение.

Критерий опасности также трудно определить однозначно, поскольку необходимо выяснить какая опасность имеется в виду: для жизни или для здоровья. И если это касается здоровья человека, то необходимо также указать конкретные болезни с учетом возраста, пола и целого ряда других особенностей организма. Такая оценка является наиболее трудной задачей в дозиметрии, поскольку требуются измерения на уровне биологических реакций, которые невозможно определить физическими величинами.

Степень радиационной опасности можно выражать числом погибших от переоблучения организмов. Для этого используют критерий ЛД50/30, называемый «полулетальная доза», которая указывает гибель 50% всех облученных организмов за 30 дней. Так, например, для человека и млекопитающих она измеряется единицами грей. Для живых организмов с более низким уровнем биологической организации (птицы, рыбы, насекомые, растения и др.) такие дозы составляют десятки, сотни и даже тысячи грей.

Для учета поражающего действия на организм человека различных излучений со своими коэффициентами качества используют специальную величину, называемую «эквивалентная доза», которая измеряется в зивертах (Зв). 1 Зв = КК 1Гр. Эквивалентная доза определяется для некоторой «усредненной» ткани человеческого тела, что является не достаточно информативным показателем, т.к. различные органы и биологические ткани имеют разную радиочувствительность. Сильнее всего поражаются стволовые клетки красного костного мозга, стволовые клетки слизистых оболочек кишечника, а наиболее устойчивой к облучению является костная ткань. Учет радиочувствительности проводят с помощью специальных коэффициентов радиационного риска (КР), которые позволяют сопоставить последствия облучения отдельных органов или тканей с последствиями равномерного облучения всего тела. Так, например, КР для легких составляет 0,12. Это значит, что при воздействии на легкие дозой 1 Зв происходит такое же поражение, как при облучении всего тела дозой 0,12 Зв.

Если умножить эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и их просуммировать по всем органам и тканям то получается «эффективная эквивалентная доза», которая используется для оценки степени риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных его органов.

Для описания уровня радиационного воздействия при длительном облучении предложено использовать «среднюю годовую эффективную дозу» облучения. Она определяется суммированием эффективной дозы внешнего облучения за год и ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения за счет поступивших в организм радионуклидов в течение того же года. Она измеряется в мЗв/год и по нормам радиационной безопасности не должна превышать в среднем 1мЗв/год для населения, а за время жизни человека 70 лет составлять не более 70 мЗв («доза за жизнь»). При этом допускается увеличение этой дозы в отдельные годы, но за 5 последовательных лет не превышать в среднем 1 мЗв в год. Подчеркивается также, что получаемые дозы не учитывают воздействия природного радиационного фона, техногенного фона и медицинских рентгенодиагностических процедур.

Расчет ожидаемых доз очень сложен, поскольку при этом необходимо учитывать изотопный состав и периоды полураспада отдельных радионуклидов, их способность накапливаться в органах и тканях и выводиться из организма, особенности рациона питания и уровни загрязнения пищевых продуктов и воды, а также множество других факторов.

Приблизительная оценка эквивалентной дозы внешнего облучения в условиях радиоактивного загрязнения составляет 0,8 мЗв/год на 1 Ки/км2 (37 кБк/м2 ) и внутреннего облучения за счет цезия-137, поступившим пищей и водой 0,67 мЗв/год на 1 Ки/км2 .

Для сравнения необходимо указать соответствующие дозы, получаемые каждым жителем Земли за счет естественного радиационного фона и внутреннего облучения природными радионуклидами. Предполагается, что средняя годовая эффективная доза составляет 2,4 мЗв, из которой 1,6 мЗв приходится на дозу внутреннего облучения. Эти показатели по разным причинам могут заметно отличаться от средних значений в сторону увеличения для отдельных территорий Земли, но такие территории крайне ограничены по площади.
Last modified: Tuesday, 20 March 2018, 2:31 PM