ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИАЦИИ

THE EFFECT OF IONIZING RADIATION ON THE HUMAN BODY

Ivan Rassomakhin

student, Department of General and Experimental Phisics, Altai state University

Russia, Barnaul

Ravil Utemesov

scientific supervisor, candidate of Technical Sciences, associate professor, Altai state University,

Russia, Barnaul

АННОТАЦИЯ

Статья направлена на информирование населения о вреде долгого или частого нахождения в радиусе поражения источника ионизирующего излучения. Представлены основные методы профилактики и защиты от ионизирующего излучения. Рекомендации по защите от данного излучения составлены на основе различных исследований влияния ионизирующего излучения на организм человека.

ABSTRACT

The article is aimed at informing the public about the dangers of prolonged or frequent exposure to an ionizing radiation source. The main methods of prevention and protection from ionizing radiation are presented. Recommendations for protection against this radiation are based on various studies of the effects of ionizing radiation on the human body.

Ключевые слова: ионизирующее излучение, защита от радиации, влияние на человека.

Keywords: radiation, protection from radiation, human impact.

Введение

В наше время, когда технологии в использовании радиоактивного излучения идут далеко вперед, область изучения здоровья человека становится более обширной. Радиация стала не просто непонятными процессами, происходящими в каких-то закрытых лабораториях, а плавно интегрировалась в нашу жизнь. Люди используют радиацию как топливо, строят АЭС (атомные электростанции), используют ионизирующее излучение в медицине и научных исследованиях. Человек всё чаще и чаще соприкасается с действием различных форм радиации и конечно это ни может не сказаться на его здоровье. Но обычный человек мало осведомлен о самой радиации и о мерах защиты от неё.

В современном мире проблема влияния ионизирующего излучения на организм человека особо актуальна, так как во многих регионах нашей планеты уже имеется радиационная активность различной степени тяжести. Это связанно с различными факторами: выбросы в атмосферу радиационных паров, ненадлежащее хранение и переработка радиационных отходов и т.д. Также не стоит забывать, что в местах применения ионизирующего излучения работают люди, которые даже при безупречных защитных механизмах рискуют получить дозы радиации и это негативно скажется на их процессах жизнедеятельности.

Целью данной работы является изучение ионизирующего излучения, его воздействие на человеческий организм, выявление наиболее уязвимых органов, тканей, и механизмов воздействия на клетки, поиск наиболее эффективной защиты от радиационного излучения и анализ данных полученных в ходе выполнения исследования.

Что такое ионизирующее излучение. Альфа-, бета- и гамма- излучения

Ионизирующее излучение - вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- и рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета- и альфа-частицы). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами [5].

Этот процесс может сопровождаться как затратой, так и выделением энергии. Большая часть излучений поступает от радиоактивных веществ, которые находятся в земной коре. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в Космосе до возникновения самой Земли [4].

Радиоактивность подразделяют на естественную и искусственную. Первая относится к радиоактивным ядрам, существующим в природных условиях, вторая - к ядрам, полученным посредством ядерных реакций в лабораторных условиях. Принципиально они не отличаются друг от друга. К основным типам радиоактивности относятся альфа-, бета- и гамма-распады.

Альфа-излучение (α) — это поток ядер атомов гелия, которые называются альфа-частицы. Они наиболее эффективно взаимодействуют с веществами, поэтому имеют большой заряд и относительно маленькую скорость [4]. Их останавливает простой лист бумаги.

Бета-излучение (β) представляет собой поток электронов называющееся бета-частицами. Их скорость движения превышает фазовую скорость света в среде и их проникающая способность больше, чем у α-частиц, но действие ионизации меньше. Но, к примеру обычную бетонную стену они уже не преодолеют.

Гамма-излучение (γ) - электромагнитные волны, являющиеся аналогом рентгеновских лучей, распространяющихся со скоростью света в вакууме (300000 км/с). Их проникающая способность огромна, для защиты от это излучения не редко используют толстые свинцовые плиты.

Сферы применения и источники ионизирующего излучения

Сфера применения и источники данного излучения в наше время очень обширная, поэтому они разделены на природные и техногенные. Кроме того, существуют радионуклидные источники, которые, в свою очередь, подразделяются на закрытые и открытые [3, с. 40 – 44]. Природные источники — это источники излучения природного происхождения, к ним относятся: космическое излучение, природные радионуклиды, содержащиеся в земле, воде, воздухе. Техногенные источники - это источники созданные людьми или побочные продукты этой деятельности, в их число входит: ядерное топливо, АЭС, урановые рудники, гидрометаллургические заводы, медицинские аппараты, атомные реакторы в лабораториях, предприятия по переработке отходов радиации, военные объекты.

Закрытые и открытые источники — это соответственно источники, которые исключают или не исключают попадание радионуклидов в окружающую среду. В отличие от закрытых источников ионизирующего излучения открытые источники могут быть причиной как внешнего, так и внутреннего облучение работников и населения [3, с. 40 – 44].

Обычный человек чаще всего встречается с ионизирующем излучением в медицине. Например, ежегодное флюорографическое обследование или рентген, менее часто с гамма-ножом на операциях по удалению опухолей.

Такое обширное применение ионизирующего излучения ещё раз доказывает, что человеку нужно знать о действиях радиации и методах защиты от неё.

Действие ионизирующего излучения на ткани и клетки в организме человека.

Ионизирующее излучение оказывает наибольшее воздействие на лимфоидную ткань, кроветворные органы, эпителиальную ткань, эндотелий сосудов, хрящи, кости и нервную ткань. Этот эффект может происходить как прямым образом, когда излучение взаимодействует напрямую с клетками, вызывая их повреждение, так и косвенным образом, когда происходят различные процессы, такие как ионизация диэлектриков или разрушение кристаллической решетки материалов [1].

Особенно важно отметить, что низкие дозы ионизирующего излучения могут увеличить риск развития более долгосрочных последствий, включая возможность возникновения раковых заболеваний. Поэтому необходимо тщательно контролировать дозы излучения, чтобы минимизировать потенциальные риски для здоровья человека [5].

Важным моментом является то, что ионизирующее излучение вызывает повреждение клеток, приводя к нарушению клеточного деления, особенно митоза. При облучении в небольших дозах поглощенного излучения, плотноионизирующие излучения проявляют большую биологическую эффективность за счет усиления лучевого поражения клеток и тканей. Это связано с тем, что ионизирующее излучение способно вызывать различные виды повреждений в клетках, включая двойные перерывы в ДНК, что может привести к мутациям и даже к смерти клетки [2]. Часто встречающаяся болезнь, вызванная повреждением клеток - рак.

Исходя из этого можно сделать вывод, что ионизирующее излучение даже при малых дозах и длительном воздействии может оказать значительное влияние на организм человека, но при строго определённых дозах сильного вреда не нанесёт. Согласно закону «О радиационной безопасности населения» от 09.01.1996 года (с изменениями на 11 июня 2021 года) статьи 9, пункта 2: для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта или эффективная доза за период жизни (70 лет) - 0,07 зиверта; в отдельные годы допустимы большие значения эффективной дозы при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,001 зиверта; для работников средняя годовая эффективная доза равна 0,02 зиверта или эффективная доза за период трудовой деятельности (50 лет) - 1 зиверту; допустимо облучение в годовой эффективной дозе до 0,05 зиверта при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,02 зиверта [6].

Методы защиты от ионизирующего излучения

Все методы защиты в основном делятся на 4 главных категории: физическая защита, химическая защита, биологическая защита, санитарно-гигиенические меры. Использование методов, представленных в этих категориях, наиболее эффективно позволяют защитить себя от пагубного влияния радиации.

К физической защите от излучения можно отнести: стандартные защиты временем и расстоянием - банально меньше и дальше находиться от источника излучения, защита с помощью экранов - чем толще и плотнее вещество, из которого состоит экран, тем больше радиации не достигнет человека, средства защиты органов дыхания.

Химические методы защиты составляют в основном лекарственные препараты для лечения, профилактики или снижению симптомов воздействия радиации на человека такие как: витамины, серосодержащие вещества, антибиотики и другие.

Методы биологической защиты гораздо более обширны и возможно даже более интересны простому обывателю, но стоит упомянуть, что данные методы не лечат организм, а повышают его сопротивляемость к негативным воздействиям ионизирующего излучения. Массаж, спорт, бани и мочегонные препараты способствуют выведению из организма человека радионуклидов. Продукты питания, которые являются главными источниками калия, рубидия, кальция и железа не дают усваивать вместо них их радиоактивные аналоги, такие как: цезий 137 и стронций 90. Если источники калия, кальция и железа достаточно известны и информацию о них можно спокойно найти в информационных ресурсах, то про источники рубидия информации гораздо меньше, поэтому стоит упомянуть в качестве источника красный виноград. Рекомендуем потреблять с пищей как можно больше йодсодержащих продуктов, пищевых волокон (цельное зерно, овощи, орехи, семена, бобовые), пектины, камедь, лигнины, фитаты, альгинат натрия, серусодержащие аминокислоты (морские овощи, яблоки, белокочанная и цветная капуста), связывающие в кишечнике радионуклиды и выводящие их из организма. Данная рекомендация основана на конкурентных отношениях калия стабильного с радиоактивным цезием, кальция и фосфора – с радиоактивным стронцием и трехвалентного железа – с плутонием [7]. Следовательно полноценное питание и занятие спортом помогают организму человека в борьбе с опасным излучением.

Санитарно - гигиенические меры чаще используются именно в зоне повышенной радиационной активности и включают в себя: влажную уборку помещения, проветривание, защитные сетки на окнах, полоскание горла и обработка слизистых носа, тщательная чистка или замена верхней одежды, использование респираторов, обработка воды посредством кипячения, постоянная личная гигиена и тп. Простые правила обработки мест проживания, еды, воды, одежды и соблюдение личной гигиены помогут значительно снизить воздействие ионизирующего излучения на организм.

Заключение

Исследование воздействия ионизирующего излучения на здоровье человека представляет собой сложную и многогранную проблему, требующую всестороннего анализа и понимания. В ходе работы были рассмотрены физические свойства данного вида излучения, его биологические эффекты и механизмы воздействия на клетки организма. Особое внимание было уделено выявлению наиболее уязвимых органов и тканей для воздействия ионизирующего излучения, а также анализу последствий для здоровья. Было установлено, что излучение оказывает наибольшее воздействие на лимфоидную ткань, кроветворные органы, эпителиальную ткань, эндотелий сосудов, хрящи, кости и нервную ткань, что подчеркивает необходимость разработки эффективных методов защиты от негативных последствий излучения. Важным шагом в исследовании стал анализ нормативных требований к дозам ионизирующего излучения, а также изучение взаимосвязи между излучением и раковыми заболеваниями. Профилактика воздействия излучения в медицине и экологические аспекты данной проблемы также были рассмотрены в работе. Сравнительный анализ методов изучения воздействия ионизирующего излучения позволил выявить преимущества и недостатки различных подходов к исследованию данной проблемы, что способствует развитию новых методов диагностики и лечения. В целом, проведенное исследование позволяет сделать вывод о необходимости дальнейших исследований в данной области с целью разработки более эффективных методов защиты от воздействия ионизирующего излучения и минимизации его негативных последствий для здоровья человека.

Список литературы:

1. Биологическое действие ионизирующих излучений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://irkgmu.ru/src/downloads/d867c964_biologicheskoe__deiystvie__ioniziruyuschih__izlucheniiy.pdf  (дата обращения: 01.06.2024).
2. Биологическое действие ионизирующих излучений // Вологодская областная универсальная научная библиотека. URL: https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/118/066.htm (дата обращения: 02.06.2025).
3. Данилов, П. В. Использование ионизирующих излучений в промышленности, медицине и других областях / П. В. Данилов, К. В. Жиганов, А. В. Пронин. – Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2016. – № 23 (127). – С. 40-44. – URL: https://moluch.ru/archive/127/35037/ (дата обращения: 01.06.2025).
4. Ионизирующее излучение [Электронный ресурс] // StudFailes: сайт. — URL: https://studfile.net/preview/5733796/page:17/ (дата обращения: 02.06.2025).
5. Ионизирующее излучение и его последствия для здоровья [Электронный ресурс] // Всемирная организация здравоохранения: сайт. — URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ionizing-radiation-and-health-effects (дата обращения: 01.06.2025).
6. О радиационной безопасности населения (с изменениями на 11 июня 2021 года) // Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору РОСТЕХНАДЗОР. URL: http://cntr-nrs.gosnadzor.ru/about/AKTS/О%20радиационной%20безопасности%20населения%20(с%20изменениями%20на%2011%20июня%202021%20года)_Текст.pdf (дата обращения: 02.06.2025).
7. Способы защиты от ионизирующего излучения (ии) [Электронный ресурс] // StudFailes: сайт. – URL: https://studfile.net/preview/16422981/page:74/ (дата обращения: 03.06.2025).