Реальный и вымышленный вред радиоактивности

Окончание
 
Начало здесь
 

У слова «радиация» довольно много значений, она может быть радиоволновой, тепловой, солнечной, а нас с вами калечит и убивает радиация ионизирующая.
 


Ион

Что такое ион? Атом, как мы уже говорили, в нормальном состоянии электрически нейтрален, поскольку положительный заряд протонов ядра четко уравновешивается отрицательным зарядом электронов на их орбитах. Но если один (или больше) электрон оказывается сорван с орбиты и вынесен прочь, атом приобретает положительный заряд — вот его-то физики и химики называют «положительным ионом».

Бывает, что все происходит с точностью наоборот: атом умудряется захватить чужой, внешний электрон (или даже больше одного) — и вот перед нами уже «отрицательный ион».

Классический пример положительного иона мы только что рассматривали — это альфа-частица. 2 протона и 2 нейтрона — это ведь ядро атома гелия, элемента №4 таблицы Менделеева, у которого не осталось ни одного электрона.



Положительный и отрицательный ионы.


Ионизирующее излучение — это потоки фотонов (частиц света), элементарных частиц или осколков деления ядра, способные вызвать ионизацию вещества.

Именно так звучит классическое определение, а мы с вами в перечислении того, что вызывает ионизацию, видим «знакомые все лица».
 


Гамма-квант — это ведь просто фотон, обладающий большой энергией, то есть речь идет о гамма-излучении.

Одна из элементарных частиц — электрон, то есть то самое бета-излучение.

Альфа-частица — это как раз осколок деления ядра, то есть ионизацию вызывает и альфа-излучение.
 


Если кто-то из читателей знает о том, как именно происходит цепная реакция ядерного деления в атомном реакторе то без труда назовет еще одного виновника ионизации — свободный нейтрон.

Любой из видов радиоизлучения, а также свободные нейтроны, «врезаясь» в наши тела, встречается с вполне стабильными до этого момента атомами, превращая их в нестабильные изотопы. И наши родные атомы становятся... радиоактивными, причем тип их, теперь уже вторичного, радиоизлучения вполне может отличаться от излучения первоначального.

И цепочка превращений атомов химических элементов, содержащихся в наших организмах, как мы только что писали, может продолжиться и дальше: атомы будут испытывать радиоактивный распад до той поры, пока не доберутся до своих островков стабильности.

Один удар может вызвать целую цепочку последующих ядерных реакций, при этом характер и интенсивность излучения внутри организма может значительно меняться со временем.

Все это очень занимательно с точки зрения физики, а вот то, что это способно вызвать очень серьезные медицинские проблемы и есть тот самый вред от радиоактивности, который мы получим, как только будут выполнены два пограничных условия.


Грэй, джоуль, рад

Степень вреда, причиненного живому организму ионизирующим излучением зависит от поглощенной дозы ионизирующего излучения, то есть количества энергии ионизирующего излучения, переданной веществу.

За единицу поглощенной дозы в Международной системе единиц принимают 1 грэй, обозначаемый как 1 Гр (или 1 Gy в международном обозначении) — 1 джоуль энергии на 1 килограмм вещества.

Не часто видели такое обозначение? Причина проста — господа экологи намного чаще используют такую единицу, как рад, почему-то она нравится им значительно больше. Что такое 1 рад? Ничего загадочного, это просто одна сотая грэя, 0,01 Гр. Радами нас пугают даже чаще, чем беккерелями и кюри, но и это далеко не истина.

Почему? Да потому, что поглощенная доза не отражает биологический эффект излучения! Грэю ведь все равно, рассчитывают его для «живого» или «неживого» вещества, рассчитан он для альфа, бета или гамма излучения. А разные органы и ткани человеческого организма реагируют на радиоизлучение по-разному, что вполне логично: одно дело наши кости, состоящие в основном из кальция, совсем другое — кожа, желудок, легкие.

Да, мы заранее приносим извинения, если кого-то коробит несколько отстраненное описание с такими вот анатомическими подробностями, но из песни слова не выкинешь.

Чтобы правильно оценить вклад облучения для конкретного органа или ткани в общий вред здоровью, наносимый равномерным облучением всего тела, Международная комиссия по радиационной защите ввела безразмерные взвешивающие коэффициенты для органов и тканей человека.
 


Идея проста: сумма всех этих коэффициентов должна быть равна единице, то есть общий вред организму состоит из отдельных «вредностей» для каждого из 27 органов и тканей.

Наибольший вред радиация наносит костному мозгу, толстому кишечнику, желудку и молочным железам, для которых взвешивающий коэффициент принят по 0,12 для каждого. Взвешивающий коэффициент для мочевого пузыря, печени, пищевода и щитовидной железы — 0,04 для каждого.

Наша кожа, клетки костных поверхностей, мозг и слюнные железы наименее восприимчивы к радиации, взвешивающий коэффициент у них — по 0,01. На остальные 14 органов (тканей), вместе взятых, приходятся оставшиеся до единицы 0,32.
 


Расчетами всех эти взвешивающих коэффициентов занимается упомянутая уже Международная комиссия по радиологической защите. Не самое простое занятие, ничего удивительного в том, что величины коэффициентов время от времени изменяются — по мере накопления новых данных.


Зиверты и бэры

Используя взвешивающие коэффициенты, мы, наконец, можем определить, какой вред каким органам приносит поглощенная доза.

Умножаем поглощенную дозу на взвешивающий коэффициент для печени — получаем силу удара радиацией по печени и так далее.

Величина, полученная в результате такого умножения, называется эквивалентной дозой и измеряется она не в греях, а в зивертах — Зв (Sv).

Да, конечно, физическая суть от названия не изменится, это все те же джоули на килограмм, но именно зиверты «рассказывают» нам о конкретном вреде конкретного органа или ткани нашего организма от конкретной поглощенной дозы.

1 Зв — очень большая величина, обычно пользуются десятичными производными, миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). Маленькими числами пугать нас не очень удобно, потому многочисленным профессионалам по наращиванию панической радиофобии больше нравится внесистемная единица бэр поскольку 100 бэр равны одному зиверту.

Скорость накопления дозы радиации тоже удобно измерять при помощи зивертов — зиверт в час, зиверт в день, зиверт в год.





Чем еще отличается зиверт от грэя и хватает ли нам понятия эквивалентной дозы? Почти, остается только учесть физические свойства полученного нами излучения, поскольку разные виды излучения имеют различную биологическую активность.

Для этого введен еще один коэффициент — коэффициент качества, который принимают равным единице для гамма-излучения.

Для альфа-частиц коэффициент качества, к примеру, равен 20. Другими словами, при числовом равенстве поглощенной дозы в случае альфа-излучения биологический вред мы получаем в 20 раз больший, чем от гамма-излучения.

Если использованы коэффициенты качества излучения, мы говорим уже об эффективной дозе облучения. В этом случае учтено действительно все — и физика, и наша с вами биология.


Давайте сведём в некое подобие иерархии всё, о чем говорилось
 


Если в тексте про радиоактивность вам встречаются беккерели (Бк) или кюри (Ки) — речь должна идти только об активности источника излучения, не более того.

Источник потенциально опасен, он может причинить нам вред, но это зависит не от источника, а от того, как мы с ним обращаемся.

Вот только когда мы ведем себя неосторожно или когда нам причиняют вред умышленно, мы должны видеть тексты, в которых встречаются грэи (Гр) или рады. Эти величины расскажут нам, какое количество излучения по тем или иным причинам поглотил наш организм.

Когда мы захотим понять, какой вред получит тот или иной орган (ткань) нашего организма, мы должны оперировать зивертами (Зв) или бэрами, которые учитывают и биологическую активность конкретного вида излучения и способность наших органов (тканей) сопротивляться причиняемому радиацией вреду.

Беккерели или кюри — потенциальная опасность, грэи или рады — общий урон организму, зиверты или бэры — конкретный урон конкретным органам или тканям.
 


Замешивание всех этих единиц в какой-то общий «компот» свидетельствуют либо о некомпетентности пишущего, либо о сознательной попытке запутать ситуацию с целью вызвать приступ радиофобии.

Да, радиации надо опасаться, так уж устроен окружающий нас мир. Но при этом надо точно понимать, о чем именно идет речь, не позволяя всевозможным шарлатанам играть вашими эмоциями.

С какого момента зиверты действительно опасны и вредны, определяют, разумеется, медики. К огромному сожалению — исключительно опытным путем.

Ожоги от пробирок с солями радия на теле Антуана Беккереля, лучевая болезнь жителей Хиросимы и Нагасаки, проблемы со здоровьем у ликвидаторов чернобыльской катастрофы — каждая кроха знания о радиации стоила кому-то здоровья, а порой и жизни.

Очень дорогие знания, потому мы просто обязаны ими владеть, пусть даже в небольшой степени.

 


Разобравшись с этой своеобразной «иерархией», мы можем оперировать цифрами, уже понимая, что за ними стоит.

Среднемировая доза облучения от естественных источников, накопленная на душу населения за год, равна 2,4 мЗв (миллизивертов) с разбросом от 1,0 до 10,0 мЗв.

Что приносит нам эти естественные миллизиверты?

0,4 мЗв мы получаем от космических лучей — разумеется, в среднем, тут все зависит от высоты над уровнем моря той местности, где мы проживаем.

0,5 мЗв — это внешнее гамма-излучение: от почвы, от стройматериалов и т.п.

0,3 мЗв мы получаем от пищевых продуктов и воды.

А оставшаяся половина, 1,2 мЗв — это воздух, который мы вдыхаем, поскольку он всегда содержит то или иное количество радона.
 



Как оценить опасность от «мирного атома» наших АЭС?

Да в тех же миллизивертах, само собой.

Чернобыльская авария дает 0,002 мЗв в год, а от всех АЭС мира набирается еще 0,0002 мЗв ежегодно. Сравнивайте цифры сами, чтобы не обвинять «Геоэнергетику» в подтасовке данных калькулятора. Заодно учтите и санитарную норму, принятую в России: при проведении профилактических и диспансеризационных медицинских процедур необходимо обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы в пределах 1 мЗв.

И вот только теперь, на наш взгляд, настала пора напомнить о совсем других зивертах — тех, которые вызывают неизлечимые тяжелые заболевания и даже более того.

При однократном равномерном облучении всего тела и неоказании специализированной медицинской помощи смерть в результате острой лучевой болезни наступает в 50% случаев (вот только не надо про то, что погрешность в 50% «не хороша» — уточнять можно только при накоплении жуткой статистики):
 

— при эффективной дозе от 3 до 5 зв из-за повреждения костного мозга — в течение 30-60 суток;

— при эффективной дозе от 5 до 15 зв из-за повреждения желудочно-кишечного тракта и легких — в течение 10-20 суток;

— при эффективной дозе более 15 зв из-за повреждения нервной системы — в течение 1-5 суток.



Как вы видите, дозы облучения, которые мы получаем при медицинских процедурах, совершенно несопоставимы с дозами, при которых речь идет уже о летальном исходе.

Следовательно, любые обследования, при которых эффективная доза обучения укладывается в санитарные нормы, вреда причинить не способны.

А вот о пользе, которую можно получить, используя радиоактивные методы диагностики и лечения, мы с удовольствием расскажем в следующих заметках.

Приносим свои извинения за большой объем материала и предлагаем считать эту заметку своеобразной попыткой «ликвидации радиоактивной неграмотности».
 

Подписка на материалы спикера

Для того чтобы подписаться, оставьте ваш электронный адрес.

Отменить
Ошибка в тексте? выдели на нажми Ctrl+Enter. Система Orphus
 
Комментарии
  •  
    21 апр. 06:04
    №1 Дмитрий Анатольевич Быков Россия
    Мааленькое дополнение. При годовых накопленных дозах 100бэр и менее НЕ УСТАНОВЛЕНО повышения уровня онкозаболеваемости. 
    Поддержали: Светлана Рябцева
     
  •  
    21 апр. 10:25
    №2 Сергей Леонидов Латвия
    Стоило бы уточнить, что бэр - это биологический эквивалент рентгена. Более ясно выражающая суть единица измерения, чем какой-то мутный Зиверт.
    Поддержали: Vladimir Kirsh
     
  •  
    22 апр. 14:00
    №3 Константин Рудаков Латвия
    А как с этой точки зрения смотрится нынешняя ситуация на Украине? Например - в районе Житомира? Знакомая там гуляла прошлым летом. Сказала, что купаться в тамошней реке не советуют и грибы-ягоды собирать в окрестных лесах - тоже весьма не рекомендуют.
     
 

Вы зарегистрированы как Виртуальный член клуба (ВЧК)

Виртуальный член клуба имеет право:

Если же вы хотите получить дополнительные права:

просим вас дополнить (отредактировать) свой профиль.

Хочу стать Реальным членом клуба
Отменить