Биологическое действие ионизирующих излучений

Основа физического воздействия ядерных излучений на живые организмы — ионизация атомов и молекул в клетках. Заряженные ионы, возникающие из нейтральных атомов и молекул, меняют химические процессы, происходящие в биологических клетках. Это приводит к неправильному функционированию клеток, в результате чего биологические системы могут начать развиваться не нормальным образом и даже погибнуть.

Многократно повторенные опыты показали, что небольшие дозы излучения, сравнимые с уровнем естественного фона, безвредны и даже стимулируют развитие растений. Сходные результаты получены и в опытах на животных. Безвредность малых доз облучения для человеческого организма подтверждается исследованием средней продолжительности жизни людей в зависимости от уровня естественного фона ионизирующей радиации. При облучении повышенными дозами могут возникнуть мутации клеток и биологические объекты приобретают новые свойства, это используется для выведения новых растений и животных. В медицине действие локального излучения используют для уничтожения больных клеток, например раковых клеток. Воздействие не локальных и больших доз излучения ведет к необратимым изменениям и гибели клеток, это соответствует таким болезням как лейкемия, рак и др.

Люди некоторых профессий подвергаются дополнительному радиоактивному облучению. Это врачи — рентгенологи, работники атомных электростанций, ученые и технический персонал, работающие в области ядерной физики и физики элементарных частиц, космонавты. Полностью устранить дополнительное действие ионизирующей радиации на их рабочих местах оказывается невозможным. Поэтому нужно знать допустимую границу дополнительной дозы облучения.

Биологическое влияние различных видов излучения на организмы животных и растений неодинаково. При одинаковой поглощенной дозе излучения 1Гр от альфа — частиц оказывается на живой организм примерно такое биологическое действие, как поглощенная доза 20 Гр рентгеновского или гамма — излучения. Различие биологического действия разных видов излучения характеризуются коэффициентом относительной биологической эффективности (ОБЭ), или коэффициентом качества k. Относительно биологическая активность для разных видов излучения принимает значения от 1 до 20. Для рентгеновского и гамма — излучения k=1, для тепловых нейтронов k=3, для нейтронов с кинетической энергией 0,5 МэВ k=10, с энергией 5 МэВ k=7.

Поглощенная доза D, умноженная на коэффициент качества k, характеризует биологическое действие поглощенной дозы и называется эквивалентной дозы и называется эквивалентной дозой H: Н=Dk. Единицей эквивалентной дозы в Си является зиверт (Зв). 1Зв равен эквивалентной дозе, при которой поглощенная доза равна 1Гр и коэффициент качества равен единице.

Предельно допустимой дозой (ПДД) облучения для лиц, профессионально связанных с использованием источником ионизирующей радиации, является 50 мЗв за год. Этот уровень облучения был принят за допустимый на том основании, что он близок к уровню естественного радиационного фона в некоторых местах на Земле и никаких отрицательных последствий для человека при действии таких доз не обнаружено. Санитарными нормами установлен допустимый уровень разового аварийного облучения для населения — 0,1 Зв. Это примерно равно дозе фонового облучения человека за всю жизнь. В качестве предельно допустимой дозы систематического облучения населения установлена эквивалентная доза облучения 5 мзв за год, т. е. 0,1 ПДД. За все время жизни человека (70 лет) допустимая доза облучения для населения составляет 5мЗв/год?70лет=350 мЗв=0,35Зв.