4.3.4. Гигиеническое нормирование электромагнитных полей

Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона (РЧ-диапазона) осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84. Для частотного диапазона 30 кГц...300 МГц предельно допустимые уровни излучения определяются по энергетической нагрузке, создаваемой электрическим магнитным полями:

ЭН_Е = Е ²Т; ЭН_н = Н ²Т,

где Т – время воздействия излучения, ч.

Предельно допустимая энергетическая нагрузка зависит от час­тотного диапазона (табл. 5).

Т а б л и ц а 4

Предельно допустимая энергетическая нагрузка

Диапазоны частот*	ЭН, (В/м^2)ч	ЭНядоп,(А/м^2)ч
30 кГц…3МГц	20000	200
3...30 МГц	7000	Не разработаны
50…50 МГц	800	0,72
50…300 МГц	800	Не разработаны

* Каждый диапазон исключает нижний и включает верхний пределы частот.

Максимальное значение для ЭН_Ј составляет 20 000 В²  ч/м², для ЭН_Н – 200 А²  ч/м². Используя указанные формулы, можно определить допустимые напряженности электрического и магнитного полей и допустимое время воздействия облучения:

[В/м]; [А/м];

Для частотного диапазона 300 МГц...300 ГГц при непрерывном облучении допустимая ППЭ зависит от времени облучения и определяется по формуле

ПДУ_ппэ = [Вт/м²],

где Т – время воздействия, ч.

Для излучающих антенн, работающих в режиме кругового обзора, и локального облучения кистей рук при работе с микроволновыми СВЧ-устройствами, допустимые уровни определяются по формуле

ПДУ_ппэ = [Вт/м²],

где k = 10 для антенн кругового обзора и k = 12,5 – для локального облучения кистей рук, при этом независимо от продолжительности воздействия ПДУ не должна превышать 10 Вт/м², а на кистях рук – 50 Вт/м².

Несмотря на многолетние исследования, сегодня ученым еще далеко не известно о влиянии ЭМП на здоровье человека. Поэтому лучше ограничить облучение ЭМИ, даже если их уровни не превышают установленные нормы. При одновременном воздействии на человека ЭМИ различных РЧ должно выполняться условие

,

где – соответственно реально действующие на человека напряженность электрического и магнитного поля, плотность потока ЭМИ; – предельно допустимые уровни для соответствующих диапазонов частот.

Нормирование ЭМИ промышленной частоты (50 Гц) в рабочей зоне осуществляется по ГОСТ 12.1.002-84.

4.4. Ионизирующие излучения

Ионизирую­щим называется излучение, которое, проходя через среду, вызывает ионизацию или возбуждение молекул среды. Ионизирующее излучение, так же как и электромагнитное, не воспринимается органами чувств человека. Поэтому оно особенно опасно, так как человек не знает, что он подвергается его воздействию.

Радиация – это поток частиц (бета-частиц, ней­тронов) или электромагнитной энергии очень высоких частот (гамма- или рентгеновские лучи).

Загрязнение производственной среды веществами, являющими­ся источниками ионизирующего излучения, называется радиоактив­ным загрязнением.

Радиоактивное загрязнение – это форма физического (энергети­ческого) загрязнения, связанного с превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде в результате де­ятельности человека.

Вещества состоят из мельчайших частиц химических элемен­тов – атомов. Атом делим и имеет сложное строение. В центре ато­ма химического элемента находится материальная частица, называ­емая атомным ядром, вокруг которой вращаются электроны. Боль­шинство атомов химических элементов обладает большой устойчивостью, т. е. стабильностью. Однако у ряда известных в при­роде элементов ядра самопроизвольно распадаются. Такие элементы называются радионуклидами. Один и тот же элемент может иметь несколько радионуклидов. Самопроизвольный распад радионуклидов сопровождается радиоактивным излучением.

Самопроизвольный распад ядер некоторых химических элемен­тов (радионуклидов) называется радиоактивностью.

Испускаемые частицы бывают различных видов, но чаще всего испускаются альфа-частицы (-излучение) и бета-частицы (β-излучение). Альфа-частица тяжелая и обладает высокой энергией, это, например, ядро атома гелия. Бета-частица примерно в 7336 раз легче альфа-частицы, но может обладать также высокой энергией. Бета-излучение – это потоки электронов или позитронов.

Радиоактивное электромагнитное излучение (его также называ­ют фотонным излучением) в зависимости от частоты волны бывает рентгеновским (1,5  10¹⁷…5  10¹⁹ Гц) и гамма-излучением (более 5  10¹⁹ Гц). Естественное излучение бывает только гамма-излучением. Рентгеновское излучение искусственное и возникает в электронно-лучевых трубках при напряжениях в десятки и сотни тысяч вольт.

Радионуклиды, испуская частицы, превращаются в другие радионуклиды и химические элементы. Радионуклиды распадаются с различной скоростью. Скорость распада радионуклидов называют активностью. Единицей измерения активности является количество распадов в единицу времени. Один распад в секунду носит специальное название – беккерель (Бк). Часто для измерения активности ис­пользуется другая единица – кюри (Ки), 1 Ки = 37  10⁹ Бк. Одним из первых подробно изученных радионуклидов был радий-226. Первыми его изучили супруги Кюри, в честь которых и названа единица измерения активности. Количество распадов в секунду, происходя­щих в 1 г радия-226 (активность), равно 1 Ки.

Время, в течение которого распадается половина радионуклида, называется периодом полураспада (Т_1/2). Каждый радионуклид имеет свой период полураспада. Диапазон изменения Т_1/2 для различных радионуклидов очень широк. Он изменяется от секунд до миллиар­дов лет. Например, наиболее известный естественный радионуклид уран-238 имеет период полураспада около 4,5 млрд лет.

При распаде уменьшаются количество радионуклида и его активность. Закономерность, по которой снижается актив­ность, подчиняется закону радиоактивного распада:

А = А_oе^{–0,693t/T ½},

где А – начальная активность, А_o – активность через период вре­мени t.

Воздействие радиации на человека зависит того количества энергии ионизирующего излучения, которая поглощается тканями человека, называемой поглощенной дозой. Единицей измерения поглощенной дозы является грей (1 Гр = 1 Дж/кг). Часто поглощенную дозу измеряют в радах (1 Гр = 100 рад).

Однако не только поглощенная доза определяет воздействие ра­диации на человека. Биологические последствия зависят от вида ра­диоактивного излучения. Например, альфа-излучение в 20 раз более опасно, чем гамма- или бета-излучение. Биологическая опасность излучения определяется коэффициентом качества K. При умножении поглощенной дозы на коэффициент качества излучения получается доза, определяющая опасность для человека, которая получила название эквивалентной. Эквивалентная доза имеет единицу измерения – зиверт (Зв). Часто для измерения эквивалентной дозы используется более мелкая единица – бэр (биологический эквивалент рада), 1 Зв = 100 бэр.

Искусственные источники радиации. Кроме облучения от естест­венных источников радиации, которые были и есть всегда и везде, в 20 в. появились и дополнительные источники излучения, свя­занные с деятельностью человека. Прежде всего это рентгеновское излучение и гамма-излучение, используемое в медицине, при диагностике и лечении больных. Дозы, получаемые при соответствующих процедурах, могут быть очень большими, особенно при лечении злокачественных опухолей лучевой терапией, когда непосредственно в зоне опухоли они могут достигать 1000 бэр и более. При рентгенологических обследованиях доза зависит от времени обследования и органа, который диагнос­тируется, и может изменяться в широких пределах – от нескольких бэр при снимке зуба до десятков бэр – при обследовании желудоч­но-кишечного тракта и легких. Флюорографические снимки дают минимальную дозу, и отказываться от флюорографических обследований ни в коем случае не следует. Средняя доза, получаемая людьми от медицинских исследований, составляет 0,15 бэр в год.

Во второй половине 20 в. люди стали активно использовать радиацию в мирных целях. Различные радиоизотопы используют в научных исследованиях, при диагностике технических объектов, в контрольно-измерительной аппаратуре и т. д. И, наконец, – ядерная энергетика. Ядерные энергетические установки используют на атомных электрических станциях (АЭС), ледоколах, кораблях, под­водных лодках. В настоящее время только на атомных электриче­ских станциях работает свыше 400 ядерных реакторов общей элект­рической мощностью свыше 300 млн киловатт. Для получения и перера­ботки ядерного горючего создан целый комплекс предприятий, объединенных в ядерно-топливный цикл (ЯТЦ).

Ядерно-топливный цикл включает предприятия по добыче урана (урановые рудни­ки), его обогащению (обогатительные фабрики), изготовлению топ­ливных элементов, сами АЭС, предприятия вторичной переработки отработанного ядерного горючего (радиохимические заводы), предприятия по временному хранению и переработке образующихся радиоактивных отходов ЯТЦ и, наконец, пункты вечного захоронения радиоактив­ных отходов (могильники). На всех этапах ЯТЦ радиоактивные ве­щества в большей или меньшей степени воздействуют на обслужи­вающий персонал, на всех этапах могут происходить выбросы (нор­мальные или аварийные) радионуклидов в окружающую среду и создавать дополнительную дозу радиации, влияющей на население, особенно проживаю­щее в районе предприятий ЯТЦ.

Откуда появляются радионуклиды при нормальной работе АЭС? Радиация внутри ядерного реактора огромна. Осколки деления топ­лива, различные элементарные частицы могут проникать через за­щитные оболочки, микротрещины и попадать в теплоноситель и воздух. Целый ряд технологических операций при производстве электрической энергии на АЭС может приводить к загрязнению воды и воздуха. Поэтому атомные станции снабжены системой водо- и газоочистки. Выбросы в атмосферу осуществляются через вы­сокую трубу.

При нормальной работе АЭС выбросы в окружающую среду малы и оказывают небольшое воздействие на проживающее по бли­зости население.

Наибольшую опасность с точки зрения радиационной безопас­ности представляют заводы по переработке отработанного ядерного горючего, которое обладает очень высокой активностью. На этих предприятиях образуется большое количество жидких отходов с вы­сокой радиоактивностью, существует опасность развития самопро­извольной цепной реакции (ядерная опасность).

Очень сложна проблема борьбы с радиоактивными отходами, которые являются весьма значимыми источниками радиоактивного загрязнения биосферы.

Однако сложные и дорогостоящие системы защиты от радиации на предприятиях ЯТЦ дают возможность обеспечить защиту человека и окружающей среды даже от очень малых доз радиации, значительно меньших существующего техногенного фона. Другая ситуация имеет место при отклонении от нормального режима работы, а особенно при авариях. Так, произошедшая в 1986 г. авария, которую можно отнести к катастрофам глобального масштаба (самая крупная ава­рия на предприятиях ЯТЦ за всю историю развития ядерной энер­гетики), на Чернобыльской АЭС привела к выбросу в окружающую среду лишь 5 % всего топлива. В результате в окружающую среду было выброшено радионуклидов с общей активностью 50 млн Ки. Этот выброс привел к облучению большого количества людей, бо­льшому количеству смертей, загрязнению очень больших террито­рий, необходимости массового переселения людей.

Авария на Чернобыльской АЭС ясно показала, что ядерный способ получения энергии возможен лишь в случае принципиаль­ного исключения аварий крупного масштаба на предприятиях ЯТЦ.

Действие ионизирующего излучения на организм человека. Любой вид ионизирующего излучения (альфа- и бета-частицы, гамма-излучение, протоны, нейтроны, мезоны и т. д.) характеризуется поглощённой дозой излучения (Д). Поглощённая доза – это отношение энергии (Е), переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объёме, к массе dm вещества в этом объёме (Д = dЕ/dm). Поглощённая доза измеряется в радах (рад). 1 рад. соответствует поглощению энергии излучения 100 эрг в 1 г вещества (1 рад = 100 эрг/г). В международной системе единиц (СИ) единицей поглощённой дозы излучения является грей (Гр), который определяется как 1 Дж/кг. Единицы рад и грей связаны следующим соотношением: 1 рад = 10² Гр (1 Гр = 100 рад).

Производные единицы поглощённой дозы – килорад (крад), миллирад (мрад), микрорад (мкрад) и т.д., 1 крад = 10³ рад, 1 мрад =10³ рад, 1 мкрад = 10^–6 рад.

Кроме поглощённой дозы различают и экспозиционную дозу излучения, которая измеряется в рентгенах.

При воздействии ионизирующего излучения на организм человека (его ткани, клетки, жидкие среды) происходит прежде всего распад воды с образованием очень активных химических веществ (Н, ОН, НО) и перекиси водорода (Н₂О₂). Этот процесс называют радиолизом воды.

Кроме опосредованного воздействия ионизирующего излучения на живой организм через процесс радиолиза воды ионизирующее излучение может непосредственно воздействовать на молекулы и надмолекулярные структуры. Это проявляется в отрыве радикалов, деполимеризации и т.д. Полученная тканями в результате облучения энергия не полностью расходуется в месте получения. Она перераспределяется, и наиболее существенные поражения возникают в «слабых местах».

Установлено, что ионизирующее излучение прежде всего вызывает глубокие изменения в клетке: подавляется активность различных ферментативных систем, поражаются биологически важные макромолекулы, изменяется структура молекулярных поверхностей многофазной среды клетки. В ней в одинаковой степени поражаются как цитоплазма, так и ядро.

Уровень обменных процессов в клетке определяет степень воздействия ионизирующего излучения на ткани. В данном случае действует следующее правило – чем выше уровень обменных процессов в клетке, тем выше степень поражения ткани. В этом плане можно ткани по активности поражения распределить следующим образом (в порядке убывания): гемопоэтическая ткань, кишечный эпителий, гонады, эпителий кожицы сумки хрусталика, фиброзная ткань, хрящ, кость, мышцы, нервная ткань.

Клиника острой лучевой болезни. Воздействие ионизирующих излучений в зависимости от условий облучения приводит к развитию нескольких основных клинических вариантов острого лучевого поражения.

Так, острая лучевая болезнь (ОЛБ) может быть вызвана воздействием:

– внешнего равномерного облучения;

– внешним равномерным пролонгированным облучением;

– неравномерным облучением.

В зависимости от дозы облучения развиваются различные клинические формы ОЛБ. Для каждой из форм характерным является один из ведущих синдромов:

• для костно-мозговой – синдром поражения костного мозга (при дозе 100…1000 рад);

• для кишечника – синдром поражения кишечника (при дозе 1000…2000 рад);

• для токсемической – синдром поражения сосудистой системы (200…8000 рад);

• для церебральной – синдром поражения центральной нервной системы (более 8000 рад).

В клинике ОЛБ выделяют четыре периода:

I – первичной реакции;

II – скрытый период (период мнимого благополучия);

III – период разгара;

IV – период восстановления.

Период первичной общей реакции продолжается от нескольких часов до 1–2 суток. Он характеризуется в основном преобладанием нервно-регуляторных сдвигов, главным образом рефлекторных (диспептический синдром), перераспределительными сдвигами в составе крови (нейтрофильный лейкоцитоз), нарушением деятельности анализаторных систем. Лимфоидная ткань и костный мозг повреждаются в результате прямого действия ионизирующего излучения: число лимфоцитов уменьшается, отмечается гибель молодых клеточных элементов.

Клинические симптомы ОЛБ в начальном периоде характеризуются тошнотой, рвотой, головной болью, повышением температуры, общей слабостью и эритемой. На фоне развивающейся общей слабости появляются повышенная сонливость, заторможенность, чередующиеся с состоянием эйфорического возбуждения. Тяжелая и крайне тяжелая степень ОЛБ характеризуется менингиальными и общемозговыми симптомами с нарастающим помрачением сознания. Это впоследствии может сказаться на формировании психоневрологического синдрома (в период восстановления).

Скрытый период (период мнимого благополучия). Доза облучения определяет длительность латентного периода. Его продолжительность колеблется от 10 – 15 дней до 4 – 5 недель. Он характеризуется постепенным нарастанием патологических изменений в наиболее поражаемых органах. Продолжает опустошаться костный мозг, подавляется сперматогенез, развиваются изменения в тонком кишечнике и коже. Однако общие нервно-регуляторные нарушения стихают и самочувствие больных становится удовлетворительным.

Скрытый период называют фазой относительного, или мнимого, клинического благополучия. Скрытый период начинается после прекращения первичной реакции. Он определяется сроком жизни клеток крови. Больные чувствуют себя удовлетворительно, жалоб не предъявляют. При объективном обследовании не устанавливается значительных отклонений от нормы. Отмечается некоторая неустойчивость пульса, артериального давления, иногда нарушается сон.

Степень тяжести ОЛБ определяет длительность латентного периода – с нарастанием тяжести заболевания укорачивается латентный период.

Период разгара. Наступление периода выраженных клинических проявлений для различных тканей неодинаково. Это зависит от длительности клеточного цикла, неодинаковой их адаптации к действию ионизирующего излучения. Основной патогенетический механизм – глубокое поражение системы крови и ткани кишечника, угнетение иммунитета, развитие инфекционных осложнений и геморрагических проявлений, интоксикация.

У больных в этот период заболевания отмечаются инфекционные осложнения, геморрагический синдром, токсемия, анемия, нередко сепсис, сердечно-сосудистые и неврологические нарушения.

Период восстановления характеризуется улучшением общего состояния больных. Нормализуется температура, геморрагические проявления проходят, отмечается регенерация эрозий на коже и слизистых оболочках. Этот период длится от 3 – 6 месяцев до 1 – 3 лет и характеризуется, с одной стороны, процессами регенерации в поврежденных органах, а с другой – сохранением повышенной истощаемости и функциональной недостаточности регуляторных процессов в сердечно-сосудистой и нервной системах.

В зависимости от дозы облучения и прогноза для жизни острую лучевую болезнь принято подразделять по степени тяжести: I (легкая), II (средняя), III (тяжелая), IV (крайне тяжелая).

Клиническая картина ОЛБ по периодам в зависимости от степени тяжести представлена в табл. 5.

После перенесенной острой лучевой болезни возможны остаточные явления: неустойчивая картина крови; наклонность к болезням крови; предрасположенность к злокачественным опухолям; снижение памяти; падение регенеративной функции.

Гигиеническое нормирование ионизирующего излучения осуществля­ется по СП26.1–758–99. Нормы радиационной безопасности (НРБ–99). Устанавливаются дозовые пределы эквивалентной дозы для следующих категорий лиц:

• персонал – лица, работающие с источниками радиации (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

• все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий в их производственной деятельности.

Т а б л и ц а 5