Все живые существа, населяющие нашу планету, начиная с простейших и кончая человеком, облучаются ионизирующими излучениями от различных источников естественного и искусственного происхождения. Совокупность этих ионизирующих излучений принято называть радиационным фоном.
Ионизирующие излучения от природных источников космического и земного происхождения образуют естественный радиационный фон (ЕРФ) Земли.
Основную часть облучения население получает от естественных источников радиации – около 2,4 мЗв/год (78%), т. е. за 70 лет жизни накапливается доза 168 мЗв (70 × 2,4 мЗв/год), и примерно 0,5–1,5 мЗв/год от техногенных источников.
В результате деятельности человека по использованию радиоактивных материалов происходит изменение радиационного фона, поэтому применяется понятие технологически измененный радиационный фон. Причинами такого изменения могут быть выбросы тепловых электростанций, строительная индустрия, внесение в почву минеральных удобрений и другие источники.
До аварии на Чернобыльской АЭС ЕРФ в Беларуси в зависимости от района измерения имел значения мощности эквивалентной дозы (МЭД) от 0,02 до 0,12 мкЗв/ч. Самая малая величина МЭД отмечалась в районе Мозыря – 0,02 мкЗв/ч, а в северных районах республики – 0,12 мкЗв/ч, где имеются глинистые осадочные породы, как правило, обогащенные ураном.
Искусственные радионуклиды, попавшие по различным причинам в объекты окружающей среды повышают радиационный фон. Кроме того, они включаются в биологические циклы миграции и поступают непосредственно в организм животных и человека, тем самым создают множественность источников внешнего и внутреннего облучения населения.
Ионизирующие излучения при воздействии на организм человека могут вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, катаракта, бесплодие, аномалии в развитии плода) наблюдаются при дозах более 1 Гр и стохастические беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы и наследственные болезни). Эффекты, в зависимости от величины поглощенной дозы, развиваются в течение разных промежутков времени: от нескольких секунд до многих часов, дней, лет.
Под воздействием ионизирующих излучений в организме возникают процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях. В результате чего повреждаются клеточные структуры с образованием радикалов. На клеточном уровне ионизация как результат облучения может привести к повреждению клеток.
Для предупреждения неблагоприятного действия ионизирующих излучений, осуществляется гигиеническая регламентация облучения человека, являющаяся важнейшим мероприятием в системе обеспечения радиационной безопасности населения.
Уровень техногенного радиационного воздействия ионизирующих излучений подлежит нормированию. Нормирование – это определение количественных показателей радиационного воздействия, характеризующих безопасные уровни их влияния на состояние здоровья и условия жизни населения.
Предельно допустимые дозы облучения населения регламентирует ГН № 213 от 28. 12. 2012. Этот гигиенический норматив устанавливает пределы облучения, поступление и содержание радионуклидов в организме лиц, работа которых связана с источниками ионизирующих излучений, а также населения в целом, допустимые концентрации радионуклидов в атмосферном воздухе, в воде и продуктах питания.
При установлении основных дозовых пределов ГН № 213 выделяет следующие категории облучаемых лиц:
– персонал (профессиональные работники атомной энергетики, изотопных лабораторий, радиотерапевтические специалисты, ликвидаторы радиационных аварий). Для этой категории установлен предел дозы общего облучения 20 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв/год.
– все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности. Для этой категории установлен предел дозы общего облучения 1 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв/год. Тогда предельно допустимая мощность эквивалентной дозы за один час:
.
Внешнее облучение происходит от источников, расположенных вне организма. Доза внешнего облучения формируется главным образом за счет воздействия гамма-излучения.
Альфа- и бета-излучения не вносят существенного вклада в общее внешнее облучение живых организмов, так как они в основном поглощаются воздухом и кожей.
Действие радионуклидов, попавших внутрь организма, продолжается в течение всего времени, пока радионуклиды не будут выведены из организма в результате обменных процессов и радиоактивного распада. Основным дозообразующим элементом является цезий-137.
Доза внутреннего облучения зависит и от характера излучения (альфа-, бета- или гамма-излучение), энергии излучения и эффективного периода полувыведения из организма (Т эф)
, (13.1)
где Т 1/2 – период полураспада радионуклида (прил. 6); Т б – период биологического полувыведения радионуклида из организма рис. 13.1).
Организм человека, даже при однократном поступлении радионуклида, будет подвержен длительному действию радиации (внутреннему облучению). Поглощенная доза излучения (D, Гр), создаваемая в органе после однократного поступления радионуклидов, равна
, (13.2)
где Е эф – эффективная энергия излучения радионуклида, МэВ (см. прил.6), для вычисления поглощенной дозы использовать переводной коэффициент 1,6 10-13 Дж/МэВ; Аm – удельная активность радионуклида, Бк/г; t – время, сут.
Рис. 13.1. Зависимость периода биологического полувыведения
цезия-137 из организма человека от возраста
Главным критерием снижения дозы внутреннего облучения является уменьшение поступления радионуклидов из почвы в пищевые цепочки и получение продукции с содержанием радионуклидов в пределах допустимых уровней.
Пищевые продукты сельскохозяйственных и естественных экосистем вносят различный вклад в дозу внутреннего облучения населения. Переход цезия-137 в пищевые цепочки, в сельскохозяйственных экосистемах обычно ниже, чем в естественных.
Определенные виды грибов и дичи, содержат относительно высокие количества радиоактивного цезия по сравнению с сельскохозяйственными продуктами.
При хроническом потреблении загрязненных цезием -137 продуктов питания расчет эквивалентной дозы внутреннего облучения осуществляется по формуле:
Hвнутр= k ∑ mi ∙Ami, (13.3)
где k – дозовый коэффициент для цезия, равный 1,3·10–8 Зв/Бк; mi – годовое потребление i продукта питания, кг; Ami – удельная активность i продукта, Бк/кг.
·Таблица 13.1
Средние значения коэффициента
технологической (кулинарной) обработки
| Технологическая операция | K к.о |
| Отваривание мяса и кипячение в течение 10 мин | 0,4 |
| Отваривание рыбы | 0,7 |
| Сепарация молока в сливки | 0,1 |
| Переработка молока в сыр | 0,1 |
| Очистка мытого картофеля от кожуры | 0,5 |
| Вымачивание грибов в 2%-ом растворе соли | 0,2 |
| Отваривание грибов в 2%-ом растворе соли | 0,2 |
| Помол зерна пшеницы в белую муку | 0,5 |
| Помол зерна ржи в белую муку | 0,4 |
| Облущивание зерна и снятие с него пленки | 0,2 |
Для оценки поступления радионуклидов из почвы в растения используется коэффициент перехода K п, который рассчитывают по формуле
, (13.4)
где Аm – удельная активность продуктов растениеводства, Бк/кг; Аs – плотность загрязнения почвы радионуклидом, кБк/м2.
Для снижения активности продуктов при технологической и кулинарной обработке используют коэффициент технологической или кулинарной обработки, который рассчитывают по формуле
, (13.5)
где 
– удельная активность продуктов после технологической (кулинарной) обработки, Бк/кг; Аm – удельная активность продуктов до обработки, Бк/кг.
Для ограничения внутреннего облучения населения устанавливаются нормативы предельно допустимого содержания радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в продуктах питания (прил. 5.1), а для ограничения общего облучения установлены допустимые уровни содержания радионуклидов в продукции из древесины (прил. 5.2) и строительных материалах (см. табл. 12.1).