Доза, яку одержує людина, залежить від виду випромінювання, енергії, щільності потоку і тривалості впливу. Проте поглинута доза іонізуючого випромінювання не враховує того, що вплив на біологічний об'єкт однієї і тієї ж дози різних видів випромінювань неоднаковий. Щоб врахувати цей ефект, введено поняття еквівалентної дози [7].

Еквівалентна доза є мірою біологічного впливу випромінювання на конкретну людину, тобто індивідуальним критерієм небезпеки, зумовленим іонізуючим випромінюванням. За одиницю вимірювання еквівалентної дози прийнятий зіверт (Зв). Зіверт дорівнює поглинутій дозі в 1 Дж/кг (для рентгенівського та α, β-випромінювань). Позасистемною одиницею служить бер (біологічний еквівалент рада). 1 бер = 0,01 Зв.

Основні дозовімежі опромінення. Для кожної категорії, що опромінюється встановлюються дозові межі і припустимі рівні, що відповідають основним дозовим межам. Додаткові обмеження існують для жінок репродуктивного віку.

Дозу зовнішнього опромінення і попадання радіонуклідів в організм підчас атомних аварій передбачити неможливо. Опромінення персоналу під час аварій вище дозових меж може бути лише тоді, коли немає можливості вжити заході її, що виключають їх перевищення, і може бути виправдане лише врятуванням людей, необхідністю запобігти дальшому розвитку аварій та опроміненню більше кількості людей.

Обмеження опромінення населення (категорія В) зумовлюється регламентацією та контролем радіоактивності довкілля. Цей порядок регламентується основними санітарними правилами (ОСП-72/87). Опромінення категорії і В не повинно бути вищим, ніж опромінення категорії Б.

При підрахунку наслідків аварії надзвичайно важливо визначити величину колективної дози опромінення, яку зібрала в себе популяція - всі ті, на кого безпосередньо чи посередньо вплинуло опромінення. У випадку Чорнобильської катастрофи така доза сягає мільйонів людинобер.

Поняття ризику. Щоб викликати гостре пошкодження організму, дози опромінення повинні перевищувати певний рівень. Якщо одноразово отримана доза опромінення людини досягає 400 бер, то в 50% випадків це призводить (без медичної допомоги) до летального результату.

4 . Біологічна дія випромінювання

Для оцінки можливого впливу радіонуклідів на людину вирішальне значення мають: швидкість надходження їх в організм, якісний склад, рівень сумарної дози зовнішнього і внутрішнього випромінювання, накопиченої за той чи інший інтервал часу. При дозах, що не спричинюють гострої чи хронічної променевої хвороби, основного значення набувають можливі канцерогенні й генетичні наслідки впливу радіонуклідів, але, на жаль, таких спостережень недостатньо, факти суперечливі і в судженнях про це емоції часто переважають над статистичним аналізом. З огляду на це, наведемо чітко сформовані уявлення про вплив радіонуклідів на людину, яка проживає на забруднених територіях, на її потомство.

4.1 Гостра і хронічна променева хвороба

Якщо під час розгляду можливого впливу радіонуклідних забруднень на мікроорганізми, рослини і тварини основну увагу приділяють стану популяцій цих організмів, то щодо людини наслідки такого впливу розглядають в іншому аспекті. У цьому випадку основний інтерес становлять не популяційні, а індивідуальні ефекти; недоля населення, що проживає на певних забруднених територіях у цілому, а стан здоров'я його окремих представників від людей старших поколінь, які вже давно вийшли з репродуктивного віку, до ще не народжених нащадків батьків, що зазнають опромінення. Це значно утруднює оцінку впливу радіонуклідів на людину і визначення безпечних для неї доз випромінювання [3].

Розглянемо особливості зовнішнього опромінення людини, шляхи надходження радіонуклідів в організм, поглинені дози випромінювання при різних рівнях забруднення територій і вплив його в таких дозах на здоров'я людей.

При зовнішньому опроміненні людини можна майже цілком вилучити радіонуклідні джерела важких частинок, альфа- і бета-випромінювання середніх (помірних) і низьких (менш ніж 1 МеВ) енергій. Такі види випромінювання не можуть проникати крізь одяг і шкірні покриви людини. Тому можливими джерелами зовнішнього опромінення залишаються тільки бета-випромінювання високих енергій і гамма-випромінювання .

Стосовно внутрішнього опромінення людини від радіонуклідів (гарячих частинок) можна виділити два основних шляхи їх надходження в організм: 1) разом із пилом через органи дихання; 2) разом із рідиною та їжею через травний канал. Можливість надходження радіонуклідів в організм людини таким шляхом значною мірою залежить від того, чи вжито будь-яких запобіжних заходів ("чистота" напоїв і продуктів харчування), чи ні. До ефективних запобіжних заходів належить також використання спеціального одягу і взуття, що робить мінімальним потрапляння до організму радіонуклідів крізь порізи, подряпини, шкіру. У разі дотримання всіх запобіжних заходів надходження радіонуклідів у організм можна знизити до 10 % і більше тієї їх кількості, що потрапляє в організм людей за відсутності такої профілактики. В останньому випадку можна вважати, що до організму буде надходити (особливо разом із молоком і овочами) кількість радіонуклідів, яка подвоює дозу випромінювання від зовнішніх гамма-джерел. Тому потужність поглиненої дози випромінювання зовнішніх джерел й інкорпорованих радіонуклідів для людини, що постійно перебуває на забруднених територіях, становить близько 0,01—0,02 Гр/рік (1—2 рад/рік) за поверхневої активності радіонуклідів 3,7 • 10¹⁰ Бк/км² (1—5 Кі/км² ). Очевидно, що такі слабкі дози випромінювання не здатні призводити до променевої хвороби в людини, тим більше до смерті.

Ознаки гострої променевої хвороби внаслідок загального одноразового опромінення починають виявлятися в дорослих людей за поглинених доз 2 — 2,5 Гр і більше, а в разі хронічного опромінювання — 1,5 Гр. Летальний кінець унаслідок загального гострого зовнішнього опромінення спостерігається при поглинених дозах, що перевищують 3—3,5 Гр. Такі дози мали місце у воєнний час (у жителів Хіросіми і Нагасакі) в аварійних ситуаціях (у ліквідаторів, що працювали на даху четвертого блока ЧАЕС). Проте такі випадки є винятковими і належать до компетенції не радіоекологів, а фахівців із радіаційної медицини. За потужності поглиненої дози випромінювання 10 Гр/рік (що відповідає поверхневій активності радіонуклідів близько 3,7 • 10¹³ Бк/км² , або 10² Кі/км² , і нижче) можливі два види наслідків (хоча немає будь-яких відомостей про стан здоров'я людей, які прожили на територіях із таким ступенем забруднення майже рік). По-перше, це хронічна променева хвороба, по-друге, онкологічні захворювання, особливо в разі потрапляння радіонуклідів в організм, і генетичні ефекти [13].

Вважають, що хронічна променева хвороба може розвинутись за потужності еквівалентної дози випромінювання 0,001 — 0,005 Зв/добу (0,1 — 0,5 бер/добу) і сумарних доз 0,7 — 1,0 Зв (70 – 100 бер) і вище. Для цього потрібно прожити не менше ніж рік на території із забрудненням

радіонуклідами понад 3,7 • 10¹² Бк/км² (10² Кі/км² ), не вживаючи ніяких запобіжних заходів. Своєрідність хронічної променевої хвороби полягає в тому, що у тканинах, які активно проліферують завдяки інтенсивним процесам клітинного відновлення, тривалий час зберігається нормальна структура. Водночас такі стабільні системи, як нервова, м'язова, серцево-судинна й ендокринна, відповідають на хронічний вплив складним комплексом фізіологічних реакцій і повільним наростанням дистрофічних змін у їх тканинах. Походження цих змін та їхні механізми досі не вивчено. їх виявляють рефлекторним шляхом, у відповідь на вплив різних подразників, у тому числі на додаткове опромінення. Ступінь і характер різних проявів хронічної променевої хвороби залежать від індивідуальних особливостей організму хворого і його пристосувальних реакцій. Після опромінення настає період відновлення — переважання репаративних процесів у найбільш уражених йонізуючим випромінюванням тканинах, а також нормалізація функціонального стану інших систем (наприклад, імунної), іноді з тим чи іншим ступенем їхньої недостатності.

Інша форма хронічної променевої хвороби може бути зумовлена тривалим опромінюванням різних ділянок тіла внаслідок зовнішнього впливу чи дії інкорпорованих радіонуклідів із вибірковим розподілом. Клінічна картина такої форми променевої хвороби може варіювати з переважанням локальних змін уражених тканин над реакціями загального характеру.

Якщо потужність поглиненої дози випромінювання становить 0,001 Гр/добу (0,1 рад/добу) і менше, ніяких проявів променевої патології виявити не вдається. Про це свідчать результати медичного обстеження великих колективів працівників атомних підприємств і населення, евакуйованого після вибуху сховища радіоактивних відходів у 1957 р. на Південному Уралі, а також населення, яке проживає на забруднених радіонуклідами внаслідок аварії на ЧАЕС територіях України, Білорусі, Росії.

Розглянемо висновки щодо змін в організмі залежно від потужності еквівалентної дози при хронічному опромінюванні, які було зроблено групою лікарів під керівництвом О. К. Гуськової, на основі результатів обстеження 3220 опромінених осіб і 612 осіб, які ніколи не піддавалися опроміненню [13].

За еквівалентної дози випромінювання до 0,15 — 0,3 Зв, або 15 — 30 бер (потужність дози менша ніж 2 * 10^-4 Зв/добу, або 2-Ю"² бер/добу), ніяких відмінностей від контрольної групи не виявлено. Якщо ж потужність еквівалентної дози зростає до 2 * 10^-4 Зв/добу (2 * 10"² бер/добу), а сумарна доза наближається до 0,3 — 0,5 Зв (30—50 бер), то приблизно в 2 рази частіше, ніж у контрольній групі, можуть спостерігатися артеріальна гіпотензія й помірна брадикардія. Частіше, ніж у контролі, і не завжди відповідно до ступеня навантаження спостерігається реакція кровообігу на зміну положення тіла, фізичне навантаження і тепловий вплив, а також на посилену вентиляцію. Мають місце також деякі порушення капілярного кровообігу і потовиділення. Змінюються тип і амплітуда реовазографічних кривих. Отже, при наведених рівнях доз ніяких специфічних для опромінення змін в організмі людини не виявляють, хоча, вірогідно, збільшується кількість осіб із лабільнішою, ніж у людей, що не зазнали опромінення, регуляцією кровообігу. Ці зміни мають пристосувальний характер, чому відповідають нормальні загальне самопочуття і працездатність, а також деякі об'єктивні показники, що виявляють під час обстеження. Усе це дає підставу вважати, що в разі зовнішнього хронічного опромінювання потужність поглиненої дози менша ніж 0,1 — 0,35 Гр/рік (10 — 35 рад/рік) на стан здоров'я людей не впливає.

Починаючи з поглиненої дози 0,7 — 1,5 Гр (70 — 150 рад), при загальному хронічному опромінюванні поступово розвиваються деяке пригнічення секреторних функцій і ферментативної активності секрету травних залоз, зміни моторики шлунка і кишок. Це також реакції невровісцерального характеру, що поряд з іншими змінами вегетативної нервової системи не є характерними тільки для променевого ураження. Такі відхилення добре компенсовані і не супроводжуються будь-якими розладами травлення. Якщо сумарні еквівалентні дози при хронічному опромінюванні перевищують 1,5—4 Зв (150 — 400 бер), розлади нервової регуляції секреції травних залоз змінюються стійким її пригніченням. Спостерігається сухість у горлі внаслідок згасання секреторної діяльності залоз ротової порожнини; виникають вогнищеві субатрофічні процеси у слизових оболонках порожнини рота, шлунка і кишок. Ніяких порушень у загальному обміні речовин, у тому числі пов'язаних із функцією печінки, при дозах, менших ніж 4 Зв (400 бер), у разі хронічного опромінювання виявити не вдається [13].

У діапазоні еквівалентних доз 0,15 — 0,7 Зв (15 — 70 бер) функціональні порушення нервової діяльності мають рефлекторний характер, що часто супроводжується залученням до відповідної реакції інших систем (насамперед серцево-судинної й ендокринної), що відповідають за адаптацію. Всі особи, що зазнали загального хронічного опромінювання в діапазоні потужності поглинених доз 10^-4 — 5 * 10^-4 Гр/добу (0,01—0,05 рад/добу) чи еквівалентних доз 0,05 — 0,15 Зв/рік (5 — 15 бер/рік), залишаються здоровими і працездатними, а частота окремих скарг і відхилень у загальному неврологічному стані є не більшою, ніж у контролі. Ознаки деякої функціональної недостатності нервової діяльності спостерігаються лише при підвищенні потужності еквівалентної дози в разі хронічного опромінювання і досягненні загальної еквівалентної дози до 0,7 — 1,5 Зв (70 — 150 бер).

У великої кількості осіб (понад 1000), які обслуговували експериментальні реактори й зазнавали протягом кількох років опромінювання за потужності поглиненої дози 0,001 —0,01 Гр/рік (0,1 — 1 рад/рік), не було виявлено будь-яких відмінностей від контролю за показниками периферичної крові і порушень у стані кісткового мозку. Деякі зрушення в картині крові зареєстровано лише в частини осіб, що зазнали опромінювання дозою 0,001 Гр/добу (0,1 рад/добу) і більше. Значення таких відхилень від норми не з'ясовано. Багато вчених оцінюють їх як такі, що перебувають у межах звичайної фізіологічної варіабельності. При хронічному опромінюванні за потужності поглиненої дози 0,001 —0,01 Гр/добу (0,1 — 1 рад/добу) іноді виявляють ознаки посилення проліферативної активності клітин кісткового мозку. Можливо, що це також стосується адаптивної відповіді організму на деструкцію найбільш радіочутливих клітин кровотворної тканини, звичайно їй властивої.

Зазначені зрушення у кровотворній тканині стають стійкішими тільки в разі збільшення потужності поглиненої дози при хронічному опромінюванні до 0,01—0,1 Гр/добу (1 —10 рад/добу), а загальної дози — до десятків грей (кількох сотень рад). Це стосується і лімфатичних вузлів, і еритробластичного кровотворення [3].

Таким чином, хронічне опромінювання за потужності поглиненої дози 0,0001 Гр/добу (0,01 рад/добу) протягом кількох років не призводить до будь-яких змін у кровотворній системі, адже кровотворна система належить до систем, у яких зменшення потужності дози опромінення завжди зумовлює переважання відновних процесів, завдяки чому малі відхилення в її функціях відбуваються без віддалених патологічних наслідків.

4.2 Опромінення і репродуктивна функція людини

Хронічний вплив випромінювання на статеві залози відомий в основному за результатами експериментів із різними лабораторними тваринами і значно меншою мірою — зі спостережень за людьми. Результати в обох випадках добре узгоджуються між собою.

Можна вважати, що в людини потужність поглиненої дози випромінювання 0,001 Гр/добу (0,1 рад/добу) через 1—2 роки призводить до зміни формули еякуляту і несталих дегенеративно-дистрофічних явищ у вигляді атрофії яєчок. Сумарна доза досягає в цих випадках 1—2,25 Гр (100 — 225 рад). Якщо потужність дози становить 0,005 — 0,1 Гр/добу (0,5—10 рад/добу), можна очікувати помітного зниження кількості активних сперматозоонів у еякуляті і зменшення маси яєчок, що потім змінюється поступовим відновленням нормального стану статевих залоз. Розвиток стійкої необоротної чоловічої стерильності можливий лише в осіб, що зазнали опромінення на ділянку яєчок (наприклад, під час променевої терапії) унаслідок поглинання дози до 30—40 Гр. Проте, якщо рефлекторні механізми статевого акту в чоловіків цілком сформувалисядо опромінення, вони істотно не порушуються навіть у разі настання променевої стерильності. Причинами настання імпотенції звичайно є загальні гормонально-нервові розлади, що супроводжують хронічне опромінювання. Закономірності ураження і динаміки відновлення сперматогенезу відповідають закономірностям більшої чутливості до опромінення менш зрілих і менш диференційованих клітин органів, що формуються, і тканин [13].

На відміну від сперматогенезу, при оогенезі практично всі яйцеклітини, що містяться в яєчниках жінок, виникають ще в ембріональний період розвитку, а потім лише дозрівають. Тому, починаючи від потужності поглиненої дози випромінювання близько 0,01 Гр/добу (1 рад/добу), відбувається лише зменшення кількості первинних фолікулів яєчника, ступінь якого помітно не прогресує внаслідок щоденного зростання поглиненої дози випромінювання до 0,1 Гр (10 рад). Для виникнення жіночої стерильності сумарна поглинена доза випромінювання для яєчників має бути досить великою — близько 10 Гр (1000 рад). Проте жіноча стерильність набуває необоротного характеру внаслідок загибелі всіх первинних фолікулів, що мають приблизно однакову радіочутливість. Гормональні порушення, що впливають на цикли розвитку первинних фолікулів, можуть спостерігатися вже в разі потужності поглиненої дози випромінювання 0,001—0,01 Гр/добу (0,1 — 1 рад/добу) і сумарної дози у кілька десятих грея (десятків рад). Це, очевидно, майже не впливає на репродуктивну здатність організму жінок. Усі автори, що описують функцію статевого апарату жінок, які зазнали хронічного опромінювання за потужності поглинених доз 0,00001 —0,0001 Гр/добу (0,001—0,01 рад/добу) і сумарних поглинених доз близько 0,4 Гр (40 рад), констатують незначні і порівняно рідкі зміни тривалості менструального циклу без будь-яких істотних відхилень у перебігу вагітностей, пологів і часу настання клімаксу. Стан немовлят у таких матерів також не відрізняється від норми. Це пов'язане як із внутрішньоутробним "добором" ушкоджених яйцеклітин, так і з досить високою їх стійкістю до опромінення порівняно, наприклад, з ембріонами у віці 2—3 місяців.

4.3 Онкогенні наслідки опромінення людини

Розглянемо такі наслідки опромінення, як злоякісні пухлини різного гістогенезу, насамперед лейкоз.

Граничні дози при загальному опроміненні, а також такі, що найчастіше спричинюють лейкоз, дуже близькі за значенням для різних джерел зовнішнього опромінення. Що більша потужність дози, то вища ймовірність розвитку лейкозу. Чітка залежність розвитку лейкозу від потужності дози випромінювання є, таким чином, першою особливістю онкогенної дії випромінювання. У разі загального опромінення розвиток пухлинних процесів в органах кровотворення зумовлений як неспецифічною онкогенною дією йонізуючого випромінювання, пов'язаною зі складними ендокринними перебудовами, так і безпосереднім його впливом на репродукцію клітин крові. Поєднання обох обставин пояснює той факт, що лейкоз спостерігається частіше від інших, спричинених опроміненням злоякісних новоутворень [3].