Ультрафиолетовое излучение и его действие

на организм

УФИ - электромагнитные колебания с длиной волны 200-400 нм. Воздействие УФ радиации подвергаются рабочие, занятые газовой и электрической сваркой, кинооператоры и артисты во время съемок, медперсонал физиотерапевтических кабинетов и др.

По биологическому эффекту выделяют три области УФИ: УФА - 400-315 нм, отличается сравнительно слабым биологическим действием;

УФВ - с длиной волны 315-280 нм, обладает выраженным загарным и антирахитическим действием; УФС - 280-200 нм, активно действует на тканевые белки и липиды, обладая выраженным бактерицидным действием.

УФИ, составляющие 5 % плотности потока солнечного излучения, – жизненно необходимый фактор, оказывающий стимулирующее действие на организм. УФИ может снижать чувствительность к некоторым вредным факторам вследствие усиления окислительных процессов и более быстрого выведения вредных веществ из организма (Mn, Hg, Pb). Оптимальные дозы УФИ активизируют деятельность сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыхания, улучшают кроветворение.

Искусственная УФ радиация по сравнению с естественной биологически более активная, так как солнечное излучение, доходящее до земной поверхности, фактически обрывается на длине волны 290 нм.

Наиболее уязвимы для УФО глаза. К острым поражениям глаз относятся фотоофтальмии. При этом через 5-6 часов после воздействия у пострадавших отмечается сильное раздражение конъюктивы с обильным слезотечением и резко выраженной светобоязнью, а также поражение роговицы, сопровождаемое появлением мелких поверхностных пузырьков. Обычно продолжительность данного заболевания не превышает 1-2 суток. Нередко наблюдается покраснение лица и век. К хроническим заболеваниям относят хронический конъюктивит, блефарит, катаракта. Роговица наиболее чувствительна к излучениям с длиной волны 270-280 нм, хрусталик к излучениям в диапазоне 295-320 нм. Не исключена возможность поражения сетчатки.

Резко выраженные воздействия УФ лучей на кожу могут вызвать дерматиты с диффузной экземой, отечностью, жжением, зудом.

После интенсивного облучения развивается гиперпигментация и шелушение кожи. Длительное действие УФ лучей приводит к «старению» кожи, атрофии эпидермиса, возможно образование злокачественных новообразований.

Вместе с тем УФ радиация оказывает влияние на ЦНС, результатом чего являются такие общетоксические симптомы, как головная боль, головокружение, высокая температура, ощущение разбитости, нервное возбуждение и другие проявления. При повторном воздействии УФИ имеет место функциональная кумуляция.

При совместном действии УФИ и вредных веществ возникает фотосенсебилизация - повышенная чувствительность к свету с развитием фототоксических и фотоаллергических реакций. Фотоаллергия проявляется в виде экземы и узелковой сыпи на коже и слизистых оболочках. Фотоаллергия сопровождается стойким ростом чувствительности к УФО, даже в отсутствии сенсебилизатора.

Гигиеническое нормирование УФИ в производственных помещениях осуществляется по СН № 4557/88, который устанавливает допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волны при условии защиты органов зрения и кожи.

Допустимая интенсивность УФО работающих при незащищенных участках поверхности кожи не более 0,2 м² при общей продолжительности воздействия излучения 50 % смены и длительность однократного облучения свыше 5 мин. и больше не должно превышать 10 Вт/м² - для области УФА, 0,01 Вт/м² - для УФВ. Излучение в области УФС при указанной продолжительности не допускается.

Основное значение в системе профилактических мероприятий имеет индивидуальное защитное приспособление типа очков, щитков и шлемов, снабженных специальными темными стеклами. Большое значение имеет также применение сварочных автоматов, отдельных изолированных кабин при проведении стационарных сварочных работ и передвижных ширм при отсутствии у сварщика постоянного рабочего места. В самих же помещениях, где повседневно проходит электросварка, и на киностудиях рекомендуется окрашивать стены и потолки красками, поглощающими УФ радиацию, что предупреждает ее отражение.

4.5. ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Лазерное излучение представляет собой особый вид электромагнитного излучения с длиной волны 0,1-1000 мкм.

В соответствии с биологическим действием диапазон ЛИ может быть разбит на ряд областей: 0,2-0,4 мкм - УФ область; 0,4-0,7 мкм -видимая; 0,75-1,4 мкм - ближняя инфракрасная; свыше 1,4 мкм - дальняя инфракрасная. Чаще всего применяют лазеры с длинами волн 0,34; 0,49-0,51; 0,53; 0,694; 1,06 и 10,6 мкм.

Особенности ЛИ: монохроматичность, когерентность, высокая степень направленности. Следует различать прямое, отраженное и рассеянное ЛИ.

При воздействии на организм данный вид радиации обусловливает смешанный термический и механический эффект, вызывающий разрыв тканей и изменение их генетических, ферментативных и других свойств. К критическим органам, подвергающимся наибольшей опасности при этом воздействии, относится глаз. Степень повреждения глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки до полной потери зрения.

Видимые и ближние инфракрасные лучи проходят через глаз почти без потерь. Преломляясь в элементах оптической системы глаза (роговице, хрусталике, стекловидном теле), эти лучи фокусируются на сетчатке, поэтому на поверхности сетчатки плотность энергии излучения больше, чем в луче падающем на глаз (до 6 · 10⁴ раз).

Повреждения сетчатки делятся на временные нарушения (ослепление от высокой яркости световой вспышки) и нарушения, сопровождающиеся разрушением сетчатки в форме термического ожога с необратимыми повреждениями или в виде «взрыва» зерен пигмента меланина.

Степень повреждения радужной оболочки ЛИ в значительной мере зависит от ее окраски. Зеленые и голубые глаза значительно уязвимей, чем карие. Длительное облучение глаз в диапазоне ближнего ЛИ может привести к помутнению хрусталика.

Ультрафиолетовое и дальнее инфракрасное излучения проникают в глаз не фокусируясь. Они поглощаются в элементах оптической системы глаза. Но поскольку роговая оболочка, хрусталик и стекловидное тело содержат большое количество жидкости, они обладают повышенной поглощающей способностью к подобным излучениям. Вследствие этого повреждения могут наступить при сравнительно небольших интенсивностях. При воздействии излучения с длиной волны 200-400 нм развивается кератит. Излучения с длиной волны, равной 320 нм почти полностью поглощаются в роговице и в передней камере глаза и с 320-390 нм в хрусталике.

Повреждение кожи может быть вызвано ЛИ любой длины волны в диапазоне от 180 до 100000 нм. При непрерывном излучении преобладают тепловые эффекты, в результате чего сворачивается белок, а при больших интенсивностях испаряется биоткань. Изменения кожи имеют различную степень - от легкой эритемы до поверхностного обугливания. Особенно значительные повреждения наблюдаются на пигментированных участках (на родимых пятнах, в местах с сильным загаром или на коже, обладающей естественным темным цветом).

ЛИ дальней инфракрасной области проникает через ткань тела на значительную глубину, поражая внутренние органы.

Импульсный режим воздействия ЛИ вызывает повреждения внутренних органов, возможны внутричерепные и внутримозговые кровоизлияния. Длительное хроническое воздействие диффузно отраженного ЛИ вызывает неспецифические, преимущественно вегетативно-сосудистые нарушения; функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции.

При нормировании ЛИ устанавливают ПДУ для однократного и хронического облучения для трех диапазонов волн: 180-300 нм; 380-1400 нм; 1400-100000 нм. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н и облученность Е.

Гигиеническая регламентация ЛИ производиться по СН 5804-91. ПДУ ЛИ существенно различаются в зависимости от длины волны, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов.

Установлены раздельные ПДУ при воздействии на глаза и кожу.

4.6. ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ

ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Свойства атомов испускать излучение называется радиоактивностью. В зависимости от места расположения источника радиоактивности различают внешнее и внутреннее облучение человека.

Биологическая опасность внешнего облучения определяется видом энергии излучения, активностью источника излучения, расстоянием до источника, продолжительностью облучения.

Наибольшую опасность при внешнем облучении представляет γ- и нейтронное излучение, то есть излучения, обладающие высокой проникающей способностью. Внешнему облучению может подвергаться весь организм (общее облучение) или отдельные органы (локальное облучение).

Внутреннее облучение определяется радиоактивными веществами, проникающими внутрь организма человека. Радиоактивные вещества попадают в организм с вдыхаемым воздухом, продуктами питания, водой, через кожу.

Организм человека не имеет органов чувств (или они нам пока не известны), которые способны информировать о воздействии радиации.

С увеличением энергии ионизирующих излучений их биологическое действие на организм человека возрастает. Сравнение биологических эффектов от воздействия на человека одинаковых доз излучения при остром и хроническом облучении показало, что поражающее действие радиации в первом случае значительно выше, чем во втором.

Действие радиации на живой организм представляет собой комплекс многих взаимосвязанных процессов разной интенсивности и продолжительности. Это физико-химические, химические и биологические процессы, каждый из которых характеризуется определенным типом взаимодействия излучения с веществом и продуктами этого взаимодействия.

Биологическое действие радиации на живой организм начинается на клеточном уровне. Клетка животного состоит из клеточной мембраны, окружающей цитоплазму, в которой заключено более плотное ядро. Цитоплазма состоит из органических соединений биологического характера, образующих пространственную решетку, ячейки которой заполнены водой с растворенными в ней солями и относительно малыми молекулами липидов. Ядро считается наиболее чувствительной жизненно важной частью клетки, а основными его структурными элементами являются хромосомы. В основе строения хромосом находится молекула ДНК, в которой заключена наследственная информация организма. Отдельные участки ДНК, ответственные за оформление определенного элементарного признака, называются генами. Гены расположены в хромосомах в строго определенном порядке, и любому организму соответствует определенный набор хромосом в любой клетке. У человека любая клетка содержит 23 пары хромосом. При делении клетки хромосомы удваиваются и в определенном порядке располагаются в дочерних клетках.

Ионизирующее излучение вызывает повреждение хромосом (хромосомные аберрации), что приводит к соединению разорванных концов в новое сочетание. Это вызывает изменение аппарата дочерних клеток, неодинаковых с исходными. Если стойкие хромосомные аберрации происходят в половых клетках, то это ведет к мутациям, то есть появлению у облученных особей потомства с другими признаками. Мутации полезны, когда они приводят к повышению жизнестойкости организма, и вредны, когда они проявляются в виде различных врожденных пороков. Практика показывает, что при действии ионизирующих излучений вероятность возникновения полезных мутаций мала.

Необходимо отметить, что обнаружены непрерывно действующие в любой клетке процессы исправления химических повреждений в молекулах ДНК. ДНК достаточно устойчива по отношению к разрывам, вызываемым радиацией. Необходимо провести 7 разрушений структуры ДНК, чтобы произошла мутация. Это указывает на высокую прочность генов.

Разрушение жизненно важных для организма молекул возможно не только при прямом их разрушении ионизирующим излучением, но и при косвенном действии, когда сама молекула не поглощает непосредственно энергию излучения, а получает ее от другой молекулы (растворителя), которая первоначально поглотила эту энергию. В этом случае радиационный эффект обусловлен вторичным влиянием продуктов радиолиза (разложения) растворителя на молекулы ДНК. Этот механизм объясняет теория радикалов. Повторяющиеся прямые попадания ионизирующих частиц в молекулу ДНК могут вызвать ее распад. Однако вероятность такого попадания меньше, чем попаданий в клетки воды, которая служит основным растворителем. Поэтому радиолиз воды (H₂O → H⁺ + OH^–) с последующим образованием молекулярного водорода и перекиси водорода, имеет первостепенное значение в радиобиологических процессах. Наличие в системе кислорода усиливает эти процессы. Главную роль в развитии биологических изменений играют ионы и радикалы, которые образуются в воде вдоль траектории движения ионизирующих частиц.

Высокая способность радикалов вступать в химические реакции обусловливает процессы их взаимодействия с биологически важными молекулами, находящимися непосредственно вблизи от них. В таких реакциях разрушаются структуры биологических веществ, а это в свою очередь приводит к изменениям биологических процессов, включая процессы образования новых клеток.

Когда мутация возникает в клетке, она распространяется на все клетки нового организма, которые образовались путем деления. Помимо генетическихэффектов, которые могут сказываться на последующих поколениях (врожденные уродства), наблюдаются и так называемые соматические эффекты, которые опасны не только для самого данного организма, но и его потомства. Соматическая мутация распространяется только на определенный круг клеток, образовавшихся путем обычного деления из первичной клетки, претерпевшей мутацию.

Соматические повреждения являются результатом воздействия излучения на коллективы клеток, образующие определенные органы или ткани. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, в котором собственно и проявляется их жизнь, а достаточно сильное излучение убивает клетки. Разрушительное действие излучения особенно заметно проявляется в молодых тканях.

К соматическим эффектам относят локальное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз, повреждение половых органов (кратковременная или постоянная стерилизация) и др.

Генетические эффекты обнаружить трудно, так как они действуют на малое число клеток и имеют длительный скрытый период.

Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутации не происходит. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой независимо от того, получена она за 1 сутки или 50 лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового предела. Генетические эффекты определяются только коллективной дозой, а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически не предсказуемо.

Соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы: при меньших дозах повреждения организма не происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических – организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы.

Общая классификация радиоактивных элементов по группам радиотоксичности приведена в табл. 15

излучения?