電離輻射對(duì)人體的損傷機(jī)理及防護(hù)方法研究_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、電離輻射對(duì)人體的損傷機(jī)理及防護(hù)方法研究摘 要:本文針對(duì)核能應(yīng)用、國(guó)防科技等涉核領(lǐng)域工作中,工作人員時(shí)常會(huì)接觸到電離輻射的實(shí)際情況。詳細(xì)論述了電離輻射對(duì)人體的損傷機(jī)理及對(duì)它的防護(hù)方法,有助于廣大工作人員科學(xué)認(rèn)識(shí)電離輻射的危害,掌握防護(hù)方法,從而有效對(duì)它進(jìn)行防護(hù),確保輻射防護(hù)安全。關(guān)鍵詞:電離輻射;外照射;內(nèi)照射;輻射防護(hù)。引言在核能應(yīng)用、國(guó)防科技等涉核領(lǐng)域工作中時(shí)常會(huì)接觸到電離輻射,一些年輕的工作人員對(duì)電離輻射認(rèn)識(shí)不全面,夸大了它對(duì)人體的危害作用,對(duì)它心存畏懼,結(jié)果在工作中畏手畏腳,影響了工作的效率和質(zhì)量。本文針對(duì)這種現(xiàn)實(shí)情況,著重對(duì)電離輻射對(duì)人體的損傷機(jī)理及電離輻射的防護(hù)方法做了詳細(xì)的論述,以

2、使廣大工作人員正確認(rèn)識(shí)電離輻射,消除恐懼心理,并掌握對(duì)它的防護(hù)方法,更好的完成各項(xiàng)工作。1 電離輻射對(duì)人體的損傷作用電離輻射作用于人體,可能造成器官或組織的損傷,因而表現(xiàn)出各種生物效應(yīng)。通常所說的輻射損傷就是指電離輻射所引起的各種生物效應(yīng)的總稱。輻射效應(yīng)出現(xiàn)在受照者本人身上的叫軀體效應(yīng),如放射病,輻射誘發(fā)的癌癥等;出現(xiàn)在受照者后代身上的稱為遺傳效應(yīng)。輻射效應(yīng)分為隨機(jī)效應(yīng)和非隨機(jī)效應(yīng)。隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生不存在劑量的閾值,其發(fā)生的幾率與受照劑量的大小有關(guān),如遺傳效應(yīng)及某些軀體效應(yīng)(即癌癥)。非隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生只有當(dāng)受照劑量超過某一閾值時(shí)才會(huì)發(fā)生,也就是說效應(yīng)的發(fā)生是存在劑量閾值的,其效應(yīng)的嚴(yán)重程度隨受照

3、劑量的大小而異。性細(xì)胞的損傷引起生育力的損害、眼晶體損傷引起的白內(nèi)障等,就是非隨機(jī)效應(yīng)。1.1 軀體效應(yīng)根據(jù)軀體效應(yīng)發(fā)生的早晚,可分為急性效應(yīng)和晚期效應(yīng)。1.1.1 輻射的急性效應(yīng)這是受照者一次或短時(shí)間接受大劑量照射時(shí)所發(fā)生的效應(yīng)。在核能應(yīng)用的正常運(yùn)行過程中,或工作人員在遵守操作規(guī)程的日常工作中,一般不會(huì)發(fā)生這種照射,只是在下述情況下才可能發(fā)生:(1)超臨界事故;(2)違反操作規(guī)程或丟失輻射源的嚴(yán)重事故;(3)核爆炸時(shí),距爆心投影點(diǎn)(空爆)一定距離內(nèi),無屏蔽情況下的照射。1.1.2 輻射的晚期效應(yīng)輻射的晚期效應(yīng)是指受照后數(shù)年所出現(xiàn)的效應(yīng)。當(dāng)受急性照射恢復(fù)后或長(zhǎng)期接受超容許水平的低劑量照射(內(nèi)照

4、射或外照射)時(shí),可能發(fā)生晚期效應(yīng)。晚期效應(yīng)主要指輻射誘發(fā)的癌癥、白血病及壽命縮短等。1.1.2.1 癌癥癌癥是某些組織的惡性過度增長(zhǎng),使患病器官失去功能。癌癥和其他惡性疾病一樣,病因和發(fā)病機(jī)制尚不太明確。無論急性照射還是長(zhǎng)期超容許水平小劑量的內(nèi)、外照射,都可能誘發(fā)癌癥。輻射致癌的發(fā)生率和劑量大小、劑量持續(xù)時(shí)間有關(guān)。1.1.2.2 白血病白血病可看作是造血器官的癌癥。白血病的發(fā)生率也與受照劑量和劑量率有關(guān)。受照者的吸收劑量在1-5戈瑞時(shí),白血病的發(fā)病率與受照劑量成線性關(guān)系。1.1.2.3 輻射致壽命縮短輻射致壽命縮短指的是由輻射而引起的非特異性壽命縮短,即由于受照所致機(jī)體過早衰老和提前死亡,不是

5、指因癌癥等惡性疾患而造成的壽命損失。1.2 遺傳效應(yīng)我們知道生殖細(xì)胞是具有遺傳特性的細(xì)胞核,核內(nèi)有特定數(shù)目的染色體。染色體是生物遺傳、變異的物質(zhì)基礎(chǔ),由蛋白質(zhì)和脫氧核糖核酸所組成。DNA具有修復(fù)損傷和復(fù)制自己的能力,許多決定著遺傳特性的基因定位在DNA分子的不同區(qū)段上。電離輻射的作用,可能造成DNA分子的損傷(如分子單鏈、雙鏈的斷裂或錯(cuò)誤修復(fù))。如果是生殖細(xì)胞中的DNA分子受損傷,并把這種損傷信息傳給后代,后代身上就可能出現(xiàn)某種程度的遺傳疾患。1.3 慢性小劑量照射的特點(diǎn)“小劑量”是指多大的劑量尚無統(tǒng)一明確的規(guī)定。有的指小于1戈瑞的照射,更多的是指最大容許劑量當(dāng)量以下的職業(yè)照射。關(guān)于慢性小劑量

6、照射的生物效應(yīng),曾用流行病學(xué)的方法對(duì)高本底地區(qū)進(jìn)行了遺傳學(xué)調(diào)查。調(diào)查項(xiàng)目包括對(duì)夫婦的懷孕指數(shù)、子女的性比、嬰兒死亡率、多臺(tái)妊娠和人體畸變等。調(diào)查結(jié)果與對(duì)照地區(qū)居民比較,未發(fā)現(xiàn)明顯的差異。在最大容許劑量以下的低劑量、低劑量率照射下,壽命縮短、眼晶體渾濁、生殖力低下等效應(yīng)都可以不予考慮。慢性小劑量照射的生物效應(yīng),有的人認(rèn)為是輻射損傷與機(jī)體的修復(fù)這一矛盾的又統(tǒng)一又斗爭(zhēng)的結(jié)果。例如當(dāng)損傷較輕時(shí),機(jī)體能夠依靠本身的修復(fù)作用而恢復(fù)正常,因此機(jī)體便不會(huì)表現(xiàn)出輻射損傷的癥狀,反之,輻射損傷的癥狀便表現(xiàn)出來。1.4 影響輻射損傷的因素輻射損傷是一個(gè)復(fù)雜的過程,它與許多因素,如輻射敏感性、劑量、劑量率、照射方式、

7、機(jī)體生理狀態(tài)等有關(guān)。1.4.1 輻射敏感性細(xì)胞、組織、器官、機(jī)體或任何有生命物質(zhì)對(duì)輻射損傷作用的相對(duì)敏感程度稱輻射敏感性或放射敏感性。在受照條件嚴(yán)格一致的情況下,機(jī)體不同的器官、組織或全身出現(xiàn)某一效應(yīng)的時(shí)間快、慢及嚴(yán)重程度不同。某種效應(yīng)出現(xiàn)快又相對(duì)嚴(yán)重的可稱之為對(duì)輻射的敏感性高,反之,對(duì)輻射的敏感性低。人體各類細(xì)胞的輻射敏感性是不同的。一般地說,新生而又分裂迅速的細(xì)胞(如血細(xì)胞)輻射敏感性高,肌肉及神經(jīng)細(xì)胞的輻射敏感性最低。細(xì)胞核內(nèi)的染色體對(duì)輻射非常敏感,可通過分析外周血淋巴細(xì)胞染色體的畸變程度,定量地估算機(jī)體受照劑量。在人的個(gè)體發(fā)育的不同階段中,輻射敏感性從幼年、少年、青年至成年依次降低,而

8、胚胎期有個(gè)關(guān)鍵時(shí)期,即受精后約經(jīng)38天,輻射敏感性最高。因此,妊娠早期的婦女,應(yīng)避免腹部受照射,年齡未滿18歲的青少年不應(yīng)參加職業(yè)放射性工作。1.4.2 劑量劑量與輻射效應(yīng)之間有著復(fù)雜的關(guān)系。我們按隨機(jī)性效應(yīng)與非隨機(jī)性效應(yīng)分別進(jìn)行說明。對(duì)于隨機(jī)性效應(yīng),許多資料表明,效應(yīng)與劑量的關(guān)系并非直線關(guān)系,而是呈S型曲線。在此種情況下,把大劑量獲得的資料外推到小劑量時(shí),就可能過高地估計(jì)小劑量的危險(xiǎn)度。對(duì)輻射防護(hù)來說,用這種外推的危險(xiǎn)度來評(píng)價(jià)危險(xiǎn)的上限,是偏安全的。對(duì)于非隨機(jī)性效應(yīng),這如前面所述,它的發(fā)生是有劑量閾值的,受照劑量必須大于閾值劑量,效應(yīng)才會(huì)發(fā)生,而且其嚴(yán)重程度和劑量大小有關(guān)。1.4.3 劑量率

9、由于人體對(duì)輻射損傷有一定的修復(fù)作用,故在受照總劑量相同時(shí),小劑量的分散照射比一次大劑量率的急性照射所造成的輻射損傷要小得多。例如,若一生(50年)全身均勻照射的累積劑量為2Gy,并不會(huì)發(fā)生急性的輻射損傷;如果一次急性照射的劑量為2 Gy,則可能產(chǎn)生嚴(yán)重的軀體效應(yīng),在臨床上表現(xiàn)為急性放射病。因此,進(jìn)行劑量控制時(shí),應(yīng)在盡可能低的劑量率水平下分散進(jìn)行。1.4.4 受照條件受照條件包括照射方式,照射部位及面積等。1.4.4.1 照射方式照射方式分為外照射和內(nèi)照射。在外照射情況下,當(dāng)人體受穿透力強(qiáng)的輻射(X,n)照射一定劑量時(shí),可造成深部組織和器官,如造血器官、生殖器官、胃腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等的輻射損傷

10、。放射性核素進(jìn)入體內(nèi)造成的內(nèi)照射危害,與核素的性質(zhì)、進(jìn)入途徑及在關(guān)鍵器官中的沉積量有關(guān)。例如長(zhǎng)期吸入高濃度的氡及其子體產(chǎn)物可誘發(fā)肺癌。各種不同的輻射按其對(duì)人體的危害作用大小排列如下:外照射:n,X內(nèi)照射:,X1.4.4.2 照射部位輻射效應(yīng)與受照部位有關(guān),受照部位不同,產(chǎn)生的效應(yīng)也不同。例如以6Sv照射全身可引起致死。而同樣的劑量照射手或足,甚至不會(huì)發(fā)生明顯的臨床癥狀。在相同劑量和劑量率照射條件下,不同部位的輻射敏感性的高低依次排列為:腹腔、盆腔、頭部、胸部、四肢。因此,要特別注意腹部的防護(hù)。1.4.4.3 照射面積在相同劑量照射下,受照面積越大,產(chǎn)生的效應(yīng)也越大。以6Sv照射為例,在幾平方厘

11、米的面積上照射,僅引起皮膚暫時(shí)變紅,不會(huì)出現(xiàn)全身癥狀;受照面積增大到幾十平方厘米,就有惡心、頭疼等癥狀出現(xiàn),但經(jīng)過一個(gè)時(shí)期就會(huì)消失;若再增大受照面積,癥狀會(huì)更嚴(yán)重,如受照面積達(dá)到全身的1/3以上,就有致死危險(xiǎn)。因此,應(yīng)盡量避免大劑量的全身照射。當(dāng)然,同時(shí)還與受照部位密切相關(guān),如果受照部位是重要器官所在,即使是小面積的照射也會(huì)造成該器官的嚴(yán)重?fù)p傷。2 電離輻射的防護(hù)方法針對(duì)電離輻射對(duì)人體可能造成的危害,我們應(yīng)采取行之有效的防護(hù)方法,確保工作人員的輻射防護(hù)安全。電離輻射的防護(hù)分為外照射防護(hù)和內(nèi)照射防護(hù)。2.1 外照射防護(hù)的一般方法外照射防護(hù)的目的,在于控制輻射對(duì)人體的照射,使之保持在可以合理做到的

12、最低水平,保障個(gè)人所受的劑量當(dāng)量不超過國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。外照射防護(hù),可采用以下三種方式中的一種或它們的綜合:盡量縮短受照時(shí)間,盡量增大與輻射源的距離,在人和輻射源之間加屏蔽。2.1.1 控制受照時(shí)間我們知道,累積劑量和受照時(shí)間有關(guān),受照時(shí)間按越長(zhǎng),所受累積劑量越大。某些情況下常通過受照時(shí)間的控制,來限制個(gè)人所接受的劑量。在一切接觸致電離輻射的操作中,應(yīng)以盡量縮短受照時(shí)間為原則。2.1.2 增大與輻射源之間的距離增大與輻射源之間的距離可以降低受照劑量。例如操作一個(gè)點(diǎn)源,因受照劑量率與離源的距離平方成反比,距離增加一倍,劑量率減少到原來的四分之一。應(yīng)該注意到,受照劑量率與距離平方成反比的關(guān)系,僅適用

13、于點(diǎn)源。它與輻射源的大小、幾何形狀及離源的相對(duì)距離有關(guān)。例如測(cè)量長(zhǎng)10cm,直徑1cm的均勻柱狀源,當(dāng)距離近時(shí)(22cm-40cm)受照劑量率并不服從與距離平方成反比的關(guān)系。當(dāng)距離增大到1.5m-2m以上時(shí),受照劑量率逐漸接近這一關(guān)系。2.1.3 屏蔽在實(shí)際工作中,由于條件所限,往往單靠縮短接觸時(shí)間和增大距離并不能達(dá)到安全操作的目的。例如室內(nèi)安裝一大型60Co輻照源,離工作人員的最大距離也只有幾米。在工作人員處的劑量率可達(dá)1Gy/s以上,這時(shí)即使在那里停留一秒鐘也是很危險(xiǎn)的。因此,上述兩種方法都不適用,而必須采用屏蔽防護(hù)。屏蔽防護(hù)就是根據(jù)輻射通過物質(zhì)時(shí)被減弱的原理,在人與輻射源之間加一層足夠厚

14、的屏蔽物,把外照射劑量減少到容許水平以下。2.1.3.1 屏蔽方式根據(jù)防護(hù)要求的不同,屏蔽物可以是固定的,也可以是移動(dòng)式的。屬于固定式的屏蔽物是指防護(hù)墻、地板、天花板、防護(hù)門、觀察窗等。屬于移動(dòng)式的如包裝容器、各種結(jié)構(gòu)的手套箱、防護(hù)屏及鉛磚等。2.1.3.2 屏蔽材料用作射線和X射線的屏蔽材料是多種多樣的,如水、土壤、巖石、鐵礦石、混凝土、鐵、鉛、鉛玻璃等。在實(shí)際工作中,必須根據(jù)輻射源的活度、用途和工作性質(zhì)來具體選擇屏蔽材料。2.1.3.3 屏蔽設(shè)計(jì)內(nèi)容屏蔽防護(hù)應(yīng)用極廣,在一切核工程及強(qiáng)源操作中,都要涉及到屏蔽問題。進(jìn)行屏蔽防護(hù)時(shí),要根據(jù)輻射源的種類、活度、用途進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。屏蔽設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括

15、:選擇合適的屏蔽材料、確定屏蔽的結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算屏蔽層的厚度、妥善處理散射和孔道泄露等問題。2.2 內(nèi)照射防護(hù)的一般方法造成內(nèi)照射的原因,通常是因?yàn)槲氡环派湫晕镔|(zhì)污染的空氣、飲用被放射性物質(zhì)污染的水、食入被放射性物質(zhì)污染的食物或者在發(fā)生事故情況下放射性物質(zhì)從傷口進(jìn)入體內(nèi)。內(nèi)照射不同于外照射的顯著特點(diǎn)是,即使停止接觸放射性物質(zhì)以后,已經(jīng)進(jìn)入體內(nèi)的放射性核素,仍將產(chǎn)生照射。特別是有效半衰期很長(zhǎng)的核素如239Pu等,在體內(nèi)排泄極慢。即使攝入量為1/10個(gè)最大容許積存量左右,其約定劑量當(dāng)量也是很大的。因此,內(nèi)照射防護(hù)的基本原則是采取各種措施,盡可能地隔斷放射性物質(zhì)進(jìn)入人體內(nèi)的各種途徑,在“可以合理做到

16、”的限度內(nèi),使攝入量減少到容許標(biāo)準(zhǔn)以下盡量低的水平。下面介紹內(nèi)照射防護(hù)應(yīng)采取的基本措施。2.2.1 防止放射性物質(zhì)經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)放射性粉塵或放射性氣體逸入空間,可能造成工作場(chǎng)所空氣的嚴(yán)重污染,這是造成放射性物質(zhì)經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)的主要途徑,其基本的防護(hù)措施是:2.2.1.1 空氣凈化空氣凈化就是通過空氣過濾、除塵等方法,盡量降低空氣中放射性粉塵或放射性氣溶膠的濃度。2.2.1.2 稀釋稀釋就是不斷地排出被污染的空氣并換以清潔的空氣,換氣次數(shù)視空氣被污染的水平而定。為防止環(huán)境放射性污染,被排出的污染空氣一般應(yīng)經(jīng)過濾器過濾。2.2.1.3 密封包容密封包容就是把可能成為污染源的放射性物質(zhì)存放在密閉

17、的容器中或者在密閉的手套箱或熱室中進(jìn)行操作,使之與工作場(chǎng)所的空氣隔絕。2.2.1.4 個(gè)人防護(hù)個(gè)人防護(hù),就是工作人員佩戴高效率的防護(hù)口罩、采用隔絕式或活性炭過濾式防護(hù)面具。當(dāng)空氣污染嚴(yán)重時(shí),工作人員可戴頭盔或穿氣衣作業(yè)。2.2.2 防止放射性物質(zhì)經(jīng)口進(jìn)入體內(nèi)通常情況下,食品被放射性物質(zhì)污染較為少見。極個(gè)別情況下,工作人員可能經(jīng)被污染的手接觸食物而將放射性物質(zhì)轉(zhuǎn)移至體內(nèi)。因此,防止放射性物質(zhì)經(jīng)口進(jìn)入體內(nèi),主要是防止衣物和水源污染。2.2.3 建立內(nèi)照射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)工作環(huán)境和周圍環(huán)境中的空氣、水源、有代表性的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作中出現(xiàn)的問題,改進(jìn)防護(hù)措施。在必要的情況下,應(yīng)對(duì)某些工作人員的排泄物進(jìn)行定期檢查或用全身計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢

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