CC BY
4
сельскохозяйственных работ, следует сделать вывод о соизмеримости влияния обоих факторов на степень вторичного загрязнения дезактивированных населенных пунктов. Эти результаты хорошо согласуются с данными литературы [1—2] и »■ приведенными выше данными, полученными в са-мом населенном пункте Ясени.
Следует отметить, что экспериментальные исследования проводили в условиях отсутствия атмосферных осадков при низкой влажности воздуха и почвы, т. е. в условиях, способствующих пылеобразованию при техногенном воздействии на почвенный покров.
Таким образом, оценка максимального годового пылепереноса — 750 Бк-(м2-год) 1—показывает, что влияние природных факторов и техногенного воздействия на почвенный покров, в том числе ведение сельскохозяйственных работ, не оказывает сколь-нибудь значимого влияния на
возможное вторичное радиоактивное загрязнение дезактивированных населенных пунктов, расположенных на территории с плотностью загрязнения по 137С5 до 2 МБк-м 2.
Однако следует отметить, что в экстремальных ситуациях — при ураганах, пылевых бурях, лесных пожарах и т. п. ветровой перенос радиоактивных веществ может оказать существенное влияние на вторичное загрязнение территории и это требует дополнительного самостоятельного изучения.
Литература
1. Гусев Н. Г., Беляев В. А. Радиоактивные выбросы в биосфере: Справочник,— М., 1986.
2. Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред / Израэль Ю. А., Вакуловский С. М., Ветров В. А. и др.— Л., 1990.
Поступила 27.05.92
Гигиена физических факторов
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1993 УДК 617.7-057-02: [613.648:615.849.191-07
А. Д. Климов, Г. И. Желтое, В. И. Могутов, В. Н. Стиксова, Е. В. Толстикова, В. П. Соловьев
АНАЛИЗ ПОВРЕЖДЕНИЙ ГЛАЗ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ С ЦЕЛЬЮ ОБОСНОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МЕЖВИДОВОЙ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ
Институт биофизики Минздрава РФ, Москва
Проблема гигиенического нормирования лазерного излучения (ЛИ) является весьма значимой на современном этапе, поскольку использование излучения этого вида в ближайшие десятилетия рассматривается как одна из основных перспектив развития технологических процессов в разных отраслях промышленности.
Обеспечение безопасных условий труда при работе с лазерным излучением базируется на гигиенических исследованиях по установлению предельно допустимых уровней (ПДУ), которые системно выполняются в нашей стране и за рубежом с начала 60-х годов и продолжаются в настоящее время с учетом параметров вновь разрабатываемых лазеров.
Сложным, но необходимым этапом исследований является установление количественных соотношений повреждающего действия ЛИ на глаза человека и лабораторных животных, т. е. опреде-^ ление коэффициента межвидовой экстраполяции (КМЭ).
Воздействие ЛИ на глаза человека оценивали по его лечебному применению, наблюдениям за людьми, получившими повреждение глаз в результате случайных попаданий, по исследованиям на глазах добровольцев (лиц, глаза которых * подлежали удалению по тем или иным медицинским показаниям). В отношении пороговых воздействий на глаз человека его устойчивость,
по данным ряда авторов [1, 8, 12, 13, 16], расценивается в 4—40 раз выше, чем экспериментальных животных.
Цель данной работы — обоснование коэффициента межвидовой экстраполяции по результатам сопоставления клинической картины повреждения глаза человека (несчастные случаи) и глаз лабораторных животных — кроликов и обезьян (экспериментальные данные).
Воздействие ЛИ на глаз характеризуется степенью тяжести повреждения — клинической картиной, морфологическими и функциональными изменениями. В случае воздействия на человека, как правило, отсутствуют данные о морфологических изменениях, а при воздействии на животных — о функциональных. При определении значения КМЭ в качестве критерия равнозначности воздействия используется клиническая картина очага повреждения, а сравнение производится по энергии излучения при равных или очень близких условиях воздействия.
При оценке результатов работ [1,8, 12, 13, 16] необходимо принимать во внимание, что эти данные получены, как правило, у пожилых людей при проведении лечебных процедур или в наблюдениях на добровольцах. Известно, что с возрастом происходят существенные сдвиги в устойчивости человека к воздействию излучения [3], а нарушение ясного видения вследствие возрастного изменения аккомодации приводит к увеличению
Пороговый уровень энергии одиночного импульса ЛИ (офтальмоскопический контроль через 1 ч после воздействия)
Объект Длительность импульса, НС ЕДзо. Дж Источник информации
Кролик 50 1,5- Ю-4 [2,5|
Обезьяна 10 1,64-Ю-4 [9]
10—15 1,4-10—• (14]
20 2,8-Ю-4 [13]
20 1,05-Ю-4 И]
20 0,99-10—' [П]
15—30 2,27-10—4 16]
30 3,26-Ю-4 [6, 14]
30 2,75-10—» [8(
100 1,9-Ю-4 [14]
размеров пятна излучения на глазном дне, что может весьма существенно повысить пороговый уровень энергии излучения.
ПДУ ЛИ должны обеспечивать в первую очередь безопасность персонала, обслуживающего лазерные установки, т. е., как правило, молодых людей с нормальным состоянием органа зрения, и вследствие этого при определении ПДУ рассматриваться наихудшие для человека условия, даже если вероятность их реализации достаточно мала. С этой точки зрения использование данных, полученных на больных глазах пожилых людей, если и целесообразно, то недостаточно надежно.
Наиболее точная информация может быть получена путем анализа несчастных случаев, при которых повреждения глаз близки к пороговым. Однако описанные в литературе несчастные случаи соответствуют, как правило, повреждениям глазного дна, существенно превышающим по тяжести пороговые. Тем не менее те из случаев, для которых была проведена корректная реконструкция условий и тщательно измерены параметры излучения, позволяют получить достаточно точную информацию о пороговых уровнях ЛИ для глаз человека и, следовательно, могут быть использованы для определения значения КМЭ.
Больше половины известных из литературы несчастных случаев, связанных с повреждением лазерным излучением глазного дна, произошло при воздействии излучения с длиной волны 1,064 мкм и длительностью импульса в нано-секундном интервале, поэтому анализ проводится нами прежде всего для ЛИ с указанными параметрами: длина волны 1,064 мкм, длительность импульса 10—100 не.
В таблице представлены результаты исследований, выполненных по единой методике [2, 4—6, 8, 9, 11, 13, 14], что позволяет скомпенсировать влияние на величину пороговой энергии излучения (ЕД50) таких факторов, как разброс значений параметров глаз в ограниченных группах экспериментальных животных, дефекты оптики глаза отдельного животного, индивидуальные особенности зрения экспериментатора, оценивающего наличие пороговых изменений, погрешности измерительной аппаратуры и т. д.
Анализ данных, представленных в таблице, показывает:
в рассматриваемом интервале длительностей импульсов (10—100 не) нет какой-либо чет-
кой зависимости порогового значения энергии излучения ЕД50 от длительности;
средние значения пороговых уровней ЕД50 для глаз кроликов и обезьян практически совпадают;
среднее значение ЕД50 для глаз лабораторных животных составляет 2,0-10~4±0,7-10 Дж.
При несчастных случаях чаще всего имеет место воздействие не одиночного импульса, а серии импульсов; повреждения, как правило, превышают по своей тяжести пороговые (имеют вид кровоизлияний от подсетчатого до прорыва в стекловидное тело) и локализуются в основном за пределами макулы. При сопоставлении пороговых значений энергии ЛИ для глаз человека и животных с целью определения значения КМЭ различия в условиях воздействия учитываем через коэффициенты, выведенные на основании собственных исследований и анализа данных литературы [6].
При воздействии серии из N1- импульсов, следующих с частотой от 10 до 100 Гц, изменение порогового уровня энергии каждого импульса учитывается коэффициентом Кр=М~'/а.
Коэффициент, учитывающий тяжесть повреждения, соответствующую появлению с вероятностью 50 % подсетчаточного кровоизлияния, М„=2,2.
Отношение энергии, вызывающей с вероятностью 50 % появление очага в виде подсетчаточного кровоизлияния в зоне за пределам^ макулы, к соответствующей энергии для макулы 2П= 1,24.
Отношение энергии, вызывающей с вероятностью 50 % появление в макуле очага в виде кровоизлияния в стекловидное тело, к энергии, вызывающей подсетчаточное кровоизлияние, Ь= 1,35.
Отношение энергии, вызывающей с вероятностью 50 % появление кровоизлияния в стекловидное тело в зоне за пределами макулы, к соответствующей энергии для макулы 2СТ=2,87.
Используя эти 5 коэффициентов, проанализируем те несчастные случаи, для которых есть достаточно полная информация.
Случай 1 [15]. В глаз женщины (возраст 26 лет) попал зеркально отраженный импульс излучения с энергией Е=4,4-10~4 Дж длительностью 100 не. Через 24 ч после воздействия в макуле наблюдалось маленькое круглое пятно, через 4 года в пораженной зоне имела место слабая пигментация. Повреждение по своему характеру очень близко к пороговому, поэтому энергию Е=4,4-10 4 Дж можно рассматривать как пороговый уровень. Следовательно, устойчивость глаза этой женщины в 2,2 раза выше средней устойчивости глаз экспериментальных животных.
Случай 2 — собственные данные. Мужчина (26 лет) посмотрел в пучок излучения лазера, генерирующего импульсы с частотой 25 Гц длительностью 30 не. Последующие измерения показали, что каждый импульс входившего в глаз излучения имел энергию Е=5-10~4 Дж. Продолжительность воздействия принимаем равной времени мигательного рефлекса (0,15 с). При этом в глаз попадает 4 импульса, что совпадает с ощущениями пострадавшего. На 11-е сутки в ма-кулярной области наблюдалось большое прере-
тинальное кровоизлияние (около 1,4 мм) в стадии рассасывания, т. е. по своей тяжести повреждение находилось между подсетчаточным кровоизлиянием и кровоизлиянием в стекловидное
Е
^ тело. Можем считать, что Еп0„^ ¡?—п-=3,бХ
%. X Ю-4 Дж. Следовательно, устойчивость глаза этого человека превышает среднюю устойчивость глаз лабораторных животных менее чем в 1,8 раза.
Случай 3 [7]. 27-летний мужчина посмотрел в прямой пучок излучения с параметрами: длительность импульса 20 не, частота повторения 10 Гц, энергия в импульсе Ю-3 Дж. При осмотре через 1 день выявлена зона размером около 1,4 мм с частично коагулированной кровью под сетчаткой, в носовой части фовеа имелся крошечный некроз сетчатки. В этом случае Кр=
=2~1/3=0,794; Епор= -¡^ =5,7. Ю"4 Дж. Следовательно, глаза этого человека устойчивее к воздействию ЛИ по сравнению с глазами лабора-торных животных не более чем в 2,8 раза.
Случай 4 [10]. Мужчина (21 год) подвергся воздействию излучения перемещающегося лазера с параметрами: длительность импульса 20 не, частота повторения 10 Гц, энергия в импульсе, вошедшем в глаз, Е= 1,5-Ю-3 Дж. При осмотре глаза в этот .день выявлено 3 очага за пределами макулы — выше и к носу от фовеа, один из которых имел кровоизлияние в стекловидное тело, а два других — подсетчаточное кровоизлияние. Очаги располагались достаточно далеко друг от друга, что позволяет рассматривать каждый из них как результат воздействия одного импульса на зону вне макулы. Исходя из образования очагов в виде подсет-чаточного кровоизлияния, имеем, что Е„ор=
Е _4
= тт—у-=5,5 ■ 10 Дж, и глаз пострадавшего
% устойчивее глаз лабораторных животных не более чем в 2,8 раза. Исходя же из появления очага в виде кровоизлияния в стекловидное те-
Е 4
ло, получаем, что Епор= м , 7 =1,8-10 Дж,
и устойчивость глаз этого человека даже меньше, чем у животных.
В литературе имеется еще ряд сообщений о несчастных случаях с достаточно полным объемом информации, но тяжесть повреждений тканей
глазного дна в них существенно превышала рассмотренные, поэтому использованные в данном анализе коэффициенты к ним не применимы.
Таким образом, устойчивость глаз людей в возрасте 21—27 лет к пороговому воздействию лазерного излучения с длиной волны 1,064 мкм и длительность импульса 10—100 не по наиболее жестким оценкам не более чем в 2,8 раза превышает среднюю устойчивость глаз кроликов и обезьян. В среднем это превышение составляет 2,1 раза при среднем статистическом отклонении ±0,7. Эту величину можно рассматривать как максимальное значение КМЭ при определении ПДУ лазерного излучения по данным экспериментальных исследований на лабораторных животных.
Литература
1. Авдеев П. С., Бе резин Ю. Д., Волков В. В., Гуда-ковский Ю. П. // Изв. АН СССР. Сер. физ.— 1982.— Т. 46, № 10.— С. 2048 -2050.
2. Березин Ю. Д., Гудаковский Ю. П., Комягин К. Г. и др. // Импульсная фотометрия.— Л., 1978.— Вып. 5.— С. 37 41
3. Линник J1. А., Желтое Г. И., Глазков В. Н. и др. // Офтальмол. жури,— 1988,—№ 6.—С. 356—358.
4. Слайни Д. X. // Квантовая электроника,— 1981.— Т. 8, № 12,- С. 2640-2649.
5. Экспериментальное обоснование предельно допустимых уровней прямого импульсного лазерного излучения для органа зрения: Метод, рекомендации.— Л., 1988.
6. Allen R. G.. Blankenstein М. /Vf., Zuclich J. II International Symposium on Laser Biological Effects and Exposure Limits, 1-st.—Paris, 1986,—P. 121 — 125.
7. Boldrey E. £., Little H. L.. Flocks M. et al. // Ophthalmology.— 1981.—Vol. 88, N 2,—P. 101—107.
8. Carpenter J. A., Lehmiller D. G„ Tredici T. G. Ц Arch, environ. Hlth.- 1970. Vol. 20, N 2,— P. 171-176.
9. Ebbers R. W., Dunsky J. G. // Aerospace Med.-1973,—Vol. 44. N 3.— P. 317—318.
10. Keller J. В., Stuck В. E. Ц International Conference on Biological Effects of Large Doze lonzing and Nonionizing Radiation: Abstracts.—Hangzhou, 1988.—P. 71.
11 Lund D. J., Beatrice E. W. // Hlth Phys.—1989,— Vol. 56, N 5.— P. 631-636.
12. Powell С. H., Bell H. I., Rose V. I. et al. // Amer. industr. Hyg. Ass. J.— 1970.—Vol. 31, N 4.— P. 485-491.
13. Vassiliadis A., Zweng H. C.. Repers N. A. et al. // Arch, environ. Hlth.- 1970,- Vol. 20, N 2 - P. 161-170.
14. Wolbarscht M. L., Allen R. G. // Appl. Optivs.— 1986,- Vol. 25, N 10,- P. 1533.
15. Yunyuan S. // International Conference on Biological Effects of Large Doze Lionizing and Non-ionizing Radiation: Abstracts.— Hangzhow, 1988.— P. 149.
16. Zweng H. С. Ц Arch. Ophthal.— 1967,- Vol. 78, N 5,— P. 596—599.
Поступила II. 11.91
