Bezpieczniej w nowoczesnym

Najważniejszym organem obrony cywilnej w przypadku zdarzeń chemiczno-ekologicznych w Polsce jest Państwowa Straż Pożarna. Formacja ta w ostatnich latach dokonała szeregu zmian w umundurowaniu specjalnym zastępując je nowocześniejszym  i bardziej ergonomicznym- koloru piaskowego. Czy materiał, z którego jest wykonane, ma większą odporność i stanowi ochronę przed substancjami radiacyjnymi? Czy przy projektowaniu nowych ubrań specjalnych aspekt ochrony ratownika przed zagrożeniami tego rodzaju był brany pod uwagę?

Promieniowanie jonizujące jest zjawiskiem fizycznym, które swoje działanie opiera na strumieniu cząstek lub fal wysyłanych przez ciało. Możemy podzielić je na alfa (α), beta (β) oraz gamma (γ), z czego wszystkie z nich możemy przydzielić do dwóch grup, pochodzenia naturalnego i sztucznego (antropogenicznego). Wszystkie organizmy występujące na Ziemi są poddawane działaniu promieniowania jonizującego, które może pochodzić z otaczającej nas atmosfery czy też naturalnie występujących izotopów. Każdy człowiek ze źródłem promieniowania antropogenicznego może się spotkać w dziale medycznym, głównie podczas różnorakich badań, takich jak rezonanse czy prześwietlenia.  

Najgroźniejsze jest promieniowanie typu γ, gdyż tylko ono może zachować swoje właściwości jonizacyjne, przechodząc przez inne ciała i materiały w przestrzeni. Ważnym parametrem w ochronie radiologicznej przed promieniowaniem jonizującym jest czas oraz odległość osoby poszkodowanej od źródła. Im mniejsza odległość i krótszy czas kontaktu ze źródłem, tym mniejsze prawdopodobieństwo napromieniowania i wystąpienia chorób popromiennych.

Wpływ promieniowania na organizm człowieka

Narażenie ratowników podczas prowadzenia działań ratowniczo-gaśniczych można rozpatrzeć w kilku sytuacjach. Najgroźniejszą sytuacją jest narażenie awaryjne podczas zdarzeń, które wymagają niezwłocznej i szybkiej reakcji odpowiednich służb przeszkolonych w zakresie ochrony radiologicznej. Mogą to być awarie elektrowni czy też  magazynów, w których występują materiały promieniotwórcze.

Drugi typ to zdarzenia wynikające z planowanego wprowadzenia źródła promieniowania w celach leczniczych lub diagnostyce medycznej. Dotychczas w tym obszarze wykorzystywany był kobalt-60 oraz cez-137. Z racji zagrożeń związanych z przechowywaniem tych materiałów, a także ze względu na konieczność uniknięcia silnego napromieniowania otoczenia odchodzi się od stosowania bezpośrednio pierwiastków promieniotwórczych. W ostatniej dekadzie, a w szczególności od 2019 r., kiedy to świat zaczął się zmagać z pandemią SARS-CoV-2, do celów medycznych częściej stosuje się bezpieczniejsze urządzenia zwane akceleratorami promieniowania beta (β), które za pomocą energii elektrycznej wzbudzają wysokoenergetyczne elektrony.

Ostatnim przypadkiem, w którym występuje ryzyko napromieniowania, jest narażenie stanowiskowe – w miejscu pracy czy też spowodowane naturalnym promieniowaniem środowiskowym.

Ratownik podczas działań ratowniczo-gaśniczych może być narażony na ekspozycję zewnętrzną oraz wewnętrzną. Pierwsza z nich spowodowana jest osadzaniem się wszelkiego materiału radiacyjnego w postaci kurzu, pyłu czy też aerozolu na skórze osoby poszkodowanej. Ekspozycja zewnętrzna doprowadza najczęściej do przedostania się cząstek jonizujących do wnętrza organizmu, powodując tym samym ekspozycję wewnętrzną.

Należy wspomnieć także o niezwykle ważnym parametrze – czasie ekspozycji. To od niego zależą skutki popromienne u osoby poszkodowanej – mogą wystąpić od razu po kontakcie z materiałem radiacyjnym lub objawić się nawet po kilkunastu latach od zetknięcia z nim.

Skutki napromieniowania organizmu człowieka dzieli się na cztery fazy:

• Faza wstępna – dochodzi do niej w ciągu 48 godz. od momentu ekspozycji na promieniowanie jonizujące. Charakteryzuje się wystąpieniem ogólnoustrojowych objawów, takich jak nudności, wymioty, biegunka, ból i zawroty głowy. Moment wystąpienia tych objawów oraz czas ich utrzymywania się zależy od wielkości pochłoniętej dawki.
• Faza utajenia – może trwać od kilku do nawet kilkunastu dni. Ogólnoustrojowe objawy zanikają, dochodzi jednak do rozwinięcia się choroby w tkankach oraz narządach – uszkodzony zostaje układ krwiotwórczy i limfatyczny, pokarmowy oraz nerwowy.
• Faza właściwych objawów – występujące symptomy różnią się w zależności od nasilenia uszkodzenia tkanek i narządów oraz ich rodzaju. W tym okresie może dojść do rozpadu błon komórkowych oraz komórek.
• Ozdrowienia/śmierci – w zależności od przyjętej dawki promieniowania, intensywności uszkodzenia narządów wewnętrznych, a także wieku i płci, organizm zaczyna wracać do zdrowia lub obumierać.

Detekcja i pomiar promieniowania

Narażenie na promieniowanie jonizujące to swoista pułapka – żaden ze zmysłów nie powie nam o wystąpieniu realnego zagrożenia. Pomocne mogą być jedynie detektory promieniowania jonizującego, opierające się na oddziaływaniu materii i promieniowania. Istnieje wiele tego typu urządzeń, które są dostosowane do odpowiednich warunków badawczych, lecz wszystkie możemy przyporządkować do dwóch grup. Pierwszą z nich jest grupa detektorów aktywnych, w których wykryta cząstka zapoczątkowuje impuls elektryczny niosący ze sobą̨ informację o przejściu cząstki. Druga grupa to detektory pasywne, które za pomocą̨ odpowiedniej obróbki badanej cząstki przekazują informację o przejściu cząstek jonizujących przez sondę.

Ponadto każdy z detektorów możemy przyporządkować do trzech podgrup przyrządów dozymetrycznych – służących do pomiaru dawki, mocy dawki oraz pomiaru skażeń́ promieniotwórczych. Ze względu na wszechstronność oraz prostotę obsługi większość jednostek ratowniczo-gaśniczych w Polsce dysponuje monitorem skażeń radioaktywnych EKO-C. Urządzenie umożliwia dokonanie pomiaru promieniowania jonizującego pochodzącego od skażeń radioaktywnymi izotopami (α), (β), (γ) oraz (X). Część JRG ma bardziej zaawansowane lub dające dokładniejszy wynik urządzenia detekcyjne, np. monitor skażeń radioaktywnych EKO-P, EKO-I czy półprzewodnikowe dawkomierze osobiste SOR-T. 

PSP a materiały promieniotwórcze

Zgodnie z rekomendacjami Komendy Głównej PSP każdy ratownik biorący udział w akcjach ratowniczo-gaśniczych narażających na kontakt z materiałami radiacyjnymi przy wejściu w strefę zagrożenia powinien zostać wyposażony w aparat ochrony układu oddechowego, a także ubranie specjalne zgodne z normą PN-EN 469. Pozwoli to zapobiec przedostawaniu się substancji radioaktywnej z otoczenia lub ograniczenie tego procesu.

Kluczowym momentem działań jest ich początek, w szczególności dojazd grup ratowniczych na miejsce zdarzenia. Aby ratownicy nie zostali narażeni na niebezpieczeństwo kontaktu ze źródłem promieniowania jonizującego, kierujący działaniem ratowniczym powinien rozlokować dostępne siły i środki, biorąc pod uwagę następujące aspekty:

• umiejscowienie źródła promieniowania,
• kierunek oraz prędkość wiatru.
• dojazd z kierunkiem wiatru, 
• ustawienie pojazdu ratowniczego tyłem do źródła promieniowania, co umożliwi szybszą ewakuację w sytuacji zagrożenia, 
• ulokowanie punktu sił i środków w odpowiedniej odległości, minimalnie 50 m,
• moc dawki oraz rodzaj izotopu, 
• rodzaj emitowanego promieniowania, 
• możliwość uwolnienia się substancji i jej rozprzestrzenianie, 
• obecność ludzi w strefie zagrożenia.

Po odpowiednim przygotowaniu ratowników do działań KDR powinien zadbać o jak najszybszą ewakuację osób poszkodowanych oraz zagrożonych, a następnie powiadomić Ośrodek Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej w Warszawie, zarządzany przez Polską Agencję Atomistyki.

Ratownik, chcąc zapewnić osobie najwyższą ochronę przed kontaktem z materiałem radiacyjnym, powinien respektować następujące reguły:

• przestrzegać wszelkich środków ostrożności,
• dysponować niezbędną odzieżą ochronną, spełniającą odpowiednie wymagania jakościowe,
• nie dotykać skażonych miejsc,
• korzystać z naturalnych osłon infrastruktury, w której wykryto zagrożenie, tak aby w jak najmniejszym stopniu narazić się na ekspozycję,
• stale monitorować dawkę promieniowania za pomocą aparatury dostępnej w danej JRG.

Badanie ubrań specjalnych

Do przeprowadzenia badania wykorzystano większość ubrań ochronnych użytkowanych w PSP – zarówno ubranie specjalne, jak i koszarowe starego oraz nowego typu (odpowiednio czarne i piaskowe). Aby szczegółowo przedstawić ochronę ratowników przed radiacją, a także przedstawić dokładniejsze wyniki, badaniu poddano ponadto środki ochrony głowy oraz nóg ratownika.

Badanie polegało na sprawdzeniu, w jakim stopniu następuje osłabienie promieniowania jonizującego w przypadku wybranych zestawów próbek. Doświadczenie zostało przeprowadzone w Laboratorium Fizyki Akademii Pożarniczej z wykorzystaniem aparatury służącej do pomiarów zliczeń fotonów, potocznie zwanej domkiem ołowianym. Miało symulować rzeczywiste wykorzystanie ubrań specjalnych oraz odzieży ochronnej ratowników podczas działań z udziałem materiałów promieniotwórczych. Oczywiście badane ubrania oraz materiały, z których są wykonane, nie spełniają wymogów ochrony użytkownika przed radiacją, jednak nie jest wykluczone, że w połączeniu z innego typu środkiem ochrony indywidualnej zmniejszą zagrożenie.

Proces badawczy rozpoczął się od wykonania pomiaru bez zestawu badanego (na pusto) w celu uzyskania punktu odniesienia do późniejszych obliczeń. Kolejnym krokiem było wykonanie pięciu pomiarów tym razem z zestawami materiałów w aparaturze badawczej. Po dokonaniu prawidłowego zliczenia, między zmianą zestawów ponownie wykonano pomiary (na pusto). Zabieg ten miał na celu porównanie wyników do wyniku początkowego, który był punktem odniesienia, aby uzyskać jak najdokładniejszy wynik końcowy z jak najmniejszym błędem pomiarowym. Jako źródło promieniowania użyty został cez-137, który charakteryzuje się aktywnością 385,8 kBq i okresem połowicznego rozpadu 30,5 roku. Cez-137 generuje promieniowanie beta minus o energii 512 keV i gamma o energii 662 keV.

W badaniu stopnia narażenia ratownika w różnych ubraniach na promieniowanie jonizujące sprawdzono 39 zestawów materiałów ubrań specjalnych i odzieży ochronnej. Dodatkowo badaniu poddane zostały cztery materiały budowlane używane do wznoszenia obiektów, które mogą stanowić naturalne schronienie ratowników podczas realnych działań ratowniczych. Próbki materiałów miały kształt okręgu o średnicy 7,4 cm. Zestawy skomponowane zostały w taki sposób, aby jak najwiarygodniej odwzorować ich zastosowanie podczas działań.

Wyniki badania

Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń można stwierdzić, że gęstość powierzchniowa ubrania specjalnego odgrywa ważną rolę w ochronie ratownika przed promieniowaniem jonizującym. Materiały, które miały większą gęstość powierzchniową, wykazały się znacznie mniejszą przepuszczalnością promieniowania. Aby zwiększyć ochronę podczas działań ratowniczo-gaśniczych, należałoby mieć na sobie jak najwięcej warstw materiałów, co pozwoliłoby zwiększyć gęstość powierzchniową odzieży i jednocześnie zwiększyć jej odporność na promieniowanie jonizujące. Rozwiązanie to ma jeden słaby punkt – ergonomię pracy. Zestawy ubrań, które miałby na sobie ratownik, nie przepuszczałyby powietrza i stanowiły dodatkowy ciężar – w połączeniu z obowiązkowym aparatem ODO szybko wycieńczyłoby to osobę wykonującą duży wysiłek podczas działań. Jednak już choćby nałożenie zwykłej koszulki jako dodatkowej warstwy może zwiększyć ochronę organizmu przed promieniowaniem jonizującym. 

Spośród badanych zestawów najlepszymi parametrami ochronnymi wykazały się te składające się z wkładki filcowej oraz gumy z obuwia strażaka, a także zestaw zawierający wizjer ciężkiego ubrania gazoszczelnego. Wszystkie te elementy są wykonane z materiałów o dużej gęstości powierzchniowej, dzięki temu twarz i stopy ratownika mają zapewnioną najlepszą ochronę przed promieniowaniem.

Porównując ubrania specjalne starego typu, obecnie wycofywane z użytku, do większości nowoczesnych ubrań stosowanych na całym świecie, można stwierdzić, że z biegiem czasu materiały, z których się je wykonuje, zmieniły swoje właściwości. Nowoczesne materiały są znacznie lżejsze, co wiąże się ze spadkiem współczynnika gęstości powierzchniowej w stosunku do starszych odpowiedników, przy utrzymaniu dotychczasowej odporności na promieniowanie jonizujące. Można więc stwierdzić, że użytkowane dziś ubrania są bardziej ergonomiczne, dając ratownikowi ten sam efekt ochrony. 

Aby ubranie specjalne zapewniało użytkownikowi wysoki stopień bezpieczeństwa, musiałoby być wykonanie z grubej warstwy ołowiu, gdyż tylko ten metal jest w stanie skutecznie zatrzymać niektóre rodzaje promieniowania jonizujące. Niestety nie ma sposobu umożliwiającego wyprodukowanie ubrania specjalnego z ołowiu ze względu na jego ciężar. 

Spośród badanych materiałów budowlanych, także drewnianych, największą odporność na promieniowanie jonizujące wykazał walec ceglany, a walec wykonany z betonu nieznacznie odbiegał odpornością od cegły. Zatem podczas zdarzeń z udziałem materiałów promieniotwórczych, mając do wyboru schronienie się za budynkiem z cegły, z betonu lub z drewna, należy wybrać jeden z pierwszych dwóch wymienionych. 

Przeprowadzone badanie nie uwzględniło uszkodzeń czy też stopnia wyeksploatowania materiałów, z których wykonana była odzież, jednak warto podkreślić, że ważne jest dbanie o jej stan. Od momentu wprowadzenia przez PSP nowoczesnego umundurowania w kolorze piaskowym istnieje możliwość szybkiej wymiany uszkodzonego elementu od razu po przyjeździe do JRG po zakończonych działaniach ratowniczo-gaśniczych. 

mł. kpt. Ernest Greś pełni służbę w Komendzie Powiatowej PSP w Sokółce