Анализ

Биологическое воздействие радиоактивного излучения на человека. Разрушительное действие радиации на организм человека. Два вида облучения организма: внешнее и внутреннее

наши тела вместе с воздухом.

естественной радиации.

облучения.

проводилось.

По материалам staynatural.ru

Радиация вокруг нас. Она естественна для окружающей среды нашей

планеты - радиация существовала на Земле с самого её зарождения.

Следовательно, жизнь развивалась в условиях постоянной ионизирующей

радиации на планете. Излучение приходит из космоса, от земли, а также

вырабатывается внутри наших тел. Радиация присутствует в воздухе,

которым мы дышим, в еде и воде, а также в строительных материалах,

которые мы используем для наших домов. Некоторые продукты содержат

больше радиации, чем другие (например, бананы и бразильские орехи). В

домах из камня и кирпича уровень радиации больше, чем в строениях из

дерева и тростника. Гранит обладает наиболее высоким уровнем радиации

среди строительных материалов.

Уровень естественной радиации на планете варьируется от региона к

региону. Он зависит от типа местности (горные регионы получают больше

радиации из космоса), а также от типа почвы (в местах зарождения урана

уровень радиации намного больше). Большая часть излучения для людей

происходит от радона - газа, образуемого в коре Земли, который попадает в

наши тела вместе с воздухом.

Среднестатистический житель планеты получает половину облучения из

природных источников. За вторую половину обычно ответственны медицинские

обследования (рентген и др.). Из естественных источников мы обычно

получаем около 310 мили Р. Обычно, две трети этой радиации излучают газы

радон и торон. Оставшаяся треть приходит из космоса, от земли и от

наших собственных тел. При этом, до настоящего момента ученые не

обнаружили никакого потенциального негативного влияния естественной

радиации на человека и его здоровье.

Человек получает также небольшую дозу искусственно созданного

излучения (от рентгенов, техники, антенн и т.д.), которая обычно не

превышает 310милиР. Компьютерная томография, например, дарит нам дозу

около 150 милиР. Процедуры вроде рентгена и флюорографии дают еще

где-то 150 милиР. Вдобавок, определенным уровнем излучения обладают

некоторые продукты: табак, удобрения, сварочные аппараты, указатели

«Выход», светящиеся в темноте предметы, дымовые детекторы. Именно

поэтому довольно сложно определить точный уровень облучения в год для

отдельного человека: это зависит от личных привычек, работы, места

жительства и т.д. Хотя существуют различия между естественной и

искусственно созданной радиацией, оба типа одинаково влияют на человека.

Биологические влияние радиации на человека

Мы определяет биологическое влияние радиации её воздействием на живую

клетку. В случае несильного облучения, биологическое влияние столь

мало, что часто его просто невозможно определить. У человеческого тела

есть определенные защитные механизмы, как против радиации, так и против

химических канцерогенов. Следовательно, биологическое влияние радиации

на живую клетку можно свести к трем вариантам: (1) поврежденная клетка

восстанавливается сама, останавливая негативные последствия. (2) клетка

умирает, как умирают миллионы клеток каждый день, и её замещает новая в

ходе естественных биологических процессов. (3) клетка восстанавливается

неправильно, что приводит к биофизической вариации.

Связь между радиацией и развитием рака наблюдалась, в основном, при

высоком уровне облучения (например, при разрыве атомной бомбы в Японии,

или при прохождении определенной терапии, предусматривающей сильное

облучение). Рак, связанный с высоким облучением (больше 50,000 милиР),

включает лейкемию, рак груди, мочевого пузыря, толстой кишки, печени,

легких, пищевода, яичек и желудка. Научная литература также предполагает

связь между ионизирующей радиацией и раком предстательной железы,

полости носа, глотки и гортани, а также поджелудочной железы. Период

между облучением и непосредственным развитием рака называется латентным и

может продолжаться несколько лет. Рак, возникающий от облучения, нельзя

отличить от заболевания, возникшего по другим причинам. Именно поэтому,

Национальный институт раковых заболеваний США указывает на то, что и

другие привычки и факторы (курение, потребление алкогольных напитков и

диета) существенно влияю на развитие тех же самых заболеваний.

Хотя сильное облучение связано с раком, на данный момент еще нет

доказательств того, что низкие дозы радиации (менее 10,000 милиР)

способны вызвать развитие раковых заболеваний. Люди, проживающие в

регионах с высоким уровнем естественной радиации, не более подвержены

этим заболеваниям, чем жители регионов с более низким уровнем

естественной радиации.

Тем не менее, органы по защите от радиации продолжают действовать на

основе предположения, что любое количество радиации способно привести к

раковым заболеваниям, при этом, чем выше доза облучения, тем вероятнее

развитие рака. Данная гипотеза сейчас воспринимается с сомнением и

считается несколько преувеличенной.

Сильное облучение имеет тенденцию убивать клетки, в то время как

низкое - повреждать их и изменять генетический год (ДНК) облученной

клетки. Сильное облучение способно убить так много клеток, что это

приводит к немедленному поражению тканей и органов. В этом случае, тело

реагирует на аварийную ситуацию - эта реакция называется острым

синдромом облучения. Чем выше доза радиации, тем быстрее проявляется

воздействие, и тем вероятнее летальный исход. Этот синдром наблюдался у

многих выживших после разрыва ядерной бомбы в 1945, а также у работников

атомной станции Чернобыль в 1986 году. Около 134 работников станции и

пожарных, которые старались потушить пламя, подверглись мощнейшему

излучению (80,000 -1,600,000 милиР). 28 из них умерли в течении 3-х

месяцев после аварии. Двое умерли в течении 2-х дней от ожогов и

облучения.

Радиация по-разному влияет на людей. Именно поэтому, смертельную дозу

облучения установить весьма трудно. Тем не менее, считается, что

половина населения Земли умерла бы в течении 30 дней после облучения в

350,000 - 500,000 милиР, продолжающегося от нескольких минут до

нескольких часов. Летальный исход и его срок в данном случае зависит от

состояния здоровья человека до облучения и качества медицинского

обслуживания, полученного после. Тем не менее, летальный исход возможен

только при облучении всего тела. При облучении отдельных его частей,

результаты будут менее драматичными - например, ожоги кожи.

Низкие дозы радиации (менее 10,000 милиР), продолжающиеся на

протяжении длительного периода времени не вызывают немедленного

поражения отдельных органов. Воздействие несильного, но длительного

облучения проявляется на клеточном уровне. Поэтому изменения в теле

человека могут проходить скрыто на протяжении десятков лет (от 5 до 20

Изменения на генетическом уровне и развитие рака - это основные

риски, связанные с радиоактивным облучением. Вероятность развития рака

после облучения в 5 раз превышает вероятность генетической мутации. К

генетическим эффектам относится изменение репродуктивных клеток, которое

передается к детям. Подобная мутация может проявиться у первого

поколения потомков, или через несколько поколений, в зависимости от

того, являются ли мутировавшие гены доминантными или рецессивными.

Хотя передача мутировавших ген была доказана в лабораторных условиях

на животных, у потомков людей, переживших разрыв ядерной бомбы в

Хиросиме и Нагасаки, ничего подобного не наблюдалось.

Американские исследования не зафиксировали какой-либо генетической

мутации у людей, живущих рядом с атомными электростанциями. Тем не

менее, необходимо отметить, что исследований о более высокой

предрасположенности к развитию рака у жителей этих регионов пока еще не

проводилось.

По материалам staynatural.ru

1 слайд

2 слайд

План Введение Понятие «Биологическое действие радиации» Прямое и косвенное действие излучения Воздействие излучения на отдельные органы и организм в целом Мутации Действие больших доз излучений на биологические объекты Два вида облучения организма: внешнее и внутреннее Как защититься от радиации? Крупнейшие радиационные аварии и катастрофы в мире

3 слайд

Введение Фактор радиации присутствовал на нашей планете с момента ее образования. Однако, физическое действие радиации начало изучаться только в конце XIX столетия, а ее биологические эффекты на живые организмы - в середине XX. Излучения относятся к тем физическим феноменам, которые не ощущаются нашими органами чувств, сотни специалистов, работая с радиацией, получили радиационные ожоги от больших доз облучения и умерли от злокачественных опухолей, вызванных переоблучением. Тем не менее, сегодня мировая наука знает 6 биологическом воздействии радиации больше, чем о действии любых других факторов физической и биологической природы в окружающей среде.

4 слайд

Понятие «Биологическое действие радиации» Изменения, вызываемые в жизнедеятельности и структуре живых организмов при воздействии коротковолновых электромагнитных волн (рентгеновского излучения и гамма-излучения) или потоков заряженных частиц, бета-излучения и нейтронов. D=E/m 1Гр=1Дж/1Кг D - поглощенная доза; E- поглощенная энергия; m-масса тела

5 слайд

При изучении действия радиации на живой организм были определены следующие особенности: Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимо человеком. У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ионизирующие излучения. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Излучение действует не только на данный живой организм, но и на его потомство - это так называемый генетический эффект. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови. Не каждый организм в целом одинаково воспринимает облучение. Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

6 слайд

Прямое и косвенное действие излучения Радиоволны, световые волны, тепловая энергия солнца - все это разновидности излучений. Действие излучения происходит на атомном или молекулярном уровне, независимо от того, подвергаемся ли мы внешнему облучению, или получаем радиоактивные вещества с пищей и водой, что нарушает баланс биологических процессов в организме и приводит к неблагоприятным последствиям. Энергию непосредственно передаваемую атомам и молекулам биотканей называют прямым действием радиации. Некоторые клетки из-за неравномерности распределения энергии излучения будут значительно повреждены. Кроме прямого облучения выделяют также косвенное или непрямое действие, связанное с радиолизом воды.

7 слайд

Прямое действие излучения Одним из прямых эффектов является канцерогенез или развитие онкологических заболеваний. Раковая опухоль возникает, когда соматическая клетка выходит из под контроля организма и начинает активно делиться. Попадая в клетки, излучение нарушают баланс кальция и кодирование генетической информации. Такие явления могут привести к сбоям в синтезе белков, что является жизненно важной функцией всего организма, т.к. неполноценные белки нарушают работу иммунной системы. Наш организм в противовес описанным выше процессам вырабатывает особые вещества, которые являются своего рода "чистильщиками".

8 слайд

Косвенное действие излучения Кроме прямого ионизирующего облучения выделяют также косвенное или непрямое действие, связанное с радиолизом воды. При радиолизе возникают свободные радикалы - определенные атомы или группы атомов, обладающие высокой химической активностью. Если число свободных радикалов мало, то организм имеет возможность их контролировать. Если же их становится слишком много, то нарушается работа защитных систем, жизнедеятельность отдельных функций организма. Повреждения, вызванные свободными радикалами, быстро увеличиваются по принципу цепной реакции.

9 слайд

Воздействие излучения на отдельные органы и организм в целом В структуре организма можно выделить два класса систем: управляющую (нервная, эндокринная, иммунная) и жизнеобеспечивающую (дыхательная, сердечно-сосудистая, пищеварительная). Взаимодействие радиации с организмом начинается с молекулярного уровня. Прямое воздействие ионизирующего излучения, поэтому является более специфичным. Повышение уровня окислителей характерно и для других воздействий. Радиочувствительность организма зависит от его возраста. Небольшие дозы при облучении детей могут замедлить или вовсе остановить у них рост костей. Чем меньше возраст ребенка, тем сильнее подавляется рост скелета.

10 слайд

Мутации Каждая клетка организма содержит молекулу ДНК, которая несет информацию для правильного воспроизведения новых клеток. ДНК - это дезоксирибонуклеиновая кислота, состоящая из длинных, закругленных молекул в виде двойной спирали. Функция ее заключается в обеспечении синтеза большинства белковых молекул из которых состоят аминокислоты.

11 слайд

Радиация может либо убить клетку, либо исказить информацию в ДНК так, что со временем появятся дефектные клетки. Изменение генетического кода клетки называют мутацией. Мутация, возникающая в половой клетке, называется генетической мутацией и может передаваться последующим поколениям. Допустимые дозы облучения были установлены еще задолго до появления методов, позволяющих установить те печальные последствия, к которым они могут привести ничего не подозревающих людей и их потомков.

12 слайд

Действие больших доз излучений на биологические объекты Живой организм очень чувствителен к действию ионизирующей радиации. Чем выше на эволюционной лестнице стоит живой организм, тем он более радиочувствителен. "Выживаемость" клетки после облучения зависит одновременно от ряда причин: от объема генетического материала, активности энергообеспечивающих систем, соотношения ферментов, интенсивности образования свободных радикалов Н и ОН. Организм человека, как совершенная природная система, еще более чувствителен к радиации. Если человек перенес общее облучение дозой 100-200 рад, то у него спустя несколько дней появятся признаки лучевой болезни в легкой форме. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма.

13 слайд

Два вида облучения организма: внешнее и внутреннее Излучение может двумя способами оказывать воздействие на человека. Первый способ - внешнее облучение от источника, расположенного вне организма, которое в основном зависит от радиационного фона местности на которой проживает человек или от других внешних факторов. Второй - внутреннее облучение, обусловленное поступлением внутрь организма радиоактивного вещества, главным образом с продуктами питания. Внешнее и внутреннее облучения требуют различные меры предосторожности, которые должны быть приняты против опасного действия радиации.

14 слайд

Как защититься от радиации? Защита временем. чем меньше время пребывания вблизи источника радиации, тем меньше полученная от него доза облучения. Защита расстоянием заключается в том, что излучение уменьшается при удалении от компактного источника. То есть если на расстоянии 1 метра от источника радиации дозиметр показывает 1000 микрорентген в час, то на расстоянии 5 метров - около 40 мкР/час, вот почему часто источники радиации так сложно обнаружить. На больших расстояниях они «не ловятся», надо чётко знать место, где искать. Защита веществом. Необходимо стремиться к тому, чтобы между Вами и источником радиации было как можно больше вещества. Чем оно плотнее и чем его больше, тем значительнее часть радиации, которую оно может поглотить.

15 слайд

Крупнейшие радиационные аварии и катастрофы в мире В ночь с 25 на 26 апреля 1986 года на четвертом блоке Чернобыльской АЭС (Украина) произошла крупнейшая ядерная авария в мире, с частичным разрушением активной зоны реактора и выходом осколков деления за пределы зоны. По свидетельству специалистов, авария произошла из-за попытки проделать эксперимент по снятию дополнительной энергии во время работы основного атомного реактора.

16 слайд

В атмосферу было выброшено 190 тонн радиоактивных веществ. 8 из 140 тонн радиоактивного топлива реактора оказались в воздухе. Другие опасные вещества продолжали покидать реактор в результате пожара, длившегося почти две недели. Люди в Чернобыле подверглись облучению в 90 раз большему, чем при падении бомбы на Хиросиму. В результате аварии произошло радиоактивное заражение в радиусе 30 км. Загрязнена территория площадью 160 тысяч квадратных километров. Пострадали северная часть Украины, Беларусь и запад России. Радиационному загрязнению подверглись 19 российских регионов с территорией почти 60 тысяч квадратных километров и с населением 2,6 миллиона человек.

17 слайд

11 марта 2011 года в Японии произошло самое мощное за всю историю страны землетрясение. В результате на АЭС Онагава была разрушена турбина, возник пожар, который удалось быстро ликвидировать. На АЭС Фукусима-1 ситуация сложилась очень серьезная - в результате отключения системы охлаждения расплавилось ядерное топливо в реакторе блока №1, снаружи блока была зафиксирована утечка радиации, в 10-километровой зоне вокруг АЭС проведенаэвакуация.

Происходит испускание различных видов излучений, частиц, которые отрицательно влияют на здоровье человека. В первую очередь, это излучение альфа, бета и гамма .

α-лучи – это поток положительно заряженных ядер атомов гелия, β-лучи – это поток отрицательно заряженных электронов, γ-лучи – это высокочастотное электромагнитное излучение. Главная опасность перечисленных видов излучений – их ионизационная способность.

Ионизирующее действие радиации на живой организм

Результатом ионизации атомов и молекул является нарушение нормального функционирования живых клеток организма, что и лежит в основе болезней, называемых лучевыми. Основная величина, характеризующая величину ионизирующего действия излучения на живой организм – это поглощенная доза излучения D:

где E – энергия излучения,
m – масса тела.

То есть доза облучения зависит от того, какой энергией обладает ионизирующее излучение, а также от массы тела. Поглощенная доза излучения выражается в греях (1 Гр). 1 Гр = 100 Р (рентгенам). 1 Р – величина, которая при t = 0˚C и давлении 760 мм рт.ст. в единицу объема сухого воздуха создает количество ионизирующих излучений 3*10-10 Кл.

Если излучение продолжается достаточно долго, то доза облучения накапливается. Имеет большое значение время облучения или экспозиции, которое показывает, сколько времени человек находился под воздействием ионизирующих излучений. Для характеристики времени облучения следует учитывать период полураспада T – промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер уменьшается вдвое. Для различных элементов это время разное.

Биологическое действие радиации

Ущерб от радиоактивного облучения зависит от силы излучения и от массы тела, но еще имеет значение и какие органы подверглись облучению. На разные части организма радиация будет оказывать различное действие. В связи с этим вводится еще одна величина, характеризующая биологическое действие радиации. Это эквивалентная доза H:

где D – поглощенная доза,
K – коэффициент качества.

Единицей измерения эквивалентной дозы является зиверт (1 Зв). Коэффициент качества K показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на органы данного вида облучения больше, чем от воздействия γ-излучения. Для каждого органа K имеет свое значение.

Защита от радиоактивного воздействия

Как следует защищаться от радиоактивного воздействия? В первую очередь необходимо защищать органы дыхания, чтобы с воздухом продукты радиоактивного распада не попадали внутрь человека. Именно так они наносят наибольший вред. Не менее важной является защита кожи.

Дело в том, что α и β-частицы в первую очередь поражают именно кожу. Для защиты от таких излучений нужен специальный костюм. А от γ-лучей до конца защититься костюмом не получится. Так как γ-лучи – это высокочастотное излучение, и специальными костюмами его можно только ослабить. Поэтому все противорадиационные бункеры и спецсооружения строятся именно для защиты от гамма-излучения. Лучшая защита от всех видов ионизирующих излучений – это бетон и свинец.

1 из 17

Презентация на тему:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

План ВведениеПонятие «Биологическое действие радиации»Прямое и косвенное действие излученияВоздействие излучения на отдельные органы и организм в целомМутацииДействие больших доз излучений на биологические объектыДва вида облучения организма: внешнее и внутреннееКак защититься от радиации?Крупнейшие радиационные аварии и катастрофы в мире

№ слайда 3

Описание слайда:

№ слайда 4

Описание слайда:

Понятие «Биологическое действие радиации» Изменения, вызываемые в жизнедеятельности и структуре живых организмов при воздействии коротковолновых электромагнитных волн (рентгеновского излучения и гамма-излучения) или потоков заряженных частиц, бета-излучения и нейтронов.D - поглощенная доза; E- поглощенная энергия; m-масса тела

№ слайда 5

Описание слайда:

При изучении действия радиации на живой организм были определены следующие особенности: Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимо человеком. У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ионизирующие излучения. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Излучение действует не только на данный живой организм, но и на его потомство - это так называемый генетический эффект. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови.Не каждый организм в целом одинаково воспринимает облучение.Облучение зависит от частоты.Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

№ слайда 6

Описание слайда:

№ слайда 7

Описание слайда:

№ слайда 8

Описание слайда:

№ слайда 9

Описание слайда:

№ слайда 10

Описание слайда:

Мутации Каждая клетка организма содержит молекулу ДНК, которая несет информацию для правильного воспроизведения новых клеток.ДНК - это дезоксирибонуклеиновая кислота, состоящая из длинных, закругленных молекул в виде двойной спирали. Функция ее заключается в обеспечении синтеза большинства белковых молекул из которых состоят аминокислоты.

№ слайда 11

Описание слайда:

№ слайда 12

Описание слайда:

№ слайда 13

Описание слайда:

№ слайда 14

Описание слайда:

Как защититься от радиации? Защита временем. чем меньше время пребывания вблизи источника радиации, тем меньше полученная от него доза облучения.Защита расстоянием заключается в том, что излучение уменьшается при удалении от компактного источника. То есть если на расстоянии 1 метра от источника радиации дозиметр показывает 1000 микрорентген в час, то на расстоянии 5 метров - около 40 мкР/час, вот почему часто источники радиации так сложно обнаружить. На больших расстояниях они «не ловятся», надо чётко знать место, где искать.Защита веществом. Необходимо стремиться к тому, чтобы между Вами и источником радиации было как можно больше вещества. Чем оно плотнее и чем его больше, тем значительнее часть радиации, которую оно может поглотить.

Описание слайда:

№ слайда 17

Описание слайда:

Реферат

Тема:

План:

Введение

1 Прямое и косвенное действие ионизирующего излучения

2 Воздействие ионизирующего излучения на отдельные органы и организм в целом

3 Мутации

4 Действие больших доз ионизирующих излучений на биологические объекты

5. Два вида облучения организма: внешнее и внутреннее

Заключение

Литература

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ

Фактор радиации присутствовал на нашей планете с момента ее образования, и как показали дальнейшие исследования, ионизирующие излучения наряду с другими явлениями физической, химической и биологической природы сопровождали развитие жизни на Земле. Однако, физическое действие радиации начало изучаться только в конце XIX столетия, а ее биологические эффекты на живые организмы -- в середине XX. Ионизационные излучения относятся к тем физическим феноменам, которые не ощущаются нашими органами чувств, сотни специалистов, работая с радиацией, получили радиационные ожоги от больших доз облучения и умерли от злокачественных опухолей, вызванных переоблучением.

Тем не менее, сегодня мировая наука знает 6 биологическом воздействии радиации больше, чем о действии любых других факторов физической и биологической природы в окружающей среде.

При изучении действия радиации на живой организм были определены следующие особенности:

· Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимо человеком. У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ионизирующие излучения. Существует так называемый период мнимого благополучия -- инкубационный период проявления действия ионизирующего излучения. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.

· Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.

· Излучение действует не только на данный живой организм, но и на его потомство -- это так называемый генетический эффект.

· Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови.

· Не каждый организм в целом одинаково воспринимает облучение.

· Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

1. ПРЯМОЕ И КОСВЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Радиоволны, световые волны, тепловая энергия солнца -- все это разновидности излучений. Однако, излучение будет ионизирующим, если оно способно разрывать химические связи молекул, из которых состоят ткани живого организма, и, как следствие, вызывать биологические изменения. Действие ионизирующего излучения происходит на атомном или молекулярном уровне, независимо от того, подвергаемся ли мы внешнему облучению, или получаем радиоактивные вещества с пищей и водой, что нарушает баланс биологических процессов в организме и приводит к неблагоприятным последствиям. Биологические эффекты влияния радиации на организм человека обусловлены взаимодействием энергии излучения с биологической тканью. Энергию непосредственно передаваемую атомам и молекулам биотканей называют прямым действием радиации. Некоторые клетки из-за неравномерности распределения энергии излучения будут значительно повреждены.

Одним из прямых эффектов является канцерогенез или развитие онкологических заболеваний. Раковая опухоль возникает, когда соматическая клетка выходит из под контроля организма и начинает активно делиться. Первопричиной этого являются нарушения в генетическом механизме, называемые мутациями. При делении раковая клетка производит только раковые клетки. Одним из наиболее чувствительных органов к воздействию радиации является щитовидная железа. Поэтому биоткань этого органа наиболее уязвима в плане развития рака. Не менее восприимчива к влиянию излучения кровь. Лейкоз или рак крови -- один из распространенных эффектов прямого воздействия радиации. Зар я женные частицы проникают в ткани организма, теряют свою энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами атомов Эле к трическое взаимодействие сопровождает процесс ионизации (вырывание электрона из нейтрального атома)

Физико-химические изменения сопровождают возникновение в организме чрезвычайно опасных "свободных радикалов".

Кроме прямого ионизирующего облучения выделяют также косвенное или непрямое действие, связанное с радиолизом воды. При радиолизе возникают свободные радикалы - определенные атомы или группы атомов, обладающие высокой химической активностью. Основным признаком свободных радикалов являются избыточные или неспаренные электроны. Такие электроны легко смещаются со своих орбит и могут активно участвовать в химической реакции. Важно то, что весьма незначительные внешние изменения могут привести к значительным изменениям биохимических свойств клеток. К примеру, если обычная молекула кислорода захватит свободный электрон, то она превращается в высокоактивный свободный радикал -- с у пероксид. Кроме того, имеются и такие активные соединения, как перекись водорода, гидрооксил и атомарный кислород. Большая часть свободных радикалов нейтральна, но некоторые из них могут иметь положительный или отрицательный заряд.

Если число свободных радикалов мало, то организм имеет возможность их контролировать. Если же их становится слишком много, то нарушается работа защитных систем, жизнедеятельность отдельных функций организма. Повреждения, вызванные свободными радикалами, быстро увеличиваются по принципу цепной реакции. Попадая в клетки, они нарушают баланс кальция и кодирование генетической информации. Такие явления могут привести к сбоям в синтезе белков, что является жизненно важной функцией всего организма, т.к. неполноценные белки нарушают работу иммунной системы. Основные фильтры иммунной системы -- лимфатические узлы работают в перенапряженном режиме и не успевают их отделять. Таким образом, ослабляются защитные барьеры и в организме создаются благоприятные условия для размножения вирусов микробов и раковых клеток.

Свободные радикалы, вызывающие химические реакции, вовлекают в этот процесс многие молекулы, не затронутые излучением. Поэтому производимый излучением эффект обусловлен не только количеством поглощенной энергии, а и той формой, в которой эта энергия передается. Никакой другой вид энергии, поглощенный биообъектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Однако природа этого явления такова, что все процессы, в том числе и биологические, уравновешиваются. Химические изм е нения возникают в результате взаимодействия свободных радикалов друг с другом или со "здоровыми" молекулами Биохимические изменения происходят как в момент облучения, так и на протяж е нии многих лет, что приводит к гибели клеток.

Наш организм в противовес описанным выше процессам вырабатывает особые вещества, которые являются своего рода "чистильщиками".

Эти вещества (ферменты) в организме способны захватывать свободные электроны, не превращаясь при этом в свободные радикалы. В нормальном состоянии в организме поддерживается баланс между появлением свободных радикалов и ферментами. Ионизирующее излучение нарушает это равновесие, стимулирует процессы роста свободных радикалов и приводит к негативным последствиям. Активизировать процессы поглощения свободных радикалов можно, включив в рацион питания антиокислители, витамины А, Е, С или препараты, содержащие селен. Эти вещества обезвреживают свободные радикалы, поглощая их в больших количествах.

2. ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОТДЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ И ОРГАНИЗМ В ЦЕЛОМ

В структуре организма можно выделить два класса систем: управляющую (нервная, эндокринная, иммунная) и жизнеобеспечивающую (дыхательная, сердечно-сосудистая, пищеварительная). Все основные обменные (метаболические) процессы и каталитические (ферментативные) реакции происходят на клеточном и молекулярном уровнях. Уровни организации организма функционируют в тесном взаимодействии и взаимовлиянии со стороны управляющих систем. Большинство естественных факторов воздействуют сначала на вышестоящие уровни, затем через определенные органы и ткани -- на клеточно-молекулярные уровни. После этого начинается ответная фаза, сопровождающаяся коррективами на всех уровнях.

Взаимодействие радиации с организмом начинается с молекулярного уровня. Прямое воздействие ионизирующего излучения, поэтому является более специфичным. Повышение уровня окислителей характерно и для других воздействий. Известно, что различные симптомы (температура, головная боль и др.) встречаются при многих болезнях и причины их различны. Это затрудняет установление диагноза. Поэтому, если в результате вредного воздействия на организм радиации не возникает определенной болезни, установить причину более отдаленных последствий трудно, поскольку они теряют свою специфичность.

Радиочувствительность различных тканей организма зависит от биосинтетических процессов и связанной с ними ферментативной активностью. Поэтому наиболее высокой радиопора-жаемостью отличаются клетки костного мозга, лимфатических узлов, половые клетки. Кровеносная система и красный костный мозг наиболее уязвимы при облучении и теряют способность нормально функционировать уже при дозах 0,5-1 Гр. Однако, они обладают способностью восстанавливаться и если не все клетки поражены, кровеносная система может восстановить свои функции. Репродуктивные органы, например, семенники, так же отличаются повышенной радиочувствительностью. Облучение свыше 2 Гр приводит к постоянной стерильности. Только через много лет они могут полноценно функционировать. Яичники менее чувствительны, по крайней мере, у взрослых женщин. Но однократная доза более 3 Гр все же приводит к их стерильности, хотя большие дозы при неоднократном облучении не сказываются на способности к деторождению.

Очень восприимчив к излучению хрусталик глаза. Погибая, клетки хрусталика становятся непрозрачными, разрастаясь, приводят к катаракте, а затем и к полной слепоте. Это может произойти при дозах около 2 Гр.

Радиочувствительность организма зависит от его возраста. Небольшие дозы при облучении детей могут замедлить или вовсе остановить у них рост костей. Чем меньше возраст ребенка, тем сильнее подавляется рост скелета. Облучение мозга ребенка может вызвать изменения в его характере, привести к потере памяти. Кости и мозг взрослого человека способны выдержать гораздо большие дозы. Относительно большие дозы способны выдерживать большинство органов. Почки выдерживают дозу около 20 Гр, полученную в течение месяца, печень -- около 40 Гр, мочевой пузырь -- 50 Гр, а зрелая хрящевая ткань -- до 70 Гр. Чем моложе организм, тем при прочих равных условиях, он более чувствителен к воздействию радиации.

Видовая радиочувствительность возрастает по мере усложнения организма. Это объясняется тем, что в сложных организмах больше слабых звеньев, вызывающих цепные реакции выживания. Этому способствуют и более сложные системы управления (нервная, иммунная), которые частично или полностью отсутствуют в более примитивных особях. Для микроорганизмов дозы, вызывающие 50% смертности, составляют тысячи Гр, для птиц -- десятки, а для высокоорганизованных млекопитающих -- единицы (рис. 2.15).

3. МУТАЦИИ

Каждая клетка организма содержит молекулу ДНК, которая несет информацию для правильного воспроизведения новых клеток.

ДНК -- это дезоксирибонуклеиновая кислота, состоящая из длинных, закругленных молекул в виде двойной спирали. Функция ее заключается в обеспечении синтеза большинства белковых молекул из которых состоят аминокислоты. Цепочка молекулы ДНК состоит из отдельных участков, которые кодируются специальными белками, образуя так называемый ген человека.

Радиация может либо убить клетку, либо исказить информацию в ДНК так, что со временем появятся дефектные клетки. Изменение генетического кода клетки называют мутацией. Если мутация происходит в яйцеклетке спермы, последствия могут быть ощутимы и в далеком будущем, т.к. при оплодотворении образуются 23 пары хромосом, каждая из которых состоит из сложного вещества, называемого дезоксирибонуклииновой кислотой. Поэтому мутация, возникающая в половой клетке, называется генетической мутацией и может передаваться последующим поколениям.

По мнению Э. Дж. Холла, такие нарушения можно отнести к двум основным типам: хромосомные аберрации, включающие изменение числа или структуры хромосом, и мутации в самих генах. Генные мутации подразделяются далее на доминантные (которые проявляются сразу в первом поколении) и рецессивные (которые могут проявиться в том случае, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген). Такие мутации могут не проявиться на протяжении многих поколений или не обнаружиться вообще. Мутация в самотической клетке будет оказывать влияние только на сам индивид. Вызванные радиацией мутации не отличаются от естественных, однако при этом увеличивается сфера вредного воздействия.

Описанные рассуждения основаны лишь на лабораторных исследованиях животных. Прямых доказательств радиационных мутаций у человека пока нет, т.к. полное выявление всех наследственных дефектов происходит лишь на протяжении многих поколений.

Однако, как подчеркивает Джон Гофман, недооценка роли хромосомных нарушений, основанная на утверждении "их значение нам неизвестно", является классическим примером решений, принимаемых невежеством. Допустимые дозы облучения были установлены еще задолго до появления методов, позволяющих установить те печальные последствия, к которым они могут привести ничего не подозревающих людей и их потомков.

4. ДЕЙСТВИЕ БОЛЬШИХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Живой организм очень чувствителен к действию ионизирующей радиации. Чем выше на эволюционной лестнице стоит живой организм, тем он более радиочувствителен. Радиочувствительность -- многосторонняя характеристика. "Выживаемость" клетки после облучения зависит одновременно от ряда причин: от объема генетического материала, активности энергообеспечивающих систем, соотношения ферментов, интенсивности образования свободных радикалов Н и ОН.

При облучении сложных биологических организмов следует учитывать процессы, происходящие на уровне взаимосвязи органов и тканей. Радиочувствительность у различных организмов варьируется довольно широко (рис. 2.16).

Организм человека, как совершенная природная система, еще более чувствителен к радиации. Если человек перенес общее облучение дозой 100-200 рад, то у него спустя несколько дней появятся признаки лучевой болезни в легкой форме. Ее признаком может служить уменьшение числа белых кровяных клеток, которое устанавливается при анализе крови. Субъективным показателем для человека является возможная рвота в первые сутки после облучения.

Средняя степень тяжести лучевой болезни наблюдается у лиц, подвергшихся воздействию излучения в 250-400 рад. У них резко снижается содержание лейкоцитов (белых кровяных клеток) в крови, наблюдается тошнота и рвота, появляются подкожные кровоизлияния. Летальный исход наблюдается у 20% облученных спустя 2-6 недель после облучения.

При облучении дозой 400-600 рад развивается тяжелая форма лучевой болезни. Появляются многочисленные подкожные кровотечения, количество лейкоцитов в крови значительно уменьшается. Летальный исход болезни 50% .

Очень тяжелая форма лучевой болезни возникает при облучении дозой выше 600 рад. Лейкоциты в крови полностью исчезают. Смерть наступает в 100% случаев.

Описанные выше последствия радиационного облучения характерны для случаев, когда медпомощь отсутствует.

Для лечения облученного организма современная медицина широко применяет такие методы, как кровезамещение, пересадка костного мозга, введение антибиотиков, а также другие методы интенсивной терапии. При таком лечении возможно исключить смертельный исход даже при облучении дозой до 1000 рад. Энергия, излучаемая радиоактивными веществами, поглощается окружающей средой, в том числе и биологическими объектами. В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы.

Ионизирующее воздействие нарушает в первую очередь нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ. В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма. Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме как при внешнем (источник находится вне организма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества попадают внутрь организма, например, с пищей или ингаляционным путем). Рассмотрим действие ионизирующего излучения, когда источник облучения находится вне организма.

Биологических эффект ионизирующего излучения в данном случае зависит от суммарной дозы и времени воздействия излучения, его вида, размеров облучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма. При однократном облучении всего тела человека возможны биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения.

При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающими смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения. Причем, поглощенная доза излучения, вызывающая поражение отдельных частей тела, превышает смертельную поглощенную дозу облучения всего тела. Смертельные поглощенные дозы для отдельных частей тела следующие: голова -- 20 Гр, нижняя часть живота -- 30 Гр, верхняя часть живота -- 50 Гр, грудная клетка -- 100 Гр, конечности -- 200 Гр.

Степень чувствительности различных тканей к облучению неодинакова. Если рассматривать ткани органов в порядке уменьшения их чувствительности к действию облучения, то получим следующую последовательность: лимфатическая ткань, лимфатические узлы, селезенка, зобная железа, костный мозг, зародышевые клетки. Большая чувствительность кроветворных органов к радиации лежит в основе определения характера лучевой болезни.

При однократном облучении всего тела человека поглощенной дозой 0,5 Гр через сутки после облучения может резко сократиться число лимфоцитов. Уменьшается также и количество эритроцитов (красных кровяных телец) по истечении двух недель после облучения. У здорового человека насчитывается порядка 10 4 красных кровяных телец, причем ежедневно вое-производится 10 .У больных лучевой болезнью такое соотношение нарушается и в результате организм погибает.

Важным фактором при воздействии ионизирующего излучения на организм является время облучения. С увеличением мощности дозы поражающее действие излучения возрастает. Чем более дробно излучение по времени, тем меньше его поражающее действие (рис. 2.17).

Внешнее облучение альфа-, а также бета-частицами менее опасно. Они имеют небольшой пробег в ткани и не достигают кроветворных и других внутренних органов. При внешнем облучении необходимо учитывать гамма- и нейтронное облучение, которые проникают в ткань на большую глубину и разрушают ее, о чем более подробно рассказывалось выше.

5. ДВА ВИДА ОБЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА: ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ

Ионизирующее излучение может двумя способами оказывать воздействие на человека. Первый способ -- внешнее облучение от источника, расположенного вне организма, которое в основном зависит от радиационного фона местности на которой проживает человек или от других внешних факторов. Второй -- внутреннее облучение, обусловленное поступлением внутрь организма радиоактивного вещества, главным образом с продуктами питания.

Продукты питания, не соответствующие радиационным нормам, имеют повышенное содержание радионуклидов, инкорпорируются с пищей и становятся источником излучения непосредственно внутри организма.

Большую опасность представляют продукты питания и воздух, содержащие изотопы плутония и америция, которые обладают высокой альфа активностью. Плутоний, выпавший в результате Чернобыльской катастрофы, является самым опасным канцерогенным веществом. Альфа излучение имеет высокую степень ионизации и, следовательно, большую поражающую способность для биологических тканей.

Попадание плутония, а также америция через дыхательные пути в организм человека вызывает онкологию легочных заболеваний. Однако следует учесть, что отношение общего количества плутония и его эквивалентов америция, кюрия к общему количеству плутония, попавшего в организм ингаляционным путем незначительно. Как установил Беннетт, при анализе ядерных испытаний в атмосфере, на территории США соотношение выпадения и ингаляции равно 2,4 млн. к 1, то есть подавляющее большинство альфа-содержащих радионуклидов от испытаний ядерного оружия ушли в землю не оказав влияния на человека. В выбросах Чернобыльского следа наблюдались также частицы ядерного топлива, так называемые горячие частицы размером около 0,1 микрона. Эти частицы также могут проникать ингаляционным путем в легкие и представлять серьезную опасность.

Внешнее и внутреннее облучения требуют различные меры предосторожности, которые должны быть приняты против опасного действия радиации.

Внешнее облучение в основном создается гамма содержащими радионуклидами, а также рентгеновским излучением. Его поражающая способность зависит от:

а) энергии излучения;

б) продолжительности действия излучения;

в) расстояния от источника излучения до объекта;

г) защитных мероприятий.

Между продолжительностью времени облучения и поглощенной дозой существует линейная зависимость, а влияние расстояния на результат радиационного воздействия имеет квадратичную зависимость.

Для защитных мероприятий от внешнего облучения используются в основном свинцовые и бетонные защитные экраны на пути излучения. Эффективность применения материала в качестве экрана для защиты от проникновения рентгеновских или гамма-лучей зависит от плотности материала, а также от концентрации содержащихся в нем электронов.

Если от внешнего облучения можно защититься специальными экранами или другими действиями, то с внутренним облучением это сделать не представляется возможным.

Различают три возможных пути, по которым радионуклиды способны попасть внутрь организма:

а) с пищей;

б) через дыхательные пути с воздухом;

в) через повреждения на коже.

Следует отметить, что радиоактивные элементы плутоний и америций проникают в организм в основном с пищей или при дыхании и очень редко через повреждения кожи.

Как отмечает Дж. Холл, органы человека реагируют на поступившие в организм вещества исходя исключительно из химической природы последних, вне зависимости от того, являются они радиоактивными или нет. Химические элементы такие как натрий и калий, входят в состав всех клеток организма. Следовательно, их радиоактивная форма, введенная в организм, будет также распределена по всему организму. Другие химические элементы имеют склонность накапливаться в отдельных органах, как это происходит с радиоактивным йодом в щитовидной железе или кальцием в костной ткани.

Проникновение радиоактивных веществ с пищей внутрь организма существенно зависит от их химического взаимодействия. Установлено, что хлорированная вода увеличивает растворимость плутония, и как следствие инкорпорацию его во внутренние органы.

После того, как радиоактивное вещество попало в организм, следует учитывать величину энергии и вид излучения, физический и биологический период полураспада радионуклида. Биол о гическим периодом полувыведения называют время, которое необходимо для выведения из организма половины радиоактивного вещества. Некоторые радионуклиды выводятся из организма быстро, и поэтому не успевают нанести большого вреда, в то время как другие сохраняются в организме в течение значительного времени.

Период полувыведения радионуклидов, существенно зависит от физического состояния человека, его возраста и других факторов. Сочетание физического периода полураспада с биологическим, называется эффективным периодом полураспада --наиболее важным в определении суммарной величины излучения. Орган, наиболее подверженный действию радиоактивного вещества называют критическим. Для различных критических органов разработаны нормативы, определяющие допустимое содержание каждого радиоактивного элемента. На основании этих данных созданы документы, регламентирующие допустимые концентрации радиоактивных веществ в атмосферном воздухе, питьевой воде, продуктах питания. В Беларуси в связи с аварией на ЧАЭС действуют Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия и стронция в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ-92). В Гомельской области введены по некоторым пищевым продуктам питания, например детского, более жесткие нормативы. С учетом всех вышеперечисленных факторов и нормативов, подчеркнем, что средн е годовая эффективная эквивалентная доза облучения человека не должна превышать 1 мЗв в год.