Дія йонізуючого випромінювання

1. Поняття про радіоактивність, радіаційний фон

На кожного мешканця Землі постійно діє так званий при¬родний радіаційний фон, який формується з космічної радіації та випромінювань радіоактивних речовин, що містяться в земній корі. Сумарна річна доза природного опромінення дорівнює 70—200 мілірентгенів (мР) і не становить загрози для здоров'я людини. Навіть додаткова доза опромінення, яку людина дістає під час медичних обстежень, цілком безпечна. Робота у специфічних умовах, наприклад на атомних електро¬станціях, хоч і пов'язана з деяким ризиком, але особливої небезпеки для здоров'я також не становить, оскільки суворо регламентована санітарно-гігієнічними вимогами.

Небезпека дії йонізуючого випромінювання виникає під час опромінень у набагато більших дозах. Подібні ситуації мають місце у випадку аварій на ядерних установках, коли відбу-вається забруднення води, ґрунту, повітря радіоактивними ізотопами, внаслідок ядерних вибухів під час випробувань ядерної зброї чи завдавання ядерного удару.

Так, під час аварії на Чорнобильській АЕС, де використову¬вався реактор типу РБМК, в який завантажувалося 180 т ядер¬ного палива, в атмосферу потрапило багато різних типів радіонуклідів, що за сумарною активністю дорівнює 5 • 107 Кі.

Радіоактивність — це розпад ядер деяких елементів та ізо¬топів, що мають надлишок нейтронів або протонів. Природна радіоактивність є довільним процесом. На Землі чимало місць із підвищеним радіаційним фоном. Це, як правило, родо¬вища урану, радіоактивних сланців, торієві піски, радонові мінеральні джерела. В Україні до таких місць належать міста Хмільник, Миронівка, Жовті Води.

Космічне випромінювання складається з галактичного та со¬нячного. Його досить мала енергія зростає в стратосфері та йоносфері Землі. Це випромінювання складається в основному з протонів і важких ядер. Потрапивши в атмосферу, вони, стика¬ючись з різними атомами і молекулами елементів повітря, спричиняють появу радіонуклідів (Тритій, Карбон-14, Бери¬лій-7, Натрій-22 та ін.), що разом з опадами випадають на землю.

Штучна радіоактивність — це радіоактивність, спри¬чинена діяльністю людини. Зміст такої діяльності полягає в добуванні енергії під час ядерної реакції (взаємодії ядер з еле-ментарними частинками, що супроводжується перетворенням ядер і виділенням величезної кількості енергії). Радіоактивний розпад не залежить від таких зовнішніх фізичних факторів, як тиск, температура, склад повітря тощо. Під час цього процесу і виникає радіація.

Радіація — виділення елементарних частинок чи електро¬магнітної енергії атомними ядрами під час їх поділу. Нині широко використовують термін йонізуюче випромінювання, під яким розуміють промені різних типів і походження, які в результаті проходження крізь речовину йонізують атоми і молекули. Так, йонізація може бути спричинена електромагнітними коливаннями (рентгенівським, синхро¬тронним, гамма-випромінюванням) та частинками (елек¬тронами, позитронами, протонами, альфа-частинками, л-мезонами, прискореними ядрами, нейтронами). Найважливішим для людини і в той же час небезпечним є а-, 3- і у-випромінювання.

а-промені — це потік позитивно заряджених ядер Гелію. Вони мають найкоротший радіус дії (кілька сантиметрів у повітрі і 0,1 мм у живій тканині). Небезпечні тільки під час прямого контакту зі шкірою чи слизовими оболонками, але мають надзвичайну руйнівну силу, спричинюють сильні опіки.

/3-промені складаються з негативно заряджених електронів, що рухаються з величезною швидкістю. В повітрі вони поширюються на кілька метрів, у живій тканині — на кілька міліметрів.

у-промені мають електромагнітну природу і становлять найнебезпечніше явище. Діють на відстані сотень метрів.

Крім типу випромінювання, важливе значення має фізич¬ний стан та хімічні властивості речовин, що містять радіоак¬тивні ізотопи (радіонукліди). Це визначає їх надходження в організм людини і локалізацію в тканинах. З трьох шляхів надходження радіонуклідів у організм (через шкіру, повітря, їжу) найнебезпечнішим є потрапляння їх з їжею.

У тканинах організму радіонукліди розподіляються по-різному. У кістках накопичуються Стронцій, Кальцій, Барій, Радій, у печінці затримуються Церій, Лантан, Прометій, у м'язах залишаються Калій, Рубідій, Цезій, в селезінці та лімфатичних вузлах утримуються Ніобій, Рутеній, щитовидною залозою поглинається Іод. Рівномірно по всьому тілу розподіляються Тритій, Карбон, Ферум, Полоній.

Радіонукліди, що потрапили в організм людини, а також ті, що впливають ззовні, йонізують речовини, що входять до складу живих тканин, діючи на молекулярному рівні і спричинюючи різні зміни залежно від дози опромінення.

Доза опромінення є кількісною оцінкою йонізації. Визна¬чається кількістю енергії радіації, поглинутої одиницею маси тіла. Одиницею виміру є грей (табл. 3). Користуються також поняттям ефективна еквівалентна доза (Зв), або біологічний еквівалент радіації (Бер).

Таблиця 3. Одиниці вимірювання йонізуючого випромінюванняДля вимірювання ступеня йонізації повітря, потужності до¬зи рентгенівського та гамма-випромінювання, загального рівня радіації користуються старою одиницею вимірювання — рентгеном. Кінцевий результат опромінення залежить перш за все від часу, протягом якого діяла радіація певної потужності.

2. Біологічна дія йонізуючого випромінювання

Розрізняють пряму дію радіації (наприклад, розрив молеку¬ли ДНК в результаті проходження елементарної частинки) та непряму, коли, наприклад, йонізується вода, що входить до складу клітин (відбувається радіоліз). Ці первинні фізико-хімічні процеси діють паралельно й призводять до складних взаємопов'язаних змін, що порушують функціонування систем організму. У разі дії обох видів радіації головними об'єктами опромінення є великі білкові молекули.

Під час проходження елементарної частинки крізь живу клітину руйнуються хімічні зв'язки молекул (пряма дія). З ут¬ворених вільних радикалів виникають нові хімічні сполуки (непряма дія). Непряма дія йонізуючого випромінювання наба¬гато більша, тому що утворені вільні радикали надзвичайно «агресивні», а під час проходження елементарних частинок крізь клітину утворюється цілий трек з таких радикалів.

Дуже небезпечний радіоліз води, під час якого утворюється супероксидний оксиген О2, який завдає значних пошкоджень оточуючим органічним молекулам. Пошкоджуються також окремі ділянки ДНК внаслідок дезамінування основ амінокис¬лот чи розривів карбонових зв'язків. Це призводить до гене¬тичних та соматичних ефектів. Якщо радіація діє на білки, спостерігається їх часткова денатурація, вони втрачають свої функції. Таким чином, навіть дуже незначна кількість енергії, що потрапила в організм, призводить до значних змін у ньому. Це явище дістало назву радіобіологічного парадоксу — невідповідності між експозиційною дозою та ефектом її ДІЇ-

Найвищою радіочутливістю характеризуються клітини, що мають велику швидкість поділу. До них належать кліти¬ни кісткового мозку, лімфоїдної тканини, статеві, епітелій шлунково-кишкового тракту. Найменш уразливі нервові волокна, кістки, хрящі. Неоднакова чутливість до радіації організмів різного віку. Чим молодший організм — тим він чутливіший.

Виділяють три групи органів за їх чутливістю до дії радіації:

1) все тіло, статеві органи, червоний кістковий мозок;

2) м'язи, щитовидна залоза, жирові тканини, печінка, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока тощо;

3) кісткова тканина, шкіра, кисті, литки, стопи.

Сила впливу радіонуклідів, які потрапляють усередину тіла, визначається їх фізико-хімічними властивостями, способами й часом проникнення, швидкістю виведення. При цьому має значення розмір частинок, що містять радіонукліди. Наприклад, більші частинки затримуються у верхніх дихаль¬них шляхах і можуть швидко видалитися. Також можуть бути швидко видалені, не потрапивши у кров, частинки, які надійшли з їжею. Ступінь видалення радіонуклідів з організму залежить від загальної швидкості метаболічних процесів (у мо¬лодшого організму вони швидші).

Розраховуючи дози опромінення, варто також враховувати і природний радіаційний фон.

ЛІТЕРАТУРА

- Білявський Г. О., Паду н М. М., Фурдуй Р. С. Основи загальної екології. — К.: Либідь, 1995. — 368 с.

- Біологія / А. А. Слюсарев, А. В. Самсонов, В. Н. Мухін та ін./ Під ред. В. О. Мотузного. — К.: Вища пік., 1991. — С. 6, 241.

- Вишневская Е. Л., Барсукова Н. К., Широкова Т. Й. Основы безопасности жизнедеятельности: Учеб. пособ. для учащихся 9-х кл. общеобразоват. шк. — М.: Русское слово, 1995. — 62 с.

- Конституція України: Прийнята на п'ятій сесії Верховної Ради України 28 червня 1996 року. — К.: Вікар, 1997. — С. 17—19.

- Кучеров І. С. Фізіологія людини і тварин. — К.: Вища шк., 1991. — 327с.

Леони Д.,Режи Б. Анатомия и физиология в цифрах. — М.: Кронпрес, 1995. — 128с.

- Лисенков С.Л. Конституція України: Матеріали до вивчення. — К.: Либідь, 1997. — С. 53—54.

- Основи медицинских знаний учащихся: Проб. учеб. для сред. учеб. заведений / Под ред. М. Й. Гоголева. — М.: Просвещение, 1991. — 112с.

- Пономарев В. Т. Энциклопедия безопасности. — Д. Сталкер, 1997. — С. 297—391.

- Самарський С. Л. Зоологія хребетних. — К.: Вища шк., 1976. — С. 188—189.

- Ситников В. П. Основы безопасности жизнедеятельности: Справочник школьника. — М.: Слово, 1997. — С. 307—444.

- Смирнов В. Е. Медицина. Наркомания: знак беды. — М.: Знание, 1988. — Вьіп. 2. — С. 33—56.

- Спок Б. Ребенок и уход за ним. — К.: Наук, думка, 1992. — 448 с.

- Ураков Й. Г. Последствия алкоголизма. — М.: Здоровье, 1987. — №11. — С. 50—91.

- Хрипкова А. Г., Колесов Д. В. Гигиена и здоровье. — М.: Про¬свещение, 1984. — С. 24—27.

- Щербак Г.Й., Царичкова Д.Б., Вервес Ю.Г. Зоологія без¬хребетних. — К.: -Либідь, 1996. — Кн. 2. — С. 291—298.