Биологическое действие радиации. Презентация на тему: Биологическое действие радиации

Радиация может повреждать клетки. Защита организма справляется с этим, пока дозы облучения не превысят природный фон в сотни и тысячи раз. Более высокие дозы ведут к острой лучевой болезни и увеличивают на несколько процентов вероятность заболевания раком. Дозы в десятки тысяч раз выше фона смертельны. Таких доз в повседневной жизни не бывает.

Гибель и мутации клеток нашего тела - еще одно естественное явление, сопровождающее нашу жизнь. В организме, состоящем примерно из 60 триллионов клеток, клетки стареют и мутируют по естественным причинам. Ежедневно гибнет несколько миллионов клеток. Множество физических, химических и биологических агентов, включая природную радиацию, также «портят» клетки, но в обычных ситуациях организм легко справляется с этим.

По сравнению с другими повреждающими факторами ионизирующее излучение (радиация) изучено лучше всего. Как радиация действует на клетки? При делении атомных ядер высвобождается большая энергия, способная отрывать электроны от атомов окружающего вещества. Этот процесс называется ионизаций, а несущее энергию электромагнитное излучение - ионизирующим. Ионизированный атом меняет свои физические и химические свойства. Следовательно, изменяются свойства молекулы, в которую он входит. Чем выше уровень радиации, тем больше число актов ионизации, тем больше будет поврежденных клеток.

Для живых клеток наиболее опасны изменения в молекуле ДНК. Поврежденную ДНК клетка может «починить». В противном случае она погибнет или даст измененное (мутировавшее) потомство.

Погибшие клетки организм замещает новыми в течение дней или недель, а клетки-мутанты эффективно выбраковывает. Этим занимается иммунная система. Но иногда защитные системы дают сбой. Результатом в отдаленном времени может быть рак или генетические изменения у потомков, в зависимости от типа поврежденной клетки (обычная или половая клетка). Ни тот, ни другой исход не предопределен заранее, но оба имеют некоторую вероятность. Самопроизвольные случаи рака называют спонтанными. Если установлена ответственность того или иного агента за возникновение рака, говорят, что рак был индуцированным.

Если доза облучения превышает природный фон в сотни раз , это становится заметным для организма. Важно не то, что это радиация, а то, что защитным системам организма труднее справляться с возросшим числом повреждений. Из-за участившихся сбоев возникает дополнительные «радиационные» раки. Их количество может составлять несколько процентов от числа спонтанных раков.

Очень большие дозы, это - в тысячи раз выше фона. При таких дозах основные трудности организма связаны не с измененными клетками, а с быстрой гибелью важных для организма тканей. Организм не справляется с восстановлением нормального функционирования самых уязвимых органов, в первую очередь, красного костного мозга, который относится к системе кроветворения. Появляются признаки острого недомогания - острая лучевая болезнь. Если радиация не убьет сразу все клетки костного мозга, организм со временем восстановится. Выздоровление после лучевой болезни занимает не один месяц, но дальше человек живет нормальной жизнью.

Вылечившись после лучевой болезни, люди несколько чаще, чем их необлученные сверстники болеют раком. Насколько чаще? На несколько процентов.

Это следует из наблюдений за пациентами в разных странах мира, прошедшими курс радиотерапии и получившими достаточно большие дозы облучения, за сотрудниками первых ядерных предприятий, на которых еще не было надежных систем радиационной защиты, а также за пережившими атомную бомбардировку японцами, и чернобыльскими ликвидаторами. Среди перечисленных групп самые высокие дозы были у жителей Хиросимы и Нагасаки. За 60 лет наблюдений у 86,5 тысяч человек с дозами в 100 и более раз выше природного фона было на 420 случаев смертельного рака больше, чем в контрольной группе (увеличение примерно на 10 %). В отличие от симптомов острой лучевой болезни, которые проявляются через часы или дни, рак возникает не сразу, может быть, через 5, 10 или 20 лет. Для разных локализаций рака скрытый период разный. Быстрее всего, в первые пять лет, развивается лейкоз (рак крови). Именно это заболевание считается индикатором радиационного воздействия при дозах облучения в сотни и тысячи раз выше фона .

Почему рак возникает не сразу? Чтобы клетка с поврежденной ДНК стала раковой, с ней должна произойти целая цепь редких событий. После каждой новой трансформации ей снова нужно «проскочить» защитный барьер. Если иммунная защита эффективна, даже сильно облученный человек может не заболеть раком. А если заболеет, то будет вылечен.

Теоретически кроме рака могут быть и другие последствия облучения в высоких дозах.

Если радиация повредила молекулу ДНК в яйцеклетке или в сперматозоиде, есть риск, что повреждение будут передано по наследству. Этот риск может дать небольшую добавку к спонтанным наследственным нарушениям, Известно, что самопроизвольно возникающие генетические дефекты, начиная с дальтонизма и кончая синдромом Дауна, встречаются у 10 % новорожденных. Для человека радиационная добавка к спонтанным генетическим нарушениям очень мала. Даже у переживших бомбардировку японцев с высокими дозами облучения, вопреки ожиданиям ученых, выявить ее не удалось. Не было добавочных радиационно-индуцированных дефектов после аварии на комбинате «Маяк» в 1957 году, не выявлено и после Чернобыля.

Радиационные аварии в СССР и РФ с клинически значимыми последствиями: 1949-2005

Последствия облучения в зависимости от дозы

Люди, погибшие от облучения в Хиросиме и Нагасаки, а также в Чернобыле, получили дозы в десятки тысяч раз выше фона. При таких дозах организм уже не справляется с огромным числом погибших клеток, и человек умирает в течение дней или недель. В Хиросиме и Нагасаки в результате атомных бомбардировок погибли 210 тыс. человек. Это суммарное число потерь от действия ударной волны, разрушения зданий и сооружений, тепловых ожогов и радиации. При аварии на Чернобыльской АЭС в первые сутки около 300 сотрудников станции и пожарных получили очень высокие дозы. 28 спасти не удалось, но 272 человека врачи вылечили.

Катастрофа! Грядет та самая экологическая катастрофа. И главная причина, по которой остановить её неизбежно – человечество и его повседневная деятельность.

К примеру, взрыв на Чернобыльской АЭС нанёс непоправимый урон всей экосистеме, расположенной на площади 200 000 квадратных километров. Процент здорового населения среди проживающих вблизи с каждым годом падает. Город Припять спустя много лет до сих пор считается зоной отчуждения.

Чернобыль стал печальным опытом человечества, но показательный урок «Влияние радиоактивных веществ на живые организмы» не был усвоен и техногенное облучение продолжает воздействовать на человека.

Что такое радиация

Радиация – явление, встречающееся в радиоактивных элементах, ядерных реакторах, взрывах. Она губительно сказывается на здоровье и жизнедеятельности всех живых организмов, в том числе и человека.

Отличие радиации от радиоактивности в том, что первая существует лишь до тех пор, пока не будет поглощена каким-либо веществом. В свою очередь вторая присутствует долгое время.

Вред, исходящий от этого явления:

1. В малых дозах приводит к онкологическим заболеваниям.
2. Нарушает здоровую генетику.
3. Разрушает клетки ткани.
4. Приводит к различным заболеваниям.
5. Заражение местности, земли, воздуха.

Радиационная биология следит и изучает пути и степень воздействия излучений на разные биологические объекты.

Главное помнить – всё зависит от полученной дозы заражения. Именно она и определяет вероятность летального исхода или иного возможного причинённого вреда человеку, животному или окружающей среде.

Типы радиации

Радиация была до появления человечества и увеличилась в своём количестве с его появлением. Потому и подразделяется на два основных типа – радиация естественная и техногенная. К естественной мы относим радионуклиды, попадающие из космоса, обитающие в земной коре, и в результате жизни самой природы. К техногенным принято относить те, которые вырабатываются в результате жизнедеятельности человечества.

Все виды излучения, в свою очередь, представлены в виде альфа-частиц, бета-частиц и гамма-радиации. Альфа и бета-частицы опасны при попадании внутрь. Цезий и кобальт, представляющие гамма-радиацию, вызывают передозировку при внешнем облучении.

Больше всего при облучении страдают лёгкие, кишечник. Наименее уязвимы кожа, костная ткань и костный мозг.

Естественная радиация

Как бы человек ни старался, большую часть облучения живой мир планеты получает от естественных источников. К таковым относятся:

• космос;
• внешнее облучение от радионуклидов земного происхождения;
• внутренне облучение от радионуклидов земного происхождения;

Космогенные попадают к нам в результате разных процессов, возникающих во Вселенной. При высокой активности солнца, вспышках звёзд – они попадают к нам. В глубинах недр земли также присутствует источник облучения. Никакого значительного вреда не несёт, хотя и попадает всюду – в воздух, воду, всё живое. Внешний вред наносят такие элементы, как уран и торий. Внутреннее действие – когда облучение попадает через вдыхание, пищу или питье. И если внешний вред возможно устранить путём удаления частиц с поверхности живого организма, то внутренний вред исправить гораздо сложнее, а иногда и вовсе невозможно.

В местах высокой концентрации родона строительство домов и нежилых зданий запрещено.

Техногенная радиация

Два подвида:

• Природная. Природная – при добыче полезных ископаемых.
• Искусственная. Искусственная получаются в результате ядерных реакций.

С каждым годом растёт количество и тех, и других техногенных способов повышения радиации. Потому как аварийных выбросов, ядерных взрывов, поисков новых нефтяных и газовых месторождений меньше не становится.

И если природную активность мы не в силах остановить, то вышеперечисленные методы сократить в наших силах.

Примеры источников искусственной радиации:

• атомные электростанции;
• военная техника;
• рабочие ядерные реакторы;
• места ядерных испытаний;
• зоны утечки ядерного топлива;
• медицинская техника.

При использовании природного газа повышается общий радиационный фон.

Дозировка. Влияние радиации на живые организмы

Как бы нас не информировали и не убеждали в том, что радиация безвредна и небольшие дозы не представляют опасности для всего живого – определённые риски всё же существуют. Разберёмся, насколько воздействие радиации на живые организмы опасно, какие есть дозировки, какой будет достаточно и последствия для организма.

Больше всего облучению подвержены дети, даже плод, находящийся в утробе.

25 рентген и меньше – опасности не представляют. Пример – рентгеновское облучение, как правило, дозировка которого настолько мала, что, выпив 1 стакан молока или виноградного сока, вы полностью избавите себя от облучения такой степени.

Доза облучения 50 рентген – если получена однократно, то временно снижается количество лимфоцитов; если такая цифра накоплена за всю человеческую жизнь, то это существенной угрозы не несёт.

• 50 – 100 – вызывают тошноту, рвотный рефлекс, на фоне общего снижения количества лимфоцитов;
• 100-150 – редко приводит к смертельному исходу, чаще возникает ощущение «алкогольного похмелья»; при кратковременном облучении приводит в 0,5% случаев к развитию онкологических заболеваний;
• 200-250 рентген, полученных за короткий промежуток времени, приводит к развитию и прогрессированию лучевой болезни, вероятность летального исхода высокая;
• 300-350 – в половине случаев отравления приводит к смертности в ближайшие 30 дней;
• 500-600 – приводит к смерти почти в каждом случае, возникает в первые 2 недели;
• 700- 1000 – летальный исход практически сразу же и в каждом из случаев заражения.

Если говорить об общей допустимой и «безболезненной» для всего организма дозировке, то она составляет не более 5 рад в год.

Охрана природы

Если с человечеством понятно, то хотелось бы донести, насколько сильно и какое влияние радиации на природу?

Многие учёные вплотную занимаются охраной природы и оберегают мир от экологической катастрофы. Одним из способов является ограждение природного мира от техногенной радиации, от ядерных взрывов, сжигания и хранения ядерных отходов и т. д.

1. Загрязнение почвы.
2. Такие территории требуют долгой и затратной реабилитации для последующего использования.
3. Растения.
4. Хоть лиственные виды более приспособлены и устойчивы к повышению радиационного фона, всё же при высоких цифрах и они погибают.
5. Животные и насекомые.

Особое влияние радиации на животных, ведь они самые невинные и незащищенные, в сравнении с более разумными обитателями планеты.

После аварии на Чернобыльской АЭС вблизи уменьшилось количество дождевых червей, хотя спустя годы снова восстановилось за счёт тех, кто оказался стойким к ионизирующей радиации.

Вещи, заражённые радиацией в быту

Помимо предметов, которые попадают к нам из заражённых мест, например, из Чернобыля или автомобили из Японии после аварии на Фукусиме, – есть мелкие предметы быта, которые несут в себе опасность.

К таковым относят:

1. Антиквариат, сохранившийся после Великой Отечественной войны или Первой мировой.
2. После трагедии в Японии – товары китайского производства могут иметь повышенный радиационный фон.
3. Автомобили, привезённые из Японии после аварии на Фукусиме, другие товары.
4. Хрусталь, гранит, гранитные камни и все изделия, выполненные из природного материала.
5. Некоторые виды бетона или кирпича, в зависимости от мест добывания глинозёма.
6. Старинные наручные часы со стрелками, покрытыми радием и люминофором.
7. Керамическая или глиняная посуда, покрытая жёлтой или оранжевой урановой глазурью (сейчас её не изготавливают).
8. Светящиеся в темноте игрушки и приборы.
9. Бразильский орех.
10. Дверные светящиеся таблички, показывающие вход и выход.
11. Бентонитовая глина, содержащаяся в кошачьем наполнителе для туалета.
12. Сигареты.
13. Глянцевые страницы.

Получается, что, кроме ежегодного рентгеновского облучения в поликлиниках и больницах, мы получаем дополнительную дозу облучения от предметов, которые окружают нас в быту. Следовательно, если есть малейшая возможность сократить дозировку, придерживаясь простых правил хранения продуктов, отказываясь от пищи, заражённой радиацией и не покупая автомобили с повышенной радиацией — обязательно это сделайте.

Сегодня можно самостоятельно замерить уровень радиации в вашем доме, в ванне, проверить степень вреда при покупке строительных материалов. Для этого используют дозиметр. Цена стартует от 2500 рублей за бытовые приборы, доходя до суммы в 10 раз выше за профессиональные.

Сравнение радиации в разных помещениях и на разном этаже

Допустимая норма радиационного фона составляет 50 мкР в час или 0,3 мЗ/час.

Если посмотреть на уровень радиации в школе в разных помещениях или дома, то он будет примерно таким:

• Кабинет информатики – 13-16 мкР/ч.
• Столовая – 10-14 мкР/ч.
• Спортивный зал – 13-15 мкР/ч.
• Школьный двор — мкР/ч.

Радиационный фон домов и зданий:

• Панельные дома – 0,017 мкР/ч.
• Кирпичные дома – 0,016 мкР/ч.
• Нежилые помещения, общественные – 0,017 мкР/ч.

Делаем вывод – степень излучения ничтожна и абсолютно безвредна. Хотя, например, на Фукусиме уровень радиации сегодня составляет 530 зивертов в час, что в сотни раз превышает норму. В Хабаровске в 2011 году, во время аварии на Фукусиме, фон был повышен и составлял до 27 мкР/ч, а во Владивостоке и того меньше. В Москве через онлайн-мониторинг можно обнаружить сегодня 0,12 мЗ/час, что немного превышает норму. Соответственно, учитывая все факторы, при которых человек получает облучение, можно сказать, что оно поступает отовсюду, и от самой природы, и от техногенных причин. Избежать этого невозможно!

В США разработали специальные гели, которые наносятся на любую поверхность и впитывают с неё радионуклиды.

Заключение

Получается, что радиация как явление присутствует множество лет, и она неизбежно. Потому мы не имеем права уничтожить один из источников облучения, саму природу. Вопрос, который должны задавать мы сами – как человечество радиационно воздействует на окружающий мир и каким образом способствует повышению радиационного фона:

1. Разработка и испытание ядерного оружия.
2. Строительство атомных станций.
3. Добыча газа, нефти, прочих полезных ископаемых.
4. Сжигание разного рода отходов.

Помимо загрязнения воздуха, происходит орошение рек, озёр, следовательно, гибель целой экосистемы.

Чтобы заставить задуматься над экологической проблемой, приближающей катастрофическую развязку, нужно:

• Ужесточать законодательство.
• Переходить на новые технологии.
• Проводить регулярные конференции и форумы в международном ключе, которые будут давать возможность находить новые способы устранения нависшей угрозы.

Чтобы избежать малого повышения радиационного фона, нужно проводить несложные мероприятия:

1. Проветривать комнаты.
2. Озеленять дворы, территории парков и скверов.
3. Не сжигать мусор и не загрязнять им город.
4. Иметь дозиметр для измерения фона радиации в жилом помещении.
5. Вести здоровый образ жизни.
6. Возле компьютеров и телевизоров выращивать фиалки, кактусы.

Что делать, чтобы помочь организму вывести накопленные или полученные радиоактивные вещества?

Один из действенных и дешёвых способов – заняться спортом. Причём активным и изнуряющим, чтобы «семь потов сошло». Именно через увеличенное потоотделение выходят все заряжённые частицы и элементы. Тот же процесс происходит при посещении бани или сауны.

Насыщение организма природными витаминами позволит уменьшить риск получения облучения. Сильный организм способен лучше себя защитить.

При явно выраженном радиационном заражении принимайте йод. Для накопления этого вещества в организме, поскольку в таком случае места для радиоактивного изотопа уже не останется, и он не будет впитываться вашим организмом.

Еда, которая выводит радионуклиды

Безусловно, нет такого коктейля, выпив который, уровень радиационной заражённости человека сразу упадёт, но какие-то отдельные продукты всё же снижают дозировку:

• Соли калия и кальция, витамины группы B выводят радионуклиды. Продукты – мак, сыр, кунжут, молоко, зелень, кукуруза, курага, свёкла, морская капуста, чернослив, изюм, шпинат, треска, чечевица, авокадо.
• Зелёный чай способствует выведению компьютерной радиации, квас и натуральные соки также благотворно сказываются на организме, который был подвержен облучению.
• Репчатый и зелёный лук, чеснок – способны вывести небольшую дозу радионуклидов;
• В аптеке предлагаются разные биоактивные добавки – морские водоросли. Соблюдая инструкцию по применению можно помочь своему организму.
• Рассол из бабушкиных помидорчиков или огурчиков, припасённых к зиме. Пейте на здоровье!

Мы сами строим своё будущее, и только мы решаем, какое оно будет у наших детей. А какой фон радиации станет нормой в их повседневности — напрямую зависит от того, какие способы её уменьшения мы найдём сегодня, но влияние радиоактивного излучени я на живые организмы, безусловно, есть!

Механизм биологического действия радиоактивных излучений сложен и до конца не изучен.

В начале 1940-х гг. исследования А. А. Дробкова, изучавшего рост клубеньковых бактерий вокруг источника радиоактивного излучения, показали как губительное, так и стимулирующее воздействие радиоактивного излучения одновременно. Все зависит от дозовой нагрузки излучения на бактерии.

Многочисленные исследования биологов, медиков, физиков позволили представить механизмы воздействия ионизирующего излучения и установить различие воздействия разных типов ионизирующих частиц на биологические объекты.

Повреждения могут происходить на разных уровнях биологической организации.

Радиочувствительность живых организмов значительно различается. Смертельная доза для бактерий составляет 10 4 Гр, для насекомых - 10 3 Гр, для млекопитающих - 10 Гр. Для сельскохозяйственных животных разовые дозы облучения 1,5-2 Гр могут приводить к возникновению лучевой болезни, дозы 0,1 Гр/год - к проявлению генетических эффектов. Для растений радиобиологические повреждения проявляются в следующем: на клеточном уровне в виде цитогенетических повреждений, оцениваемых по снижению митотической активности, увеличению числа хромосомных аберраций и изменению длительности митотического цикла клеток апикальной меристемы. В фитоценозе - это выпадение наиболее радиочувствительных видов растений, изменение числа растений и запасов фитомассы на единице площади, нарушение течения нормальных сукцессионных процессов и т. д. Необходимо отметить, что при воздействии на растения радиационных излучений в интервале невысоких доз (1-5 Гр для растений и 5-10 Гр для семян) происходит явление радиостимуляции, т. е. ускорение темпов роста и развития растений (Агроэкология, 2000).

Специфика радиационного поражения экосистем в зоне аварии на Чернобыльской АЭС проявлялась в следующем: хвойные леса пострадали при дозе облучения в 10 Гр/год (внешние проявления - «рыжий лес»), лиственные - при 30 Гр/год и агроэкосистемы - при 70 Гр/год (Алексахин, 1993).

Доза облучения человека определяется радиоэкологической характеристикой среды его обитания, потребляемых продуктов питания и воды. Максимальная доза излучения, не причиняющая вреда организму человека при многократном действии, равна 0,003 Гр в неделю, а при единовременном действии - 0,025 Гр.

Последствия радиационного воздействия на здоровье населения впервые детально были изучены в Японии после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки. В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы (Ревич и др., 2004):

1. самое серьезное последствие (исходя из величины дозы на 1 млн жителей) - рак молочной железы у женщин;
2. наиболее частый вид нефатального рака - рак щитовидной железы;
3. общее число случаев возникновения рака, обусловленного облучением, у женщин на 50 % выше, чем у мужчин.

Исследованиями, проведенными в различных странах после аварии на Чернобыльской АЭС, было показано, что эффект облучения щитовидной железы радиоактивными изотопами йода в несколько раз превосходит эффекты облучения от внешнего источника излучения. На территории России в 1986 г. подверглось облучению радиоизотопами йода более 5 млн человек. Все эти люди имеют повышенную вероятность заболевания радиационно-индуцированным раком щитовидной железы. По расчетам В. К. Иванова, А. Ф. Цыба и др. (2004), только в Брянской области порядка 4000 человек имеют значение индивидуального атрибутивного (т. е. дополнительного) пожизненного риска более 99 %. Для других групп населения эта вероятность ниже.

Последствия радиационного загрязнения могут проявляться не только в возникновении дополнительных случаев заболевания раком щитовидной железы, но и в изменениях ее функции. В отдаленные сроки после воздействия ионизирующего излучения возможно развитие гипотиреоза и другой патологии. Наиболее выражены такие последствия радиационного воздействия (внутреннего облучения щитовидной железы радионуклидами йода) в Уральском регионе, где авария произошла более 50 лет тому назад.

Биологическое действие радиации на человека заключается в ионизации клеток тканей его тела и появлении лучевой болезни. Течение болезни будет зависеть от многих факторов: от площади поражения, от дозы ионизирующей радиации, от времени, на протяжении которого эта доза получена.

Ионизирующая радиация

Когда частицы высокой энергии, или фотоны, проходят через вещество, они образуют на своем пути пары заряженных частиц, которые называют ионами. Поэтому опасной считают именно ионизирующую радиацию. Биологическое действие радиации в большей мере сказывается на живой материи. Живая ткань - это клетки, которые постоянно обновляются, это динамический процесс. И для него ионизирующее облучение оказывается болезненным вдвойне.

Отчасти радиационное поражение связывают с механическим поражением молекулярных структур, например, хромосом. Отчасти - с химическими процессами, происходящими с высвободившимися радикалами. Поскольку человек на 75% состоит из воды, то первыми радиационное излучение поглощают именно клетки воды, образовывая типа ОН, НО2, Н. В последующем происходят цепные реакции окисления этими радикалами молекул белков. Дальше появляются функциональные изменения в биологических закономерностях жизни клеток.

В клетках происходят следующие изменения:

• повреждается механизм деления и хромосомный аппарат поврежденной клетки;
• блокируется процесс обновления и дифференцирования клеток;
• блокируется процесс пролиферации и регенерации тканей.

Больше всего биологическое действие радиации сказывается на постоянно обновляющихся клетках костного мозга, селезенки, половых желез и т.д.

Острая лучевая болезнь

Очень высокая доза ионизирующей радиации (больше 600 рад) приводит к быстрой гибели человека (если не проводится никакого лечения). При дозе 400-600 рад погибает около 50% людей. Начинается острая лучевая болезнь, при которой разрушается и гибнет кроветворная система и перестает работать защитная система организма.

Первая неделя острой лучевой болезни протекает бессимптомно - это так называемый скрытый период болезни. Потом наступает дает сбой иммунитет, начинают обостряться все хронические заболевания и появляются новые инфекции. Примерно к четвертой неделе развивается малокровие, кровь перестает сворачиваться, увеличивается риск кровотечений.

Сегодняшний уровень медицины позволяет спасать людей, получивших дозу до 1000 рад. Раньше биологическое воздействие радиации в таком количестве не поддавалось лечению. Лучевая болезнь - это крайняя степень поражения. Меньшие дозы могут вызывать лейкозы и различные злокачественные опухоли.

Источники радиации и виды облучения

Человек может получить опасную дозу излучения от проходящего радиационного облака или от загрязненной поверхности зданий, сооружений, земли. Это называют внешним облучением. Внутреннее облучение возникает, когда человек вдыхает зараженные аэрозоли (ингаляционная опасность) или потребляет загрязненные продукты питания и воду. Радиоактивные вещества могут попадать на кожу и одежду. Такое облучение называют контактным.

Биологическое действие радиации может вызвать следующие эффекты:

• Соматико-стохастические. Они трудно обнаруживаются и могут никак не проявляться в течение десятков лет.
• Соматические. Сказываются только на облученном человеке, на потомство не влияют.
• Генетические. Нарушаются половые клеточные структуры облученных людей, что повлияет на потомство, которое появляется с врожденными уродствами и мутациями.

Степень облучения зависит не только от дозы, но и от времени воздействия 300 рад, полученная в течение нескольких месяцев, к болезни не приведет, а за один раз может привести к тяжелым последствиям. Острая лучевая болезнь может развиться при полученной разовой дозе 100 рад.

Воздействие радиации на организм может быть различным, но почти всегда оно негативно. В малых дозах радиационное излучение может стать катализатором процессов, приводящих к раку или генетическим нарушениям, а в больших дозах часто приводит к полной или частичной гибели организма вследствие разрушения клеток тканей.

Сложность в отслеживании последовательности процессов, вызванных облучением, объясняется тем, что последствия облучения, особенно при небольших дозах, могут проявиться не сразу, и зачастую для развития болезни требуются годы или даже десятилетия. Кроме того, вследствие различной проникающей способности разных видов радиоактивных излучений они оказывают неодинаковое воздействие на организм: -частицы наиболее опасны, однако для -излучения даже лист бумаги является непреодолимой преградой; -излучение способно проходить в ткани организма на глубину один - два сантиметра; - излучение характеризуется наибольшей проникающей способностью: его может задержать лишь толстая плита из материалов, имеющих высокий коэффициент поглощения, например, из бетона или свинца.

Также различается чувствительность отдельных органов к радиоактивному излучению. Поэтому, чтобы получить наиболее достоверную информацию о степени риска, необходимо учитывать соответствующие коэффициенты чувствительности тканей при расчете эквивалентной дозы облучения:

• 0,03 - костная ткань
• 0,03 - щитовидная железа
• 0,12 - красный костный мозг
• 0,12 - легкие
• 0,15 - молочная железа
• 0,25 - яичники или семенники
• 0,30 - другие ткани
• 1,00 - организм в целом.

Вероятность повреждения тканей зависит от суммарной дозы и от величины дозировки, так как благодаря репарационным способностям большинство органов имеют возможность восстановиться после серии мелких доз.

В таблице 1 приведены крайние значения допустимых доз радиации:

Таблица 1.

Тем не менее, существуют дозы, при которых летальный исход практически неизбежен. Так, например, дозы порядка 100 г приводят к смерти через несколько дней или даже часов вследствие повреждения центральной нервной системы, от кровоизлияния в результате дозы облучения в 10-50 г смерть наступает через одну - две недели, а доза в 3-5 грамм грозит обернуться летальным исходом примерно половине облученных.

Знания конкретной реакции организма на те или иные дозы необходимы для оценки последствий действия больших доз облучения при авариях ядерных установок и устройств или опасности облучения при длительном нахождении в районах повышенного радиационного излучения, как от естественных источников, так и в случае радиоактивного загрязнения. Однако даже малые дозы радиации не безвредны и их влияние на организм и здоровье будущих поколений до конца не изучено. Однако можно предположить, что радиация может вызвать, прежде всего, генные и хромосомные мутации, что в последствии может привести к проявлению рецессивных мутаций.

Следует более подробно рассмотреть наиболее распространенные и серьезные повреждения, вызванные облучением, а именно рак и генетические нарушения.

В случае рака трудно оценить вероятность заболевания как следствия облучения. Любая, даже самая малая доза, может привести к необратимым последствиям, но это не предопределено. Тем не менее, установлено, что вероятность заболевания возрастает прямо пропорционально дозе облучения.

Среди наиболее распространенных раковых заболеваний, вызванных облучением, выделяются лейкозы. Оценка вероятности летального исхода при лейкозе более надежна, чем аналогичные оценки для других видов раковых заболеваний (приложение 4). Это можно объяснить тем, что лейкозы первыми проявляют себя, вызывая смерть в среднем через 10 лет после момента облучения. За лейкозами “по популярности” следуют: рак молочной железы, рак щитовидной железы и рак легких. Менее чувствительны желудок, печень, кишечник и другие органы и ткани.

Воздействие радиологического излучения резко усиливается другими неблагоприятными экологическими факторами (явление синергизма). Так, смертность от радиации у курильщиков заметно выше.

Что касается генетических последствий радиации, то они проявляются в виде хромосомных аберраций (в том числе изменения числа или структуры хромосом) и генных мутаций. Генные мутации проявляются сразу в первом поколении (доминантные мутации) или только при условии, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген (рецессивные мутации), что является маловероятным.

Изучение генетических последствий облучения еще более затруднено, чем в случае рака. Неизвестно, каковы генетические повреждения при облучении, проявляться они могут на протяжении многих поколений, невозможно отличить их от тех, что вызваны другими причинами.

Приходится оценивать появление наследственных дефектов у человека по результатам экспериментов на животных.

При оценке риска НКДАР использует два подхода: при одном определяют непосредственный эффект данной дозы, при другом - дозу, при которой удваивается частота появления потомков с той или иной аномалией по сравнению с нормальными радиационными условиями.

Так, при первом подходе установлено, что доза в 1 г, полученная при низком радиационном фоне особями мужского пола (для женщин оценки менее определенны), вызывает появление от 1000 до 2000 мутаций, приводящих к серьезным последствиям, и от 30 до 1000 хромосомных аберраций на каждый миллион живых новорожденных.

При втором подходе получены следующие результаты: хроническое облучение при мощности дозы в 1 г на одно поколение приведет к появлению около 2000 серьезных генетических заболеваний на каждый миллион живых новорожденных среди детей тех, кто подвергся такому облучению.

Оценки эти ненадежны, но необходимы. Генетические последствия облучения выражаются такими количественными параметрами, как сокращение продолжительности жизни и периода нетрудоспособности, хотя при этом признается, что эти оценки не более чем первая грубая прикидка. Так, хроническое облучение населения с мощностью дозы в 1 г на поколение сокращает период трудоспособности на 50000 лет, а продолжительность жизни - также на 50000 лет на каждый миллион живых новорожденных среди детей первого облученного поколения; при постоянном облучении многих поколений выходят на следующие оценки: соответственно 340000 лет и 286000 лет.

Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку:

объем легочной вентиляции очень большой

значения коэффициента усвоения в легких более высоки.

Пылевые частицы, на которых сорбированы радиоактивные изотопы, при вдыхании воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости рта и носоглотке. Отсюда пыль поступает в пищеварительный тракт. Остальные частицы поступают в легкие. Степень задержки аэрозолей в легких зависит от дисперсионности. В легких задерживается около 20% всех частиц; при уменьшении размеров аэрозолей величина задержки увеличивается до 70%.

При всасывании радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта имеет значение коэффициент резорбции, характеризующий долю вещества, попадающего из желудочно-кишечного тракта в кровь. В зависимости от природы изотопа коэффициент изменяется в широких пределах: от сотых долей процента (для циркония, ниобия), до нескольких десятков процентов (водород, щелочноземельные элементы). Резорбция через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт, и, как правило, не играет существенной роли.

При попадании радиоактивных веществ в организм любым путем они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается.

Концентрации в крови долгоживущих изотопов в дальнейшем могут удерживаться практически на одном уровне в течение длительного времени вследствие обратного вымывания отложившихся веществ.

Заряженные частицы, проникающие в ткани организма - и -частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят (Гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые, в конечном счете, также приводят к электрическим взаимодействиям.)

Электрические взаимодействия. За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходного нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.

Физико-химические изменения. И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционно-способные, как “свободные радикалы”. Химические изменения. В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки. Биологические эффекты. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток, или такие изменения в них могут привести к раку.