Экология и генетика

Страница 6

Изложенная сейчас версия является несколько новой (по крайней мере для меня), однако у неё с классической (радиация – смерть) есть одна общая черта – в больших дозах радиация опасна и даже очень, и сейчас мы узнаем почему.

Биологические основы действия ионизирующего излучения на человека:

Единица поглощенной дозы в системе СИ - Грей, Гр (1 Гр=1 Дж/кг=100 рад). Мерой суммарного эффекта хронического облучения человека в малых дозах является эффективная доза, измеряемая в Зивертах, Зв (1 Зв = 100 бэр). С помощью этой универсальной величины учитываются особенности биологического действия на человека внешних источников ионизирующего излучения и инкорпорированных радионуклидов с различной локализацией в организме (изотопы йода, цезия, стронция, плутония и др.).

Биологическое действие ионизирующего излучения на организм человека, согласно современным представлениям, проявляется детерминированными и стохастическими эффектами. Детерминированные эффекты - лучевые поражения органов и тканей -имеют пороговый характер и могут клинически проявляться при уровнях однократного облучения отдельных органов в дозе более 0,15 Гр**, либо хронического многолетнего облучения при мощности эффективной дозы более 0,15 Зв/год. Лучевая болезнь человека может развиться при облучении костного мозга в дозе более 0,5 Гр, либо хроническом многолетнем облучении при мощности эффективной дозы более 0,4 Зв/год.

В соответствии с общепринятой консервативной радиобиологической гипотезой любой сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определенный риск возникновения стохастических эффектов. К ним относят индукцию: злокачественных новообразований (канцерогенное действие – рис.15-16), некоторых врожденных пороков развития (тератогенное действие (6-14)) и болезней у потомков облученных (генетическое действие). Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов используется гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы излучения с коэффициентом риска 7 10 -2 Зв.

Рассмотрим пути воздействия различных радиоактивных веществ на организм, их распространение в организме, депонирование, воздействие на различные органы и системы организма и последствия этого воздействия.

Различные радиоактивные вещества по - разному проникают в организм человека. Это зависит от химических свойств радиоактивного элемента.

Виды радиоактивного излучения

Альфа-частицы представляют собой атомы гелия без электронов, т.е. два протона и два нейтрона. Эти частицы относительно большие и тяжелые, и поэтому легко тормозят. Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких сантиметров. В момент остановки они выбрасывают большое количество энергии на единицу площади, и поэтому могут принести большие разрушения.Из-за ограниченного пробега для получения дозы необходимо поместить источник внутрь организма. Изотопами, испускающими альфа- частицы, являются, например, уран (235U и 238U) и плутоний (239Pu).

Бета-частицы - это отрицательно или положительно заряженные электроны (положительно заряженные электроны называются позитроны). Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких метров. Тонкая одежда способна остановить поток радиации, и, чтобы получить дозу облучения, источник радиации необходимо поместить внутрь организма, изотопы, испускающие бета-частицы - это тритий (3H) и стронций (90Sr).

Гамма-радиация - это разновидность электромагнитного излучения, в точности похожая на видимый свет. Однако энергия гамма-частиц гораздо больше энергии фотонов. Эти частицы обладают большой проникающей способностью, и гамма-радиация является единственным из трех типов радиации, способной облучить организм снаружи. Два изотопа, излучающих гамма-радиацию, - это цезий (137Сs) и кобальт (60Со).

Пути проникновения радиации в организм человека

Радиоактивные изотопы Радиоактивные частицы из Изотопы, находящиеся в земле

могут проникать в организм воздуха во время дыхания или на ее поверхности, испус-

вместе с пищей или водой. могут попасть в легкие. Но кая гамма-излучение, способны

Через органы пищеварения они облучают не только облучить организм снаружи. Эти

они распространяются по легкие, а также распро- изотопы также переносятся атмо-

всему организму. страняются по организму. сферными осадками.

Органы, подвергающиеся облучению

На рис. 5 изображена схема наиболее чувствительных к радиации органов. Однако она верна лишь в случае кратко-временного облучения. В случае постоянного (пусть даже и не сильного) облучения ситуация несколько меняется. Здесь наиболее восприимчивой оказы-вается щитовидная железа, на втором месте печень. Дело в том, что эти органы имеют свойство накапливать в себе в-ва, обычно содержащие радиоактивные в-ва в организме. Это мёртвые эритроциты, лимфоциты и лейкоциты (печень), йод (щитовидка).

Как уже говорилось раньше, радиация на организм может действовать и снаружи и изнутри. Влиянию внешнего облучения организм подвергается только в период пребывания человека в сфере воздействия излучения. В случае прекращения радиации прерывается и внешнее воздействие, а в организме могут развиваться изменения – последствия излучения. В результате внешнего воздействия нейтронного излучения в организме могут образовываться различные радио-активные вещества, например радио-нуклиды натрия, фосфора и др. Организм в подобных случаях временно становится носителем ôРис 5ô

радиоактивных веществ, вследствие чего может наступить внутреннее его облучение. Для понимания этого процесса обратимся к электронике, а именно к процессу производства микросхем. Делается это так: берётся монокристалл (кристалл обогащённого мышьяком или алюминием кремния, в котором распределение электронов и дырок равномерно по всему объему) и подвергается облучению жёскими излучениями «через формочку». Энергия фотона (hη) у этих спектров достаточна, чтобы выбить электрон с орбитали. Таким образом там где прошёлся луч образуются зоны с преобладанием дырок (р-зоны), а там где нет – электронов (n-зоны). Вместе они образуют p-n и p-n-p переходы (диоды и транзисторы соответственно, а так же полупроводниковые резисторы и конденсаторы [есть и такие]). Этим способом в монокристалле выращиваются целые схемы и устройства, но сейчас важно не это. Важно то, что под влиянием излучения может изменяться химический состав в-в. Под влиянием радиационного излучения простые и безобидные в-ва могут становиться радиоактивными, облучая организм изнутри. Примером этому могут стать изотопы простых элементов (14С, 32Р, 45Са, 35S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемы-ми живого вещества (растений и животных), которые более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные вещества, слабо поглощаемые организмами.