Биологическое действие радиации: прямое и косвенное поражающее действие.

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. Заряженные частицы проникают в ткани организма, теряют свою энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами атомов Электрическое 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 не спаренные электроны. Такие электроны легко смещаются со своих орбит и могут активно участвовать в химической реакции.

 

Биллогическое действие радиации: ионизация органических молекул.

Действие радиации заключается в воздействии мощных потоков энергии. Эта энергия вызывает первичны структурные изменения на уровне атомов и молекул. Это приводит в конечном счете к образованию высокореакционных продуктов: ионы, возбужденные атомы и молекулы, радикалы и т.д. Эти продукты вступают в радиохимическое взаимодействие с биологически активными молекулами.

Итогом таких реакций может быть такие вещества, как перекись водорода, спирты, альдегиды и некоторые кислоты. Эти вещества приводят к глубоким нарушениям обменных процессов клетки (синтез белка, ДНК и др.). Может произвести обезвоживание клетки и ее гибель. Изменения наступают на уровне тканей органов, системы органов и организма.

Существует 2 основных механизма действия радиации на молекулы и атомы.

Первый механизм – механизм прямого действия радиации. Это процесс, при котором радиоактивное излучение непосредственно воздействует на какую-либо молекулу и вызывает в ней изменения.

Второй механизм – механизм косвенного действия. На молекулы и атомы действует не само излучение, а продукты распада другой молекулы.

6.Биологическое действие радиации: косвенное образование свободных радикалов.

Свободный радикал – молекулярное образование, которое содержит не спаренный электрон.

Свободные радикалы обладают огромной реакционной способностью, то есть легко вступают в химические реакции с биологическими молекулами и образуют вторично-радикальные молекулы, которые обладают измененными биологическими свойствами.

Биологическое действие радиации: действие больших доз радиации (лучевая болезнь 4Гр).

Выделяют 2 формы заболевания: 1) острая лучевая болезнь 2) хроническая лучевая болезнь

Острая лучевая болезнь – это общее заболевание организма, которое формируется при облучении высокими дозами за малый период времени.

В течении протекания этого заболевания можно выделить 4 стадии:

1) первичная реакция организма на облучение – тошнота, рвота, недомогание и т.п. 2) Латентные период (скрытый) 3) Разгар заболевания 4) период разрешения заболевания (частичное либо полное выздоровление либо летальный исход)

Существует 4 степени тяжести острой лучевой болезни:
1 степень (легкая): формируется при дозах 1-2 Гр. Первичная реакция наступает через 1-2 часа. Латентный период может длиться несколько дней, потом ухудшение: ухудшение качества картины крови. Исход – выздоровление 100% (от 3 до 6 месяцев)
2 степень (средняя): при дозах 2-4 Гр. Первичная реакция наступает быстрее (от 10 до 30 мин). Латентный период слабо выражен. Критичное ухудшение картины крови. Разрешение заболевания: 15-20% - летальный исход.
3 степень (тяжелая): 4-6 Гр. Первичная реакция через несколько минут. Латентный период отсутствует. Разгар болезни: ухудшение картины крови, формирование лучевого загара (обугливание кожи через 2-3 недели), денатурация белков приводит к сильнейшему обезвоживанию организма и как следствие глубокому нарушению обменных процессов, постоянные рвоты. Разрешение: в большей части случаев – летальный исход.
4 степень: 6-10 и более Гр. Первичная реакция наступает мгновенно. Латентного периода нет. Формирование отека мозга, наблюдается коматозное состояние. Смерть наступает через 2-3 недели. Практически 100% - летальный исход.

Хроническая лучевая болезнь – это общее заболевание организма, которое образуется при поглощении невысоких доз радиации за большой период времени.
Выделяют 3 степени тяжести: 1) легкая (1-1,5 Гр) 3-4 года 2) средняя (1,5-2,5 Гр) 3-4 года 3) тяжелая (2,5-3,5 Гр)

Биологическое действие радиации: внутренние и внешние облучение

Существует 2 способа воздействия радиации: внешнее облучение и внутреннее.

Внешнее облучение – облучение от источника радиации, расположенного вне организма. Наиболее опасным видом излучения при внешнем воздействии является гамма-лучи. Основными способами защиты от внешней радиации является: 1) эвакуация населения 2) противорадиационное убежище 3) дезактивация местности
4) средства индивидуальной защиты

Внутреннее облучение – зараженная вода, воздух, пища.

Почти 100% поступает с пищей. Наиболее опасное излучение альфа-лучи. Способы защиты: радиационный контроль продуктов питания и воды.

 

Естественные источники радиации.

Естественные источники:

Космическое излучение подразд. на: - галактическое; - межгалактич.; - солнечное.

· Первичное космическое излучение преобладает на высотах более 45 км;

· Вторичное космическое излучение до 45 км.

· Галактическое и межгалактическое излучение представляет собой поток протонов (92%), альфа-частиц (7%) и ядра лёгких элементов (1%) (литий, азот, кислород, фтор). Энергия галактического излучения 10¹⁶МэВ.

· Незначительный вклад в космическое излучение вносят вспышки на солнце, интенсивность которых не превышает 100 МэВ.

Земное излучение

Радионуклиды земного происхождения относятся к элементам средней части таблицы Менделеева и к радиоактивным веществам тяжёлых элементов. В средней части таблицы Менделеева находятся 12 радионуклидов, основными из которых являются калий-40 и рубидий-87, которые могут оказать существенное влияние на здоровье человека т.к. являются элементами биологической ткани. К тяжёлым элементам следует отнести уран-235, уран-238 и торий-232, конечным продуктом распада которых является газ радон. Человек 54% земной радиации получает именно от излучения радона.

Для уменьшения воздействия радона на организм человека необходимо:

· Проветривать помещение не менее 5 часов в сутки.

· Во время приготовления пищи необходимо на несколько минут приоткрывать крышки в посуде.

· Рекомендуется стены обклеивать обоями или красить, т.к. в стройматериалах содержится радон.

Внутреннее облучение человека создаётся радионуклидами, попадающими с воздухом; пищей; водой. Наибольший вклад в эффективную эквивалентную дозу вносят такие элементы: калий-40; углерод-14; радий-226; радон-220. Человек получает от калия-40 дозу 180 мкЗв/год, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивным калием, необходимым для жизнедеятельности организма.