Радиация оказывает на живые существа пагубное влияние. Альфа-, бета-, гамма-излучение при прохождении через вещество может его ионизировать, то есть выбивать из его атомов и молекул электроны.
Ионизация - процесс образования ионов из нейтральных атомов и молекул.
Ионизация живых тканей нарушает их правильную работу, что приводит к разрушительному воздействию на живые клетки.
В любой точке земного шара человек всегда находится под воздействием радиации, такое воздействие называют радиационным фоном.
Радиационный фон - ионизирующее излучение земного и космического происхождения. Степень воздействия радиации на организм зависит от нескольких факторов:
- поглощённая энергия излучения;
- масса живого организма и количество энергии, приходящееся на один килограмм его веса.
Поглощённая доза излучения (D ) - энергия ионизирующего излучения, поглощённая облучаемым веществом и рассчитанная на единицу массы.
где E - энергия поглощённого излучения, m - масса тела.
- единица измерения, названная в честь английского физика Льюиса Грэя.
Для измерения воздействия несильных излучений используют внесистемную единицу измерения - рентген. Сто рентген равны одному грею:
При одинаковой поглощенной дозе излучения её воздействие на живые организмы зависит от типа излучения и от органа, который подвергается данному излучению.
Принято сравнивать воздействие от различных излучений с рентгеновским излучением либо с гамма-излучением. Для альфа-излучения эффективность воздействия в 20 раз превышает гамма-излучение. Эффективность воздействия быстрых нейтронов в 10 раз превышает гамма-излучение. Для описания характеристики воздействия введена величина, которая называется коэффициентом качества (для альфа-излучения он равен 20, для быстрых нейтронов - 10).
Коэффициент качества (K ) показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия гамма-излучения (γ-излучения) при одинаковых поглощённых дозах.
Для того чтобы учесть коэффициент качества, введено понятие - эквивалентная доза излучения (H ) , которая равна произведению поглощённой дозы и коэффициента качества.
- единица измерения, названная в честь шведского учёного Рольфа Максимилиана Зиверта.
Различные органы живых организмов имеют разную чувствительность к ионизирующему излучению. Для оценки данного параметра введена величина - коэффициент радиационного риска .
При оценке воздействия радиационного излучения на живые организмы важно учитывать время его действия. В процессе радиоактивного распада количество радиоактивных атомов в веществе уменьшается, следовательно, уменьшается интенсивность облучения. Для возможности оценки количества оставшихся радиоактивных атомов в веществе используется величина, которая называется период полураспада.
Период полураспада (T ) - это промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. С использованием периода полураспада вводится закон радиоактивного распада (закон полураспада), который показывает, сколько атомов радиоактивного вещества останется через определённое время распада.
,
где - количество нераспавшихся атомов;
Начальное количество атомов;
t - прошедшее время;
T - период полураспада.
Значения периодов полураспада для различных веществ являются уже вычисленными и известными табличными величинами.
Вычислите поглощённую двумя литрами воды дозу излучения, если вследствие поглощения этой дозы вода нагрелась на .
Дано: , - удельная теплоёмкость воды (табличное значение).
Найти: D - доза излучения.
Решение:
Излучение нагрело воду, то есть его поглощённая энергия перешла во внутреннюю энергию воды. Запишем это как передачу определённого количества теплоты.
Формула количества теплоты, которое передалось воде при нагреве:
Энергию излучения, которая преобразовалась в данное количество теплоты, выразим из формулы поглощённой дозы излучения:
Приравняем эти два выражения (энергию и количество теплоты):
Отсюда получаем искомую формулу для вычисления дозы излучения:
Ответ:
Безопасной эквивалентной дозой ионизирующего облучения является 15 мЗв/год. Какой мощности поглощённой дозы для γ-излучения это соответствует?
Дано: ; ;
Коэффициент качества γ-излучения.
Найти: - мощность поглощённой дозы.
Решение:
Переводим данные в СИ:
Выразим из формулы эквивалентной дозы поглощённую дозу:
Подставим получившееся выражение в выражение мощности поглощённой дозы:
Ответ:
.
Имелось некоторое количество радиоактивного изотопа серебра. Масса радиоактивного серебра уменьшилась в 8 раз за 810 суток. Определите период полураспада радиоактивного серебра.
Дано: - отношение начальной массы к оставшейся;
Найти: T .
Решение: Запишем закон полураспада:
Отношение начальной и конечной массы будет равно отношению начального и конечного количества атомов серебра:
Решим полученное уравнение:
Ответ: суток.
Как минимум, при исследовании нельзя брать в руки радиационные образцы, для этого используются специальные держатели. При опасности попадания в зону излучения необходимо пользоваться средствами защиты дыхательных путей: масками и противогазами, а также специальными костюмами (см. Рис. 2).
Рис. 2. Защитные средства Воздействие альфа-излучений хоть и опасно, но задерживается даже листом бумаги (см. Рис. 3). Для защиты от данного излучения достаточно одежды, которая покрывает все участки тела, главное не допустить попадание α-частиц в лёгкие с радиоактивной пылью.
Рис. 3. Воздействие α-излучения Бета-излучение имеет гораздо большую проникающую способность (проникает в ткани организма на 1-2 см.). Защита от этого излучения затруднена. Для изоляции от β-излучения потребуется, например, пластинка из алюминия толщиной несколько миллиметров или пластинка из стекла (рис. 4).
Рис. 4. Воздействие β-излучения Наибольшей проникающей способностью обладает гамма-излучение. Его задерживают толстым слоем свинца или бетонными стенами толщиной в несколько метров, поэтому индивидуальные средства защиты для человека от такого излучения не предусмотрены (рис. 5).
Рис. 5. Воздействие γ-излучения
Домашнее задание
- Вопросы в конце параграфа 78, стр. 263 (Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9-ый класс ().
- Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр за 1 ч. Опасна ли работа сотрудника в течение 200 дней в году по 6 ч в день, если предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр в год?
- Чему равен период полураспада одного из изотопов франция, если за 6 с количество ядер этого изотопа уменьшается до 8 раз?
Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint
на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:
1. В чем причина негативного воздействия радиации на организм живого существа? Ионизация молекул и атомов живой ткани нарушает жизнедеятельность клеток и всего организма в целом. 2. От чего зависит степень и характер отрицательного воздействия радиации? … от энергии, переданной потоком ионизирующих частиц телу, и от массы тела – это энергия ионизирующего излучения Е, поглощенная облучаемым веществом (в частности, тканями организма) и рассчитанная на единицу массы. Поглощенная доза излучения D В СИ единица поглощенной дозы: 1 грей (Гр) Коэффициент качества K показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия гамма-излучения (при одинаковых поглощенных дозах) Вопрос. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Эквивалентная доза Н определяется как произведение поглощенной дозы D на коэффициент качества К В СИ единица эквивалентной дозы: 1 зиверт (Зв) 1 миллизиверт = 1мЗв = 0,001Зв = 10-3 Зв 1 микрозиверт = мкЗв = 10-6 Зв Основную часть облучения люди получают от естественных источников радиации, таких как горные породы, космические лучи, атмосферный воздух и пища. Совокупность излучения всех источников образует так называемый радиационный фон. При оценке степени опасности радиоактивных изотопов важно учитывать, что число их с течением времени уменьшается. Э.Резерфорд1871–1937 Закон радиоактивного распада - зависимость числа радиоактивных ядер от времени (установлен Резерфордом опытным путем) - для каждого радиоактивного вещества существует промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается в 2 раза – период полураспада - Т Период полураспада Т Время в периодах полураспада Число радиоактивных атомов t0 = 0 N0 t1 = 1.T
t2 = 2.T
t3 = 3.T tn = n.T
Закон радиоактивного распада Закон справедлив для большого числа ядер Закон радиоактивного распада Закон справедлив для большого числа частиц Имеется радиоактивная медь с периодом полураспада 10 мин. Какая часть первоначального количества меди останется через 1 час? Ответ: 1/64 Задача Какая доля от большого количества радиоактивных атомов остается нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада? А) 25% Б) 50% В) 75% Г) 0% Дан график зависимости числа нераспавшихся ядер эрбия от времени. Каков период полураспада этого изотопа? 25 часов 50 часов 100 часов 200 часов Проникающая способность радиоактивных излучений Полное поглощение излучений Свинец Способы защиты от воздействия радиоактивных излучений. При общей поверхностной плотности композиционного материала 1 г/см2 и содержания свинца 0,5 г/см2 вес костюма составит около 20 кг. Внешний вид СЗО-1 Фрагменты СЗО-1: подшлемник и верхняя часть комбинезона Специальная защитная одежда типа СЗО-1, предназначенная для пожарных, охраняющих АЭС. Способы защиты от радиации Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Бокс "Изотоп" для работы с радиоактивными веществами: Вопросы: В чем причина негативного воздействия радиации на живые существа?Что называется поглощенной дозой излучения?Что показывает коэффициент качества излучения? Чему он равен для α-, β-, γ- и рентгеновского излучения?Какой процент атомов радиоактивного вещества останется через 6 суток, если период его полураспада равен 2 суткам?Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных веществ и излучений?
Приложенные файлы
Биологическое действие радиации. Закон радиоактивного распада Выполнили: Аминова Диана, Теслюк Паша, Смирнова Вика, Ученики 9 «А» класса Руководитель: Попова И.А., учитель физики Муниципальное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа 30 города Белово Белово 2010
В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр). В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр). Из формулы D = Е / m следует, что 1 Гр = 1 Дж / 1 кг. Из формулы D = Е / m следует, что 1 Гр = 1 Дж / 1 кг. Это означает, что поглощенная доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передается энергия излучения в 1Дж. Это означает, что поглощенная доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передается энергия излучения в 1Дж.
Известно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение. Известно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение.
Коэффициент Качества. Коэффициент качества показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучение больше, чем от гамма-излучения. Эквивалентная доза. Н = D * К ЗАВИСИТ: От времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой.) Коэффициент качества показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучение больше, чем от гамма-излучения. Эквивалентная доза. Н = D * К ЗАВИСИТ: От времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой.)
Поглощенная и эквивалентная доза зависят и от времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т.е дозы накапливаются со временем. Поглощенная и эквивалентная доза зависят и от времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т.е дозы накапливаются со временем.
Способы защиты от радиации: Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Легче всего защититься от альфа- излучения, т.к. оно обладает низкой проникающей способностью. Легче всего защититься от альфа- излучения, т.к. оно обладает низкой проникающей способностью. Труднее защититься от - излучения, т.к гораздо большую проникающую способность. Труднее защититься от - излучения, т.к гораздо большую проникающую способность. - излучение обладает ещё большей проникающей способностью. - излучение обладает ещё большей проникающей способностью.
Биологическое действие радиации.
Закон радиоактивного распада
История изучения радиоактивности началась 1 марта 1896 года, когда известный французский ученый Анри Беккерель случайно обнаружил странность в излучении солей урана. Оказалось, что фотопластинки, расположенные в одном ящике с образцом, засвечены. К этому привело странное, обладающее высокой проникающей способностью излучение, которым обладал уран. Это свойство обнаружилось у самых тяжелых элементов, завершающих периодическую таблицу. Ему дали название "радиоактивность".
Источниками облучения являются
техногенно изменёенный естественный фон
естественный радиационный фон Земли
искусственный радиационный фон
В результате деятельности человека радиационный фон Земли изменился. Изменение его затрагивает не только профессиональные группы, но и население Земли в целом, поскольку повысились дозы облучения. Значение этого оста¨ется одной из наиболее сложных проблем радиобиологии.
Измерение дозы облучения проводят обычно с помощью дозиметров . Измеряют величину заряда, который пропорционален дозе облучения.
Смертельная доза облучения для человека начинается примерно с величины 6 Зв, а допустимая доза облучения за год составляет 1-5 мЗв.
Среднегодовые дозы, получаемые от естественного радиационного фона и различных искусственных источников излучения.
Источник излучения.
Доза, мбэр/год
Природный радиационный фон
Стройматериалы
Атомная энергетика
Медицинские исследования
Ядерные испытания
Полеты в самолетах
Бытовые предметы
Телевизоры и мониторы ЭВМ
Общая доза
Поглощенная доза излучения равна отношению поглощенной к телу энергии к его массе
D=E/m где D -поглощенная доза излучения
Е- поглощенная телом энергия
M - масса тела
В СИ единицей поглощением дозы излучения является грей (Гр)
Например:
D=E/m
D=25(Дж)/5(кг)=5(Гр)
Ответ:5Гр
В связи с тем, что при одной и той же поглощенной дозе разные излучения вызывают различные биологические эффекты, для оценки этих этих эффектов была введена величина, называемая эквивалентной дозой.
эквивалентная доза равно произведению поглощенной дозы на коэффициент качества
H=D*K зиверт(Зв)
При этом излучение сохраняется длительное время, значительно превышающее период полураспада. Значит, активные атомы сохраняются в образце независимо от излучения
Период полураспада - это величина, зависящая исключительно от свойств данного вещества. Значение величины определено для многих известных радиоактивных изотопов
Вообще, доля выживших частиц (или, точнее, вероятность выживания p для данной частицы) зависит от времени t следующим образом:
N-число радиоактивных атомов
T-период полураспада
Закон радиоактивного распада можно записать формулой
Закон радиоактивного распада -- физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада отвремени и количества радиоактивных атомов в образце. Открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом, каждый из которых впоследствии был награжден Нобелевской премией. Они обнаружили его экспериментальным путём и опубликовали в 1903 году в работах «Сравнительное изучение радиоактивности радия и тория» и «Радиоактивное превращение», сформулировав следующим образом :
Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии.из чего с помощью теоремы Бернулли учёные сделали вывод:
Скорость превращения всё время пропорциональна количеству систем, еще не подвергнувшихся превращению.Существует несколько формулировок закона, например, в виде дифференциального уравнения:
которое означает, что число распадов?dN , произошедшее за короткий интервал времени dt , пропорционально числу атомов N в образце.
В указанном выше математическом выражении -- постоянная распада , которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность с?1. Знак минус указывает на убыль числа радиоактивных ядер со временем.
Решение этого дифференциального уравнения имеет вид:
где -- начальное число атомов, то есть число атомов для
Таким образом, число радиоактивных атомов уменьшается со временем по экспоненциальному закону. Скорость распада, то есть число распадов в единицу времени
также падает экспоненциально. Дифференцируя выражение для зависимости числа атомов от времени, получим:
где -- скорость распада в начальный момент времени
Таким образом, зависимость от времени числа нераспавшихся радиоактивных атомов и скорости распада описывается одной и той же постоянной.
Кроме константы распада радиоактивный распад характеризуют ещё двумя производными от неё константами, рассмотренными ниже.
Среднее время жизни
Из закона радиоактивного распада можно получить выражение для среднего времени жизни радиоактивного атома. Число атомов, в момент времени претерпевших распад в пределах интервала равно их время жизни равно Среднее время жизни получаем интегрированием по всему периоду распада:
Подставляя эту величину в экспоненциальные временные зависимости для и легко видеть, что за время число радиоактивных атомов и активность образца (количество распадов в секунду) уменьшаются в e раз.
Период полураспада
На практике получила большее распространение другая временная характеристика -- период полураспада равная времени, в течение которого число радиоактивных атомов или активность образца уменьшаются в 2 раза.Связь этой величины с постоянной распада можно вывести из соотношения
Исследования биологического действия радиоактивных излучений были начаты сразу после открытия рентгеновского излучения (1895) и радиоактивности (1896). В 1896 русский физиолог И.Р. Тарханов показал, что рентгеновское излучение, проходя через живые организмы, нарушает их жизнедеятельность. Особенно интенсивно стали развиваться исследования биологического действия радиоактивных излучений с началом применения атомного оружия (1945), а затем и мирного использования атомной энергии. Для биологического действия радиоактивных излучений характерен ряд общих закономерностей:
- 1) Глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии. Так, энергия, поглощённая телом млекопитающего, животного или человека при облучении смертельной дозой, при превращении в тепловую привела бы к нагреву тела всего на 0,001°С. Попытка объяснить "несоответствие" количества энергии результатам воздействия привела к созданию теории мишени, согласно которой лучевое повреждение развивается при попадании энергии в особенно радиочувствительную часть клетки -- "мишень".
- 2) Биологическое действие радиоактивных излучений не ограничивается подвергнутым облучению организмом, но может распространяться и на последующие поколения, что объясняется действием на наследственный аппарат организма. Именно эта особенность очень остро ставит?еред человечеством вопросы изучения биологического действия радиоактивных излучений и защиты организма от излучений.
- 3) Для биологического действия радиоактивных излучений характерен скрытый (латентный) ?ериод, т. е. развитие лучевого поражения наблюдается не сразу. Продолжительность латентного?ериода может варьировать от нескольких минут до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности организма и наблюдаемой функции. Так, при облучении в очень больших дозах (десятки тыс. рад ) можно вызвать "смерть под лучом", длительное же облучение в малых дозах ведёт к изменению состояния нервной и других систем, к возникновению опухолей спустя годы после облучения.
Радиочувствительность разных видов организмов различна. Смерть половины облученных животных (при общем облучении) в течение 30 суток после облучения (летальная доза -- ЛД 50/30) вызывается следующими дозами рентгеновского излучения: морские свинки 250 р, собаки 335 р, обезьяны 600 р, мыши 550--650 р, караси (при 18°С) 1800 р, змеи 8000--20000 р. Более устойчивы одноклеточные организмы: дрожжи погибают при дозе 30000 р, амёбы -- 100000 р, а инфузории выдерживают облучение в дозе 300000 р. Радиочувствительность высших растений тоже различна: семена лилии полностью теряют всхожесть при дозе облучения 2000 р, на семена капусты не влияет доза в 64000 р.
Большое значение имеют также возраст, физиологическое состояние, интенсивность обменных процессов организма, а также условия облучения. При этом, помимо дозы облучения организма, играют роль: мощность, ритм и характер облучения (однократное, многократное, прерывистое, хроническое, внешнее, общее или частичное, внутреннее), его физические особенности, определяющие глубину проникновения энергии в организм (рентгеновское и гамма-излучение проникает на большую глубину, альфа-частицы до 40 мкм, бета-частицы -- на несколько мм ), плотность вызываемой излучением ионизации (под влиянием альфа-частиц она больше, чем при действии других видов излучения). Все эти особенности воздействующего лучевого агента определяют относительную биологическую эффективность излучения. Если источником излучения служат попавшие в организм радиоактивные изотопы, то огромное значение для биологического действия радиоактивных излучений испускаемого этими изотопами, имеет их химическая характеристика, определяющая участие изотопа в обмене веществ, концентрацию в том или ином органе, а следовательно, и характер облучения организма. Первичное действие радиации любого вида на любой биологический объект начинается с поглощения энергии излучения, что сопровождается возбуждением молекул и их ионизацией. При ионизации молекул воды (косвенное действие излучения) в присутствии кислорода возникают активные радикалы (ОН- и др.), гидратированные электроны, а также молекулы?ерекиси водорода, включающиеся затем в цепь химических реакций в клетке. При ионизации органических молекул (прямое действие излучения) возникают свободные радикалы, которые, включаясь в протекающие в организме химические реакции, нарушают течение обмена веществ и, вызывая появление несвойственных организму соединений, нарушают процессы жизнедеятельности. При облучении в дозе 1000 р в клетке средней величины (10-9 г ) возникает около 1 млн. таких радикалов, каждый из кото?ы? в присутствии кислорода воздуха может дать начало цепным реакциям окисления, во много раз увеличивающим количество измененных молекул в клетке и вызывающим дальнейшее изменение надмолекулярных (субмикроскопических) структур. Выяснение большой роли свободного кислорода в цепных реакциях, ведущих к лучевому поражению, т.н. кислородного эффекта, способствовало разработке ряда эффективных радиозащитных веществ, вызывающих искусственную гипоксию в тканях организма. Большое значение имеет и миграция энергии по молекулам биополимеров, в результате которой поглощение энергии, происшедшее в любом месте макромолекулы, приводит к поражению её активного центра (например, к инактивации белка-фермента). Физические и физико-химические процессы, лежащие в основе биологического действия радиоактивных излучений, т. е. поглощение энергии и ионизация молекул, занимают доли секунды. Последующие биохимические процессы лучевого повреждения развиваются медленнее. Образовавшиеся активные радикалы нарушают нормальные ферментативные процессы в клетке, что ведёт к уменьшению количества богатых энергией (макроэргических) соединений. Особенно чувствителен к облучению синтез дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) в интенсивно делящихся клетках. Т. о., в результате цепных реакций, возникающих при поглощении энергии излучения, изменяются многие компоненты клетки, в том числе макромолекулы (ДНК, ферменты и др.) и сравнительно малые молекулы (аденозинтрифосфорная кислота, коферменты и др.). Это приводит к нарушению ферментативных реакций, физиологических процессов и клеточных структур. Воздействие ионизирующего излучения вызывает повреждение клеток. Наиболее важно нарушение клеточного деления -- митоза. При облучении в сравнительно малых дозах наблюдается временная остановка митоза. Большие дозы могут вызвать полное прекращение деления или гибель клеток. Нарушение нормального хода митоза сопровождается хромосомными?ерестройками, возникновением мутаций, ведущими к сдвигам в генетическом аппарате клетки, а следовательно, к изменению последующих клеточных поколений (цитогенетический эффект.) При облучении половых клеток многоклеточных организмов нарушение генетического аппарата ведёт к изменению наследственных свойств развивающихся из них организмов. При облучении в больших дозах происходит набухание и пикноз ядра (уплотнение хроматина), затем структура ядра исчезает. В цитоплазме при облучении в дозах 10 000--20 000 р наблюдаются изменение вязкости, набухание протоплазматических структур, образование вакуолей, повышение проницаемости. Всё это резко нарушает жизнедеятельность клетки. Сравнительное изучение радиочувствительности ядра и цитоплазмы показало, что в большинстве случаев чувствительно к облучению ядро (например, облучение ядер сердечной мышцы тритона в дозе нескольких протонов на ядро вызвало типичные деструктивные изменения; доза в несколько тыс. раз большая не повредила цитоплазмы). Многочисленные данные показывают, что клетки наиболее радиочувствительны в?ериод деления и дифференцировки: при облучении поражаются, прежде всего, растущие ткани. Это делает облучение наиболее опасным для детей и беременных женщин. На этом же основана и радиотерапия опухолей -- растущая ткань опухоли погибает при облучении в дозах, которые меньше повреждают окружающие нормальные ткани.
Возникающие в облучаемых клетках изменения ведут к нарушениям в тканях, органах и жизнедеятельности всего организма. Особенно выражена реакция тканей, в кото?ы? отдельные клетки живут сравнительно недолго. Это слизистая оболочка желудка и кишечника, которая после облучения воспаляется, покрывается язвами, что ведёт к нарушению пищеварения и всасывания, а затем к истощению организма, отравлению его продуктами распада клеток (токсемия) и проникновению бактерий, живущих в кишечнике, в кровь (бактериемия). Сильно повреждается кроветворная система, что ведёт к резкому уменьшению числа лейкоцитов в?ериферической крови и к снижению её защитных свойств. Одновременно падает и выработка антител, что ещё больше ослабляет защитные силы организма. (Уменьшение способности облученного организма вырабатывать антитела и тем самым противостоять внедрению чужеродного белка используется при?ересадке органов и тканей -- ?еред о?ерацией пациента облучают.) Уменьшается и количество эритроцитов, с чем связано нарушение дыхательной функции крови. Биологическое действие радиоактивных излучений обусловливает нарушение половой функции и образования половых клеток вплоть до полного бесплодия (стерильности) облученных организмов. Важную роль в развитии лучевого поражения животных и человека играет нервная система. Так, у кроликов смертельный исход при облучении в дозе 1000 р часто определяется нарушениями в центральной нервной системе, вызывающими остановку сердечной деятельности и паралич дыхания. Исследования биоэлектрических потенциалов мозга облученных животных и людей, подвергающихся лучевой терапии, показали, что нервная система раньше других систем организма реа???ует на радиационное воздействие. Облучение собак в дозе 5--20 р и хроническое облучение в дозе 0,05 р при достижении дозы в 3 р ведёт к изменению условных рефлексов. Большую роль в развитии лучевой болезни играют и нарушения деятельности желёз внутренней секреции.
Для биологического действия радиоактивных излучений характерно последействие, которое может быть очень длительным, т.к. по окончании облучения цепь биохимических и физиологических реакций, начавшихся с поглощения энергии излучения, продолжается долгое время. К отдалённым последствиям облучения относятся изменения крови (уменьшение числа лейкоцитов и эритроцитов), нефросклероз, циррозы?ечени, изменения мышечных оболочек сосудов, раннее старение, появление опухолей. Эти процессы связаны с нарушением обмена веществ и нейроэндокринной системы, а также повреждением генетического аппарата клеток тела (соматические мутации). Растения, по сравнению с животными, более радиоустойчивы. Облучение в небольших дозах может стимулировать жизнедеятельность растений -- прорастание семян, интенсивность роста корешков, накопление зелёной массы и др. Большие дозы (20 000--40 000 р ) вызывают снижение выживаемости растений, появление уродств, мутаций, возникновение опухолей. Нарушения роста и развития растений при облучении в значительной сте?ени связаны с изменениями обмена веществ и появлением?ервичных радиотоксинов, которые в малых количествах стимулируют жизнедеятельность, а в больших -- подавляют и нарушают её. Так, промывка облученных семян в течение суток после облучения снижает угнетающий эффект на 50--70%. Лучевое повреждение организма сопровождается одновременно текущим процессом восстановления, который связан с нормализацией обмена веществ и регенерацией клеток. В связи с этим облучение дробное или с малой мощностью доз вызывает меньшее повреждение, чем массивное воздействие. Изучение процессов восстановления важно для поисков радиозащитных веществ, а также средств и методов защиты организма от излучений. В небольших дозах все обитатели Земли постоянно подвержены действию ионизирующего излучения -- космических лучей и радиоактивных изотопов, входящих в состав самих организмов и окружающей. Испытания атомного оружия и мирное применение атомной энергии повышают фон радиоактивный. Это делает изучение биологического действия радиоактивных излучений и поиски защитных средств всё более важными.
Биологическим действием радиоактивных излучений пользуются в биологических исследованиях, в медицинской и с.-х. практике. На биологическом действии радиоактивных излучений основаны лучевая терапия, рентгенодиагностика, радиоизотопная терапия. В сельском хозяйстве радиационные воздействия применяются с целью выведения новых форм растений, для предпосевной обработки семян, борьбы с вредителями (путём выведения и выпуска на поражаемые плантации обеспложенных облучением самцов), для лучевой консервации фруктов и овощей, предохранения продуктов растениеводства от вредителей (дозы, губительные для насекомых, безвредны для зерна) и др. Индивидуальная чувствительность человека зависит от множества факторов; в?ервую очередь -- от возраста. Сформировавшийся организм более устойчив к действию радиации, чем формирующийся (детский, юношеский). При остром лучевом поражении, которое вызывается общим облучением организма в больших дозах (наблюдается при ядерных взрывах и в случае аварий на ядерных установках), биологические эффекты радиации -- гибель или различные формы лучевой болезни -- проявляются в течение нескольких часов или дней после облучения. При дозах, превышающих 100 Зв (Зиверт -- единица эквивалентной дозы в системе СИ. 1 Зв соответствует поглощенной дозе 1 Дж/кг гамма-излучения), наступает мгновенная гибель (?ервые часы) из-за необратимого повреждения нервных клеток (церебральный синдром). Дозы 50--100 Зв приводят к смертельному исходу на 5--6-е сутки после облучения. Кишечная форма лучевого поражения (желудочно-кишечный синдром) наблюдается в диапазоне 10--50 Зв и приводит к гибели на 10--14-й день. Типичная форма лучевой болезни развивается при дозе 1--10 Зв. Причем, если не принять медицинских мер, доза 3--5 Зв приводит к смерти 50% облученных людей в течение 30 дней. Облученных больных помещают в стерильные условия, делают?ереливание крови, для восстановления системы кроветворения выполняют?ересадку костного мозга. Все это сопровождается введением общеукрепляющих и противовоспалительных средств. Типичными отдаленными последствиями?еренесенной лучевой болезни являются астения (повышенная утомляемость), катаракта, повышенная восприимчивость к инфекционным заболеваниям за счет снижение иммунитета. Радиоактивное облучение достоверно повышает риск возникновения рака, генетических повреждений и сокращает продолжительность жизни. Первую позицию в груп?е раковых заболеваний, вызванных облучением, занимают лейкозы, пик кото?ы?, в зависимости от возраста, приходится на?ериод от 5 до 25 лет после облучения. Несколько позже возникают рак молочной и щитовидной железы, легких и других органов. Риск генетических повреждений в?ервых двух поколениях, по оценкам с?ециалистов, составляет около 40% от риска заболевания раком.
Проблема влияния на организм человека облучения «малыми дозами» особо остро встала?еред с?ециалистами после аварии на ЧАЭС. Для ее решения требуется постоянное повсеместное обследование населения, наблюдение за состоянием здоровья участников ликвидации последствий аварии и людей, проживающих на загрязненных территориях. Уже на сегодняшний день отмечается рост случаев рака щитовидной железы, возрастание числа анемий, сердечных и других заболеваний, связанных с ослаблением иммунитета. Естественное излучение является обычной составной частью биосферы, абиотическим фактором, непрерывно действующим на организмы и образующим природный радиоактивный фон, который формируется за счет космического излучения и излучения радионуклидов, находящихся во внешней среде и внутри живых организмов. Искусственные источники излучения появляются в результате деятельности человека. Биологический эффект радиации определяется дозовой нагрузкой и может наблюдаться на всех уровнях организации живых систем. Индивидуальная чувствительность человека к радиоактивному облучению зависит от возраста, психоэмоционального состояния и т.д. Лучевое поражение в зависимости от дозы может привести к гибели, различным формам лучевой болезни, астении, катаракте, снижению иммунитета, сокращению продолжительности жизни, возрастанию риска появления рака, генетических повреждений.
