Действие радиоактивности на организм человека

Действие радиоактивности на организм человека

Радиоактивность – общее свойство ядер отдельных элементов самопроизвольно превращаться в атомы других элементов без внешнего воздействия. При этом испускаются ионизирующие излучения и образуется большое количество энергии (при радиоактивном распаде).

Строение атома – ядро (заряжено положительно), вокруг вращаются электроны. Ядро состоит из протонов и нейтронов. В нейтральном ядре число протонов равно числу электронов в оболочке. Атомный номер равен числу протонов, т.е. числу зарядов в ядре. Протоны и нейтроны вместе называются нуклонами. Масса нуклона в 1800 раз больше, чем масса электрона. Поэтому, массу электрона считают равной 0.

Виды радиоактивных превращений:

1. Альфа-распад (характерен для тяжелых элементов) – в процессе ядерных превращений выбрасываются альфа частицы. Альфа частицы представляют собой ядро атома гелия. Пробег в воздухе – до 10 см. Есть сесть на расстоянии 20 см от источника излучения – не подействует. Листком бумаги можно защититься. При ядерном взрыве даже не учитываются эти частица.

2. Электронный бета-распад – бета излучение представляет собой поток электронов, может пробежать несколько десятков метров в воздухе. При электронном излучении выделяются анти-нейтрины, которые вызывают образование гамма-излучения.

3. Позитронный распад. Позитрон – частица, аналогичная протону, но только с положительным зарядом. Гамма-излучение также присутствует (самая активная часть излучения, пробег – несколько десятков см; может поражать весь организм). От бета-частиц можно защититься с помощью легких материалов – стекло, алюминий, полимерные материалы. Не используйте металл!!! Металл возбуждается, тоже станет источником излучения.

4. К-захват (или электронных захват) – один из видов бета-распада атомных ядер. При электронном захвате протон ядра захватывает орбитальный электрон и превращается в нейтрон, при этом испускается электронное нейтрино.

5. Деление ядер тяжелых металлов. Если реакция становится неуправляемой, происходит ядерный взрыв. Если управляема, то можно построить ядерную электростанцию.

6. Термоядерные реакции. Легкие элементы превращаются в более тяжелые. По этому принципу построена работа водородной бомбы.

Имеются атомная бомба, водородная бомба, нейтронная бомба (80% энергии превращается в гамма излучение). В танке можно защититься от атомной и водородной бомбы. Нейтронная бомба пробивает танк, убивает весь экипаж и новый туда уже не посадишь, т.к. танк начинает сам излучать радиоактивность. Мощность нейтронных бомб составляет 1 мегатонн. Жизненный совет: если наступает армия, каждые 3 километра сбрасывайте на них нейтронную бомбу, будешь сдерживать.

Количественная характеристика радиоактивности

Не все элементы подвергаются радиоактивному превращению. Правило: за равные промежутки времени происходит равное превращение радиоактивных элементов.

Есть еще период полураспада. Период полураспада радиоактивного йода составляет 150 млн. лет.

В зоне воздействия чернобыльской АЭС с 1986 по 2006 год радиоактивность увеличилась. Еще сотни лет будет высокая радиоактивность на АЭС.

Некоторые деревни в Чернобыле не пострадали, туча прошла мимо – там живут люди.

За единицу активности берется единица беккерель. 1 беккерель – это одно превращение в секунду. Кюри (в честь Марии и Пьера Кюри) = 3,7 * 10^10 беккерелей.

Закономерности действия ионизирующих излучений на организм

На клетку

Все излучения приходят к ионизации субстрата любого сустава – т.е. все органы, системы, ткани в той или иной мере ионизируются, особенно растущие клетки - клетки крови, половые клетки, красный косный мозг.

Для объяснения характера воздействия ионизирующей радиации применяется теория биологически активных веществ. Имеется повреждение не очень многих клеток, оно начинает расти, выделяются активные вещества (ферменты и т.д.), что приводит к гибели клеток, лизису (растворению).

Радиолиз воды. В организме много воды. Больше всего в мозге - 80%. 50 % излучения приходится на воду (радиолиз воды). Образуются гидроперекиси, атом водорода, ОН, Н₂О₂ (перекись водорода - для чистки раны). Погибают белки, жиры, углеводы.

Действие на белки. Уменьшается количество незаменимых аминокислот – триптофан, метионин. Снижается активность ферментов. Образование белка в организме нарушается. Поэтому нарушается генетический аппарат. Образуется формальдегид (им даже дышать нельзя, а здесь он образуется в организме). АТФ (аденазин трифосфат – источник нашей энергии) – разрушается. Образуются перекиси из липидов (жиров).

Как действует мутирующий фактор? Ферменты, теряя свою активность, легко переходят в другие части клетки, в лизосомы, митохондрии, разрушают их. Клетка представляет собой квартиру, где все разрушено. Конечно, чем больше структур в клетке, тем меньше ее разрушение. Наиболее быстро и легко разрушаются клетки, которые активно размножаются (половые, красного косного мозга и т.д.)

Но все-таки, тут не только разрушение, но еще и идет процесс восстановления. Легкая ионизация может пройти даже незаметно.

Опасные генные нарушения, мутации. Если зародышевые клетки (слияние мужской и женской половой клетки) облучены, то будут уродство, причем самыми различными. Нельзя при беременности сидеть за компьютером.

Если на хромосомы, то патология может проявиться через три-четыре поколения. Родился правнук, вроде все здоровые, оказалось, что прадед был облучен.

            Растет количество опухолей. Рождаются дети уже с раком.

Как ионизация действует на весь организм

Чувствительность организма повышается вместе с увеличением уровня организации организма. Самый организованный организм – человек, поэтому у человека чувствительность к ионизации самая высокая. Ионизируют пресмыкающихся, им ничего. У низших организмов есть приспособления, которые препятствуют ионизации.  амыми чувствительными к ионизации являются дети, старики.

Эффекты облучения

1. Детерминированные эффекты ионизации, т.е. зависят от порогового воздействия: если ионизация ниже порогового воздействия, то не будет последствий.

• Лучевая болезнь – изучена в связи с аварией на чернобыльской АЭС. До этого болели 130 человек. В первом месяце после аварии заболело 500 человек.

В чем проявляется лучевая болезнь? Нарушается функция красного костного мозга, снижение красных кровяных телец, лейкоцитов, тромбоцитов, кровотечения, нарушение работы сердца, печени и др. органов.

Хроническая лучевая болезнь, зависит от дозы: 1 степень (излечивается за 2 месяца) – тошнота, слабость, головная боль, уменьшение лейкоцитов. Есть вещество цистамин помогает остановить лучевую болезнь. 2 степень (200 рентген) – 50% умирает; 3 степень (300 рентген и больше) – умирают до 100%.

• Лучевые ожоги

1 степень. Покраснение кожи, боли, зуд.

2 степень. Пузыри на коже.

3 степень. Поражение мышц.

4 степень. Мозг, кости (мягкие). Если вылечат, то уже инвалид первой группы. Ходить не может, кости мягкие.

• Катаракта (непроницаемость хрусталика). Приходит слепота.

• Половая стерильность (уничтожаются мужские и женские клетки - бесплодие, импотенция).

2. Стохастические эффекты – не имеют порога величины, даже самые слабые излучения вредны для организма. Большие дозы приводят к большей вероятности заболеть, а не усиливают болезнь. Нужно опасаться малых доз.

• Рак – щитовидки, других органов.
•  Лейкоз – рак крови.

У мальчика протекала кровь через кожу. Вроде не облучался даже. Плохие сосуды.

• Наследственные заболевания у потомства - может быть через 1 поколение, может через 3-4 поколения.

Ведите здоровый образ жизни! В Москве радиация повышена.

3. Соматические эффекты – последствия воздействия облучения, сказывающиеся на самом облученном, а не на его потомстве.

• Лучевая болезнь
• Катаракта
• Ожоги
• Половая стерильность
• Лейкоз.

4. Острые и поздние эффекты

Острые (ранние) – когда эффект облучения проявился не позднее, чем через 4 суток.

Поздние – позднее, чем через 4 суток.

Как ионизация действует на весь организм (продолжение)

Большую роль в проявлении подобных эффектов играет ЦНС (центральная нервная система). Это защита нашего организма. Конечно, обычно ЦНС не может противостоять излучению выше порогового. Происходит поломка – нарушается обмен веществ и пр. Рассогласовывается обмен веществ – беловой в одну сторону, жировой в другую и т.д. При блокаде Ленинграда выжили люди, у которых не было рассогласования обмена - клетки строили сами себя (разрушались, на их энергии строились новые).

Нарушается иммунная система. Она нас защищает от инфекции и рака. /*Раковые клетки – это молодые клетки. В нормальном состоянии они разрушаются*/ При воздействии радиации снижается бактерицидность слизистой. Низоцин в слюне, слезной жидкости – уничтожает бактерии лучше, чем антибиотики.

Бактерицидность сыворотки крови – там тоже есть вещества, уничтожающие бактерии.

Желудочный сок – мощный барьер (уничтожает бактерии чумы, холеры).

Опять про курение – кто курит, активность желудочного сока снижается.

Наш организм кишит микробами. После получения активность микробов повышается во много раз. Искусственный иммунитет (сыворотки, вакцины) после облучения невозможно создать (не образуются новые тела – антигены).

Беременность. Если женщина не беременна, то у нее может быть бесплодие. Могут быть так называемые точечные мутации (в хромосоме в одной точке повреждения, тогда возникают различные уродства у ребенка).

Если она забеременела и 3-6 дней была зигота, то она опускается в матку. Во время облучения погибает.

Первые восемь недель облучения, то могут быть страшные уродства. /*родила не то сына, не то дочь, не то лягушку, в общем неведому зверушку*/ Надо беречься компьютеров.

Если после 12 недель, то рождается с умственной отсталостью - имбицил, дебил, идиот. Замечание: не называйте друг друга идиотами, очень сильное оскорбление.

Особенности действия облучения зависят от нескольких факторов:

• Особенности организма.

Так, женские половые клетки более чувствительны, чем мужские.

По сравнению с животными: белая мышь переносит в два раза больше радиации, чем человек.

Чувствительность детей и стариков выше, чем у взрослых.

*Некоторые органы накапливают радиоактивные вещества. Щитовидная железа накапливает радиоактивный йод. Кости – кадмий и стронций радиоактивные.*

• Эффект облучения зависит от дозы.
• От состояния организма (нервные, физические перегрузки, недоедание, повышена температура и пр.).

Как нормировать ионизирующее излучение

Надо предотвращать действия самых малых доз излучения. По крайней мере, держать их ниже порога воздействия. Результатом облучения являются биохимические изменения, изменение состава крови и пр.

Дозы. Конечно, один и тот же источник излучения может вызывать самые различные раздражения.

• Поглощенная доза ионизирующего излучения – величина энергии ионизирующего излучения, переданная человеку. Ед. измер. – грей. 1 грей = 100 рад. В международной используется кулон/кг. Часто используется единица рентген (равен 0,285 милликулон на килограмм).

• Вводится понятие эквивалентной дозы, т.е. дозы, которая рассчитывается независимо от источника излучения. Она показывает равное воздействие на организм человека.

• Эффективная доза – мера риска возникновения заболеваний при воздействии ионизирующих излучений.

Для предотвращения радиационной опасности руководствуются принципами:

1)Не превышение индивидуальных доз облучения.

2)Запрещение всех видов деятельности, которые могут нанести ущерб здоровью человека. Тут гигиенические нормативы рассчитываются в зависимости от того, чем человека занимается. Персонал: группа А – работает с источниками радиации; группа Б – находятся под воздействием радиации; группа С – население, не работают с источниками радиации. Предел годовой эффективной дозы, которая не должна превышаться при нормальной работе.

3)Допустимый уровень многофакторнтого воздействия – в зависимости от поступления внутрь организма, какой радионуклеид используется.

4)Контроль уровня облучения. Работает Роспотребнадзор. Подвергаются контроль работники больниц – рентгенологи, врачи онкологических больниц (облучают больных). Есть законы в стране, которые регулируют работу с радиоактивными источниками. «Закон об использовании атомной энергии». «Закон о радиационной безопасности населения», «Основные санитарные правила обеспечения безопасности».

Как обеспечивается радиационная безопасность объекта:

1)Планирование объекта, выбор участка, внутренняя планировка объекта, где разместить специальное оборудование, защитные устройства.

2)Радиационная безопасность населения обеспечивается:

• Ограничением допуска к работе с радиоактивными веществами.
• Соблюдением контрольных уровней.
• Системой информации о радиационной обстановке.
• Проведением защитных мероприятий при работе с персоналом.
• Радиационным контролем, т.е. радиационной безопасностью.  
• Стараются не допускать к радиации неопытных работников.

Конкретное мероприятие зависит от источника радиации.

1)Закрытый - находится в сейфе или боксе; попадания в атмосферу не будет.

2)Открытый источник - попадание в атмосферу возможно, может попасть в организм человека и окружающую среду. При работе с открытыми источниками возможно внутреннее облучение (попадание в радиоактивных веществ в легкие, желудочно-кишечный тракт). Это более опасно, чем закрытые источники.

3)Источники непрерывного действия – альфа-, бета-, гамма-, нейтронного излучения. Источники периодического действия – рентгеновские аппараты.

Источники альфа-излучения: кобальт 60, кадмий 109, теллур 107, цезий 134, 137. Они в порошках, герметично закрыты.

Источники бета-излучения – стронций, золото 198, талий. Используют в больницах.

Гамма-источники – используются в медицине (вводят даже внутрь - в легкие (кобальт 60), вводят золотую радиактивную иглу).

Рентгенологи ходят в специальных костюмах.

*Есть ткань, которая не пропускает электромагнитные волны. Одели студентку, посадили за компьютером. Электромагнитные волны обтекали ее.

Принципы защиты:

1)Для внешнего излучения активность прямо пропорциональна времени действия и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника.

2)Защита временем (меньше работайте за компьютером).

3)Защита расстоянием. На производстве есть дистанционные методы по работе с излучением. Пример – рентгенолог садится за стеной. В стене есть свинцовая прокладка.

4)Защита экраном. Свинец – самый мощный предохранитель от гамма-излучения и электронного излучения. Если в соседнем излучении гамма излучения, то стенка должна быть из бетона или железобетона. Если бета-излучения - защищают экранами из алюминия, стекла, пластмассы, а свинец даже опасен. СВЧ-печки. Нужно поставить алюминий вокруг этих печей.

Имеется 5 групп защитных экранов:

1)Экраны хранения (для хранения и транспортировки);

2)Экраны оборудования (на рабочем месте);

3)Передвижные защитные экраны.

Роль защитных экранов могут выполнять строительные конструкции.

Могут быть индивидуальные экраны: щиток из пластмассы или органического стекла, просвинцованные юбки и фартуки.

Сейчас в медицине сложные исследования. Компьютерная томография органов – излучения более сильные. При лечении опухолей – очень мощное облучение.

Рентгеновские аппараты имеют отдельное помещение, ими можно управлять отдельно (из отдельной комнаты).

Источниками гамма-излучения являются кобальт 60 (в виде бусинок). Их помещают в пищевод, мочевой пузырь и облучают.

В частных случаях облучение мед. персонала превосходит допустимое.

Строительные материалы поглощают радиоактивные вещества: кирпич, бетон, плитка, линолеум, асфальт, дерево (хуже). Стройте дом из дерева. Т.к. дерево не выделяет радиацию. Гранит выделяет радиоактивные вещества. 

Гигиена воды, водоснабжение населенных мест