Биологическое действие ионизирующего излучения.
Тема: Биологическое действие ионизирующего излучения.
На ранней стадии существования материи она была в значительной степени радиоактивной. Однако по истечении времени большинство ядер природных радиоактивных веществ подверглись радиоактивному распаду и стали устойчивыми. Но некоторые вещества всё ещё радиоактивны и являются источниками ионизирующего излучения. Наряду с этим, излучения Космоса и Солнца постоянно воздействуют на организм и окружающую среду. Таким образом, вся жизнь на земле развивается в среде, которая является естественной — радиоактивной.
Ионизирующее излучение было открыто в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном в Германии, который зафиксировал неизвестные ранее лучи, которые проникали сквозь тело человека. Эти лучи, однако, не были связаны с естественной радиоактивностью. Рентген получил их в электронной лампе, разгоняя поток электронов от одного электрода к другому. Это открытие вдохновило других учёных искать таинственные лучи, и в 1896 году было сделано следующее открытие: французский физик Анри Беккерель изучал минеральный образец урана и обнаружил, что он испускал лучи того же самого типа, что и лучи Рентгена. Беккерель обнаружил явление естественной радиоактивности.
Теперь поиск химических элементов, испускающих радиацию, стал более целенаправленным. В 1898 году учёные Мария и Пьер Кюри выделили два радиоактивных элемента: полоний и радий. Радий, который является высоко радиоактивным химическим элементом, скоро оказался полезным в медицине. А в то время об опасности вредного воздействия излучения на организм не было известно.
Многие из первопроходцев в области медицины и научных исследований были облучены, и в течение первых десятилетий прошлого столетия некоторые из них погибли от лучевой болезни.
В 1928 году на Международном Конгрессе по радиологии в Стокгольме была основана международная организация – сегодня известная, как Международная Комиссия по Радиационной Защите (МКРЗ). МКРЗ собирает информацию о воздействии радиации на здоровье и выпускает рекомендации по радиационной защите.
Воздействие ионизирующего излучения на вещество.
Любое вещество, поглощая энергию солнечного излучения, нагревается. Воздействие солнечного излучения на биологическую ткань приводит к биологическим эффектам (например, загар на теле человека). Так же и ионизирующее излучение воздействует различным образом на живую и неживую материю.
Тело человека поглощает энергию и находится под биологическим воздействием ионизирующего излучения. Чтобы понять, как ионизирующее излучение воздействует на нашу биологическую ткань, исследуем процесс на уровне элементов, составляющих ткань, то есть на уровне клетки.
Клетка и молекула ДНК живого организма.
Человеческое тело состоит приблизительно из 10 14 клеток. Клетка — самая маленькая частица организма, которая обладает способностью к жизнедеятельности и размножению. Она поглощает питательные вещества и кислород из крови и преобразует их в энергию. Компьютером, управляющим всеми программами, по которым работают все наши клетки, является генетический материал, содержащийся в ядре каждой клетки. Генетический материал содержит не только информацию о задачах клетки, но также и полный сборочный чертёж всего человеческого тела, включая все его индивидуальные характеристики.
Генетический материал человека состоит из 46 хромосом, составляющих 23 пары. Внутри хромосом находится молекула ДНК, которая является сложнейшей макро-молекулой. Молекула ДНК состоит их двух цепочек в форме двойной спирали, растянув которые можно получить нить длинной около 1,5 метра
Четыре базы, названные А, С, G, Т, связывают обе спирали вместе очень оригинальным способом. А в одной спирали всегда соединяется с Т в другой спирали, С всегда соединяется с G. В случае, если одна спираль повреждена, другая служит моделью для восстановления.
Деление клетки в организме.
Клетки могут разрушиться или быть повреждены вследствие каких-либо причин. Чтобы позволить тканям тела и органам поддерживать свои функции, клетка делится с образованием двух нормальных, здоровых дочерних клеток, идентичной материнской клетке, которые заменяют повреждённую клетку.
Когда клетка делится, обе цепочки каждой молекулы ДНК разделяются, каждая затем становится частью новой спирали ДНК и в результате – мы имеем две новые клетки.
Полный процесс деления занимает от двух минут до двух часов – это очень чувствительный период в жизни клетки. Повреждение ДНК во время этого процесса может привести к различным последствиям. Однако, способность клетки к восстановлению исправит большинство дефектов прежде, чем закончится образование новой клетки.
Повреждение ДНК происходит случайно, или в результате воздействия на неё ядовитых веществ, вирусов, ультрафиолетового или ионизирующего излучения.
Воздействии ионизирующего излучения на ДНК.
Некоторые клетки являются наиболее чувствительными к ионизирующему излучению, но все они чувствительны в период деления. Это означает, что растущая ткань или ткань, которая имеет высокую скорость деления клеток, более чувствительна к ионизирующему излучению, чем другие ткани. Вот почему дети, а особенно плод беременной женщины более чувствительны к излучению, чем взрослые. По той же причине клетки раковой опухоли более чувствительны к излучению, чем здоровая ткань, так как раковая опухоль растёт очень быстро за счёт частого деления раковых клеток. Эта особенность опухоли используется для лечения рака при помощи облучения раковых клеток.
Прямые и косвенные эффекты облучения.
Ионизирующее излучение может воздействовать на ДНК непосредственно или косвенно. Наши клетки состоят на 65-75% из воды. Поэтому, наиболее вероятная молекула, которая подвергается воздействию ионизирующего излучения молекула воды. Излучение ионизирует молекулы воды, приводя к образованию различных химических активных веществ. Эти вещества, которые называются свободными радикалами, могут воздействовать на молекулу ДНК. Прямое воздействие имеет менее важное значение, поскольку оно менее вероятно. Чтобы вызвать прямой эффект, ионизирующее излучение должно разрушить молекулу ДНК.
Бета- и гамма-излучения вызывают низкую плотность ионизации, поэтому вероятность повреждения обеих цепочек спирали ДНК относительно небольшая. Обычно ущерб наносится только одной цепочке или одной базе, и это повреждение может быть восстановлено относительно эффективными функциями восстановления организма. Альфа-излучение вызывает высокую плотность ионизации. При этом возникает большая вероятность разрушения обеих цепочек ДНК. Поскольку генетическая модель клетки, таким образом, разрушается, вероятна ошибка в процессе восстановления клетки, что может даже привести к гибели клетки.
Действие радиации на организм человека.
Существуют различия между последствиями радиационного воздействия, которые возникают вскоре после облучения – острые последствия – и последствиями, которые будут наблюдаться намного позже – хронические последствия.
Острые последствия облучения.
Острые последствия обусловлены большой дозой облучения тела или органа человека за короткий срок, и в большинстве случаев приводят к гибели клеток организма. При превышении порогового значения повреждения неизбежны, и они увеличиваются с увеличением дозы. Индивидуальное пороговое значение может быть разным, и это может изменить степень повреждения каждого индивидуума. Острая лучевая болезнь и повреждение плода у беременных – примеры острых повреждений организма в результате воздействия ионизирующего излучения.
Острая лучевая болезнь.
Клетки, которые являются наиболее чувствительными к воздействию радиации – клетки с высокой частотой деления. Поэтому в первую очередь ионизирующее излучение будет воздействовать на кроветворные органы (красный костный мозг), особенно чувствительные к ионизирующему излучению. Кратковременная доза облучения на всё тело более, чем 1000 мЗв (100 бэр) приведёт к острой лучевой болезни. Множество клеток и, следовательно, большие части живой ткани будут повреждены или погибнут. Функции облучённого органа будут нарушены. Последствия интенсивного облучения организма в дозах, превышающих пороговое значение, иногда проявляются уже через час или два: человек начнёт чувствовать слабость и начнётся рвота. Эти признаки обычно уменьшаются после двух дней, и в течение двух-трёх недель – самочувствие человека улучшается. Однако, за это время число белых кровяных клеток существенно уменьшится, уменьшится и сопротивление организма заразным болезням. Это может привести к воспалительным болезням с высокой температурой, диарее и кровотечениям. Если человек поправляется от острого облучения, то останется риск хронических последствий облучения.
Незамедлительное и целенаправленное квалифицированное лечение увеличивает процент выживания.
Генетические нарушения в организме.
Различают следующие виды воздействия на клетки организма вследствие облучения в зависимости от поглощённой дозы облучения и радиоустойчивости клетки:
— Без изменений – облучение не влияет на клетку
— Клетка восстанавливает молекулу ДНК
Молекула ДНК получает ложную информацию, ведущую к мутации клетки. Мутации не обязательно отрицательные, но они могут также привести к генетическим нарушениям и раковым заболеваниям.
Хронические последствия облучения.
Рак и наследственные болезни расцениваются как хронические последствия действия радиационного облучения.
Пороговое значение дозы облучения для хронических последствий отсутствует. Чем больше доза облучения, тем выше вероятность заболевания.
Клетка, у которой генетический код был изменён, может развиться в раковую клетку. Рак – болезнь, вызванная бесконтрольным делением мутирующих клеток. Примерно 20% всех смертных случаев в мире – от раковых болезней. Признаки лейкемии, вызванной ионизирующим излучением, обнаруживаются через 3-7 лет после облучения. Другие виды раковых болезней развиваются более длительное время.
Наследственные изменения в потомстве.
ДНК в половых клетках, также могут быть повреждены ионизирующим излучением. Эти повреждения могут быть переданы следующему поколению. Но для того, чтобы это случилось, дефект клеток должен быть унаследован от обоих родителей. Необходимые условия передачи генетических изменений следующему поколению:
— Хромосома в половой клетке повреждена.
— Повреждены одинаковые хромосомы в клетках отца и матери.
— Эмбрион должен развиться. Шансы эмбриона выжить уменьшаются, если клетки повреждены.
Эти условия объясняют, почему наследственные последствия нанесения вреда организму настолько трудно оценить. Вероятность каждого условия мала. Вероятность того, что все три условия выполняются одновременно – чрезвычайно мала.
Источник
Действия населения при радиационной аварии и радиоактивном загрязнении местности
В случае аварии на радиационно опасном объекте подается сигнал «Радиационная опасность», затем передается информация о сложившейся обстановке и конкретные рекомендации, в соответствии с которыми и действуют персонал предприятий, учреждений и население.
Если в поступившей информации отсутствуют рекомендации по действиям, необходимо защитить органы дыхания от радиоактивной пыли (респираторами, ватно-марлевыми повязками или подручными средствами — шарфами, платками, другими тканевыми изделиями) и по возможности быстро укрыться в ближайшем здании, лучше всего в собственной квартире.
Войдя в помещение, снять и поместить верхнюю одежду и обувь в пластиковый пакет или пленку, закрыть окна и двери, отключить вентиляцию, включить телевизоры, радиоприемники и радиорепродукторы, находиться подальше от окон, быть готовым к приему информации и указаний. Провести герметизацию помещения и защиту продуктов питания. Для этого подручными средствами заделать щели в окнах и дверях, заклеить вентиляционные отверстия. Продукты поместить в полиэтиленовые пакеты или завернуть в полиэтиленовую пленку. Сделать запас воды в закрытых сосудах. Продукты и воду поместить в холодильники и закрываемые шкафы (кладовки).
Получив указания по средствам массовой информации или телефону, провести профилактику препаратами стабильного йода (йодистый калий), а при их отсутствии использовать раствор Люголя или 5%-ную настойку йода: 20-22 капли для взрослых и 10-11 капель для детей от 5 лет на 100 мл молока или воды 2 раза в день. Детям до 5 лет применять 2,5%-ную настойку йода путем нанесения на кожу в виде полос на предплечье, голени.
При приготовлении и приеме пищи все продукты, выдерживающие воздействие воды, промывать. Строго соблюдать правила личной гигиены, предотвращающие или значительно снижающие внутреннее облучение организма.
По необходимости (загрязненность радиоактивными веществами (РВ) помещения) — защитить органы дыхания имеющимися СИЗ: надеть маски противогазов, респираторы, ватно-марлевые повязки, противопыльные тканевые маски или применить подручные средства.
Помещения оставлять только при крайней необходимости и на короткое время. При выходе защищать органы дыхания, а также применять плащи, накидки из подручных материалов и табельные средства защиты кожи. После возвращения — переодеваться.
Подготовиться к возможной эвакуации, для этого приготовить:
- СИЗ, в том числе подручные (накидки, плащи из синтетических пленок, резиновые сапога, боты, перчатки и т.п.);
- одежду и обувь согласно сезону;
- однодневный запас продуктов и лекарства для больных;
- нижнее белье;
- документы и деньги;
- другие ценные и крайне необходимые вещи.
При эвакуации перед выходом из помещения: очистить холодильники, отключить все электро- и газовые приборы, вынести в мусоросборники быстропортящиеся продукты, жидкости, мусор. Подготовить информационное сообщение «В помещении (квартире) N ___ никого нет». При убытии закрыть квартиру и вывесить лист с информацией.
При посадке на транспорт или формировании пешей колонны зарегистрироваться у представителя эвакуационной комиссии.
Находясь на открытой загрязненной местности, не снимать СИЗ, избегать поднятия пыли и движения по высокой траве и кустарнику, без надобности не садиться и не прикасаться к посторонним предметам. Запрещается пить, курить, принимать пищу. Периодически необходимо проводить частичную дезактивацию средств защиты кожи, одежды и вещей путем их осторожного обтирания или обметания, а также частичную санитарную обработку смыванием или обтиранием открытых участков тела.
По прибытии в район размещения эвакуированных сдать средства индивидуальной защиты и одежду на дезактивацию или утилизацию, либо дезактивацию провести самостоятельно путем их вытряхивания или выколачивания, при этом следует находиться с наветренной стороны и в средствах защиты органов дыхания. Промыть глаза 2% раствором питьевой соды или чистой водой, прополоскать рот и горло, дважды обмыть все тело водой с мылом. После прохождения дозиметрического контроля надеть чистые белье, одежду, обувь.
При проживании на местности, степень загрязненности которой превосходит фон, но не превышает опасных пределов, необходимо соблюдать специальный режим поведения, принимать меры по профилактике пылеобразования при ведении сельских работ в личных хозяйствах и по профилактике поступления РВ с продуктами питания и водой в организм. На приусадебном участке следует выкосить траву; по утрам территорию участка целесообразно увлажнять. В. помещениях должна проводиться влажная приборка с тщательным стиранием пыли с мебели и подоконников. Ковры, половики и другие тканые покрытия необходимо чистить пылесосом или влажной тряпкой, но не вытряхивать. Уличную обувь оставлять за порогом дома и протирать влажной ветошью. При наличии условий желательно оставлять вне квартиры (дома) и верхнюю уличную одежду. Мусор из пылесоса и использованную при уборке ветошь необходимо сбрасывать в специально отрытую яму глубиной не менее 50 см.
При проведении полевых работ обязательно пользоваться ватно-марлевыми повязками, противопыльными тканевыми масками или респираторами, сменными спецодеждой и головными уборами. В конце рабочего дня обязательно принимать душ. При ведении приусадебного хозяйства для уменьшения радиоактивного загрязнения выращиваемых продуктов в почву вносятся известь, калийные и другие удобрения, а также торф. Во время уборки урожая плоды, овощи, корнеплоды непосредственно на почву не складируются. Выращенные сельскохозяйственные продукты подвергаются выборочному дозиметрическому контролю. При установлении их загрязненности они промываются (очищаются) и, в зависимости от результатов вторичного контроля, применяются по назначению или на корм скоту.
Вся продукция, получаемая от сельскохозяйственных животных, птиц и пчел также подвергается выборочному дозиметрическому контролю. При обнаружении загрязнения молоко, яйца, мед, убойный скот подлежат обезвреживанию или утилизации. Не рекомендуется употреблять в пищу рыбу и раков из местных водоемов, особенно мелких, способных накапливать РВ. Заготовка дикорастущих ягод, грибов, лекарственных трав осуществляется по разрешению местных властей с определенных территорий после выборочного дозиметрического контроля.
Источник
