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
Что должен знать каждый человек о радиации.
Что должен знать каждый человек о радиации.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ РАДИАЦИИ
Человек всегда был подвержен действию естественной радиации. Он подвергается воздействию космического излучения. Радиоактивные вещества находятся в земле, в зданиях, в которых мы живем, а также в пище и воде, которые мы потребляем. Уровни этой естественной или фоновой радиации колеблются в значительных пределах. Радиация действует снаружи — внешнее облучение. Если же радиоактивные вещества, находящиеся в воздухе, пище, воде, попадают внутрь организма — это внутреннее облучение. Большей частью (около 73%) радиация исходит от природных радиоактивных веществ, окружающих нас и находящихся внутри нас, но примерно 13% связано с медицинскими процедурами (рентгенодиагностика), а 14% приходит извне в виде космических лучей.
Внешние радиационные поражения можно классифицировать как вызываемые либо глубоко проникающей радиацией (гамма- и рентгеновские лучи, нейтроны), либо неглубоко проникающей радиацией (бета-частицы с высокой энергией, электроны).
К источникам внешнего облучения относится космическое излучение и земная радиация. Земная радиация обусловлена в основном естественным распадом радиоактивных элементов, присутствующих в земной коре,— это калий-40 и члены двух радиоактивных семейств — урана-238 и тория-232. Строительные материалы помещений — кирпич, бетон, дерево, содержащее естественные радионуклиды, являются источниками излучения. Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза.
Внутреннее облучение обусловлено радиоактивным веществом, поступившим внутрь организма. Имеется четыре возможных пути, по которым радиоактивные вещества способны поступить в организм: через легкие при дыхании, вместе с пищей, через повреждения и разрезы на коже, путем абсорбции через здоровую кожу. Попавшие в организм радионуклиды распределяются или равномерно по всему телу (калий, цезий) или концентрируются в отдельных органах и тканях (стронций, радий — в костях, йод — в щитовидной железе).
Некоторые долгоживущие радионуклиды: йод-131, цезий-137 не накапливаются в организме, а сравнительно быстро выводятся из него. К основным естественным и искусственным радионуклидам, ответственным за внутреннее облучение человека, относятся: калий-40, радий-226, полоний-210, радон-222, -220, йод-131, цезий-137, стронций-90.
Наиболее весомым из всех естественных источников радиации (на территории России его вклад достигает 44%) является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) — радон. Человек подвергается воздействию радона и продуктов его распада в основном за счет внутреннего облучения при поступлении радионуклидов в организм через органы дыхания и, в меньшей мере, с продуктами питания.
ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ РАДИАЦИИ
Каменный уголь содержит радиоактивных нуклидов относительно немного, но из-за больших масс, сжигаемых в топках электростанций и в печах отопления, его вклад в облучение населения достаточно весом. Радионуклиды в основном попадают в окружающую среду с пылью топочных газов, со шлаками. Большое загрязнение радионуклидами производят даже печи домашнего отопления, так как в них нет улавливания золы на выходе из труб, а невысокие трубы создают в жилых районах высокие концентрации угольной пыли. Из-за сжигания угля в домашних условиях во всем мире ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения населения Земли почти в 50 раз больше, чем сжигания угля в топках электростанций. Использование фосфатов для производства удобрений и в качестве кормовых добавок, термальные водоемы могут привести также к увеличению радиационного облучения.
Источник
Радиационное воздействие на человека
Наблюдения за радиоактивным загрязнением приземного слоя атмосферы на территории республики Коми проводится ежедневно ГУ «Центр по гидрометеорологии мониторингу окружающей среды» на 18 станциях путем непосредственного измерения мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения на местности, в 2-х пунктах: Сыктывкар и Ухта – фильтрующей установкой (ВФУ) отбираются пробы радиоактивных аэрозолей приземной атмосферы приземной атмосферы для последующего лабораторного анализа, в 4-х пунктах: Сыктывкар, Воркута, Печора и Усть-Цильма – с помощью горизонтального планшета проводится отбор проб радиоактивных выпадений на подстилающую поверхность.
Центрами гигиены и эпидемиологии городов и районов Республики проводится постоянный контроль за состоянием радиационной обстановки на территории республики с оценкой доз внешнего и внутреннего облучения населения. Средняя доза внутреннего облучения населения в год составляет 0,13 — 0,44 мЗв/год (при нормативе до 1 мЗв/год). Внешнее облучение населения обусловлено действием природных источников (естественная радиация).
На внешних границах Российской федерации проводится проверка всех товаров поступающих из-за границы. Поэтому угрозы поступления зараженного товара в Республику Коми исключается.
Кроме того, Центральным Банком Российской федерации разработана инструкция в которой установлен порядок выявления, временного хранения, гашения и уничтожения денежных знаков Банка России с радиоактивным загрязнением. Радиационному контролю подлежат все денежные знаки при их приеме в учреждения Банка России и в кредитные организации.
Постоянный контроль за состоянием радиационной обстановки позволяют сделать вывод, что радиационная обстановка на территории Республики Коми стабильна и под контролем.
Питание человека в периоды повышенного радиационного воздействия должно быть полноценным, разнообразным, содержать большое количество высококалорийных питательных веществ, витаминов, макро- и микроэлементов, аминокислот. Особенно следует обратить на это внимание любителей всевозможных (голодных, полуголодных и др.) диет, так как при опасности повышенного внутреннего облучения подобная диета может привести к неблагоприятным последствиям.
В периоды повышенной радиации и угрозы поступления радионуклидов внутрь ежедневную дозу необходимо повысить в 2—3 раза (до 1—2 г). Каких-либо специальных препаратов кальция принимать не надо, лучше ввести его с пищей. Например, в 1 л молока содержится 1—1,2 г кальция. Рекомендуется увеличить содержание в пищевом рационе сгущенного молока, твердых и плавленых сыров, кальцинированного хлеба, говядины и яиц, а также растительных продуктов, богатых минеральными солями и витаминами (абрикосы, айва, вишни, черешни, цитрусовые, смородина, шиповник, виноград, малина, кабачки, петрушка, укроп и др.).
Увеличенное поступление в организм калия с такими продуктами как баклажаны, зеленый горошек, картофель, помидоры, арбузы, также может снизить накопление радиоактивного цезия в критических органах.
В пищевом рационе в большом количестве должны содержаться витамины. Под влиянием многих витаминов повышается устойчивость организма к инфекциям, прочность сосудистой стенки, улучшается кроветворение. Поэтому целесообразно увеличить содержание в пищевом рационе продуктов, богатых витаминами А, Е, Р, С, группы В. Основными источниками витамина Е являются неочищенные растительные масла — соевое, кукурузное, подсолнечное, облепиховое, масло шиповника. В небольших количествах он содержится в пищевых продуктах животного происхождения, фруктах и овощах. Витамин А есть в печени рыб, яичном желтке, молоке, сливках, сметане, сливочном масле и сырах повышенной жирности. Предшественники витамина А, так называемые каротиноиды, имеются в моркови, красном перце, персиках, абрикосах, облепихе, рябине, шиповнике, тыкве, спелых помидорах. Витамина С особенно много в шиповнике, смородине, цитрусовых, зеленом горошке, кабачках, моркови, свекле, редьке, цветной капусте, укропе и др. Витамины группы В в большом количестве содержатся в хлебном квасе и дрожжевом тесте.
Все овощи и фрукты перед употреблением следует тщательно вымыть и очистить, а отвары, оставшиеся после их кулинарной обработки, лучше выливать. В связи с тем, что при варке овощей часть витаминов, особенно витамин С, разрушается, можно дополнительно с профилактической целью принимать аскорбиновую кислоту с глюкозой или поливитаминные препараты.
Для улучшения белкового и липоидного обмена рекомендуется употреблять больше аминокислотных продуктов (морская капуста, криль, морская рыба).
Для выведения уже попавших в организм радионуклидов рекомендуются следующие мероприятия. Рациональное питание, содержащее в достаточном количестве продукты, вызывающие выраженное механическое, химическое и термическое раздражение, перистальтику кишечника. Полезны продукты, в значительном количестве содержащие грубую растительную клетчатку (хлеб грубого помола, перловая и гречневая каши, холодные фруктовые и овощные супы, блюда из вареных и сырых овощей), а также продукты, содержащие органические кислоты (кефир, простокваша, кумыс). При этом надо помнить, что холодная жидкость усиливает перистальтику кишечника и его опорожнение. Однако вначале для адаптации к приему холодной жидкости лучше пить воду (кефир) комнатной температуры, постепенно переходя к более холодной. Полезны также настой чернослива с сахаром, отвар пшеничных отрубей, морская капуста (добавлять в первые блюда). Желательно больше употреблять в пищу различных растительных масел — оливкового, кукурузного, подсолнечного (по 2—3 столовые ложки в день), добавляя их в различные салаты, а также свекольный сок (по 1/4 стакана 3 раза в день).
Продукты способствующие повышению защитных сил организма от влияния радиации.
· Хлебопродукты из муки грубого помола;
· продукты, содержащие пектин: яблоки, сливы, свекла, редис, морковь, капуста, зефир, мармелад, джем. Особенно полезны фруктовые соки с мякотью. Много пектина в ягодах.
Питьевой режим. В период повышенного радиационного воздействия нельзя ограничивать потребность человека в воде.
Алкоголь не имеет специфических защитных свойств от радиации. Потребление алкогольных напитков повышает риск онкологических заболеваний и дефектов развития.
Каждому из нас под силу защитить себя от воздействия радиации, химических элементов, токсичного воздуха. В программу очищения организма входят:
1. Спорт. Физические нагрузки, способствующие усилению обмена веществ. Например, бег стимулирует кровообращение. Кровь проникает глубже в ткани, заставляет их двигаться, в результате вредные вещества выводятся из организма естественным путем.
2. Потение. Например, в сауне. С потом выходят все вредные отложения. Из тканей вымываются соли, выделяются вредные вещества, токсины, радионуклиды. Особенно полезна сауна сразу же после физической нагрузки. Чтобы сохранить водный баланс в организме, надо сразу же после потения пить натуральные соки, красное вино (они содержат витамины-антиоксиданты). Обычную пищу после сауны необходимо дополнять большим количеством свежих овощей.
3. Питание. Пища должна быть разнообразной и богатой овощами и фруктами. Должен соблюдаться точный режим приема витаминов, минеральных веществ.
Как себя вести при радиационной опасности
Рекомендуем населению наиболее эффективные способы индивидуальной защиты:
— срочно укройтесь в жилых домах (стены деревянных домов ослабляют радиацию в 10-12 раз; каменных — в 10-15 раз; подвалы — до 100 раз!).
— примите все меры для исключения притока воздуха с улицы;
— закройте окна, форточки, двери и по возможности уплотните их;
— закройте вытяжную вентиляцию (вытяжные отверстия в санузлах и на кухне, печные трубы);
— тщательно заделайте все щели в окнах и дверях;
— сделайте запасы питьевой воды в закрытые емкости и закройте все краны. В сельской местности это нужно сделать в первую очередь, если источник воды открытый (ручей, родник или река). Колодцы необходимо накрыть крышкой или пленкой;
— не теряйте времени, готовьтесь к возможной эвакуации: соберите необходимые вещи, документы, ценности, лекарства, запас имеющихся у вас консервированных и других продуктов, хранившихся в закрытых помещениях и не подвергшихся радиоактивному загрязнению;
— запас продуктов рассчитывайте на 2-3 дня, все собранные вещи упакуйте в полиэтиленовые мешки, пакеты из плотной бумаги или ткани, разместите их в сумки, рюкзаки разумных размеров и веса, удобных для ручной транспортировки;
— оденьте верхнюю одежду и головные уборы из плотной ткани, а обувь с высокими голенищами;
— ждите внешней квалифицированной помощи: разведчиков-дозиметристов, спасателей;
— внимательно слушайте все официальные сообщения;
— старайтесь без острой необходимости не покидать помещения.
Йодная профилактика
Йодную профилактику можно проводить только после специального оповещения через средства массовой информации.
Йодная профилактика заключается в приеме препаратов йода: йодистого калия или водно-спиртового раствора йода.
При этом достигается близкая 100% защита от накопления радиоактивного йода в щитовидной железе. Ориентировочная дозировка йодной профилактики следующая (либо первая, либо вторая):
1. Препарат йодистого калия в таблетках принимайте один раз в день в течение семи дней после еды вместе с чаем, молоком или водой:
— детям до двух лет — по 40 мг на один прием;
— детям старше двух лет и взрослым — по 125 мг на прием.
2. Водно-спиртовой раствор йода принимайте сразу после еды три раза в день в течение семи дней:
— детям до двух лет — по 1-2 капли 5%-й настойки на полстакана молока или воды;
— детям старше двух лет и взрослым — по 3-5 капель.
Не превышайте рекомендованных доз приема йодных препаратов, так как вы можете навредить своему здоровью больше, чем радиационное поражение!
Источник
