Радіоактивне випромінювання є одним із видів ІВ. Радіоактивні елементи, радіонукліди утворюють випромінювання в момент перетворення одних атомних ядер в інші. Вони характеризуються періодом напіврозпаду (П. П.) – часом, за який розпадається половина ядер даного нукліда (від секунд до млн. років). Це означає, що за два періоди залишиться чверть радіоактивних ядер, за три – одна восьма і т. д.

Іонізуюча здатність радіоактивних елементів (радіонуклідів) характеризується їх активністю (числом радіоактивних розпадів за одиницю часу). За одиницю активності радіонукліду в системі СІ прийнято одне ядерне перетворення за секунду (розп/с). Ця одиниця називається беккерелем (бк) – 1 Бк = 1 розп/с. Позасистемною одиницею вимірювання активності являється Кюрі (Кі).

Кюрі – це одиниця радіоактивності, яка визначається як кількість будь-яких радіоактивних ядер, в яких проходить 3,7×10¹⁰ (37 млрд.) розпадів за секунду.

Міра дії ІВ в будь-якому середовищі залежить від енергії випромінювання й оцінюється дозою ІВ. Доза ІВ визначається для повітря, речовини і біологічної тканини. Відповідно розрізняють дозу поглинання (поглинуту і еквівалентну) та експозиційну дозу.

І. Доза поглинання D_n визначається:

D_n = dE ∕ dm, (2.1)

де dE – середня енергія, яка передана випромінюванням речовині в деякому елементарному об’ємі, Дж;

dm – маса речовини в цьому об’ємі, кг.

Поглинута доза характеризує енергію ІВ, що поглинається одиницею маси опроміненої речовини.

За одиницю поглинутої дози випромінювання в системі СІ прийнято джоуль на кілограм (Дж/кг) – це грей. Грей – це така поглинута доза випромінювання, при якій 1 кг речовини поглинає енергію в 1 Дж (1 Гр = 1 Дж/ кг). Застосовується і позасистемна одиниця рад (1 рад = 0,01 Гр= 0,01 Дж ∕ кг).

Проте поглинута доза ІВ не враховує того, що вплив на біологічний об’єкт однієї і тієї ж дози різних видів випромінювань неоднаковий. Так, при однаковій дозі поглинання α – випромінювання значно небезпечніше ніж β – або γ - випромінювання,. Щоб врахувати цей ефект, введено поняття еквівалентної дози. За одиницю вимірювання еквівалентної дози в системі СІ прийнятий зіверт (Зв). Зіверт дорівнює поглинутій дозі в 1 Дж ∕ кг. Позасистемною одиницею являється бер (біологічний еквівалент рада). 1 бер = 0,01 Зв. Потужність еквівалентної дози в системі СІ вимірюється в Зв ∕ с, в позасистемній одиниці в бер ∕ с.

Вплив α, - β, - γ – променів на біологічні об’єкти характеризується відносною біологічною ефективністю (ВБЕ) коефіцієнтом якості опромінення – К; для α – променів К_α= 20; β, - γ – променів К_β,γ = 1.

Коефіцієнт якості К враховує те, що при однаковій поглинутій дозі α – випромінювання значно небезпечніше (приблизно в 20 разів) ніж β – чи γ – випромінювання. Отже, еквівалентна доза Н_екв.визначається як добуток поглинутої дози D_n та коефіцієнта якості даного випромінювання К_я:

Н_екв.= D_n ∙ К_я(2.2)

В зв’язку з тим, що різні частини тіла людини (органи, тканини) мають різну чутливість до опромінення, дози опромінення їх слід враховувати з різними коефіцієнтами. Якщо помножити еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти і підсумувати їх по всіх органах, матимемо ефективну еквівалентну дозу. Вона показує сумарний ефект впливу радіоактивних випромінювань для організму і вимірюється в зівертах.

Н_е.еф.= ∑ Н_екв∙ К_чутл.,(2.3)

де Н_е.еф.– ефективна еквівалентна доза;

Н_екв.– еквівалентна доза;

К_чутл., − коефіцієнт, який враховує, чутливість різних тканин до опромінювання. Ці три поняття описують тільки індивідуально одержані дози.

II. Доза опромінювання.

Для характеристики дози по ефекту іонізації, який є в повітрі, використовується так звана експозиційна доза (х) рентгенівського і g-випромінювання. Доза опромінювання – це кількість заряду, який виникає в результаті іонізації маси повітря. Доза опромінювання D_o визначається:

D_o = dQ ∕ dm,

де dQ – повний заряд іонів одного знаку, що виникають у малому об’ємі повітря; dm – маса повітря в цьому об’ємі, кг.

За одиницю експозиційної дози в системі СІ прийнято кулон на кілограм (Кл ∕ кг) – це експозиційна доза фотонового випромінювання, при якій корпускулярна емісія в сухому атмосферному повітрі масою 1 кг виробляє іони, які несуть заряд кожного знаку, рівний 1 Кл. Позасистемною одиницею являється рентген (Р).

Рентген – це доза рентгенівського або g - випромінювання, під дією якого в 1 см³ сухого повітря при нормальних умовах (t = 0⁰С, Р = 760 мм.рт.ст.) утворюються іони, які несуть 1 електростатичну одиницю кількості електрики кожного знаку (дозі в 1 Р відповідає утворення 2,08×10⁹ пар іонів в 1 см³ повітря). Потужність експозиційної дози в системі СІ вимірюється в кулонах на кілограм за годину; в позасистемній одиниці – в рентгенах за годину (Р/г). 1Р = 2,58∙10^-4Кл ∕ кг.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань (ІВ)

Під впливом ІВ атоми і молекули живих клітин іонізуються, в результаті чого відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які впливають на характер подальшої діяльності людини.

За даними одних досліджень, іонізація атомів і молекул, що виникає під дією випромінювання , веде до розриву зв’язків у білкових молекулах, що призводить до загибелі клітин і ураження організму.

Згідно з іншими даними, у формуванні біологічних наслідків ІВ відіграють роль продукти радіолізу води, яка, як відомо становить 70-75% маси організму людини. При іонізації води утворюються атом водню (Н⁺) і гідроксильна група (ОН^-) за схемою Н₂О Н⁺+ ОН^-. Так як в організмі є кисень, то в присутності кисню утворюються пероксидні сполуки НО₂і Н₂О_2,які в свою чергу являються сильними окислювачами. Останні вступають у хімічну взаємодію з молекулами білків, ферментів, руйнуючи їх, що призводить до зміни біохімпроцесів, в результаті чого порушуються обмінні процеси, пригнічується активність ферментних систем, сповільнюється і припиняється ріст тканин, порушуються функції кровотворних органів, змінюється склад крові, виникають нові хімічні речовини – токсини. А це призводить до порушення життєдіяльності окремих органів і організму в цілому.

Вплив радіоактивного випромінювання можна уявити таким чином. Відомо, що їжа, яка надходить в організм людини, розкладається на більш прості сполуки, які потім надходять через мембрану в середину кожної клітини і будуть використані як будівельний матеріал для відтворення собі подібних. Під час потрапляння випромінювання на мембрану відразу ж порушуються молекулярні зв’язки, атоми перетворюються в іони. Крізь зруйновану мембрану в клітину починають надходити токсичні речовини, робота її порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація електронів, тобто повернення їх на своє місце. Молекулярні зв’язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо ж доза опромінення висока, або багато разів повторюється, то електрони не встигають рекомбінувати; молекулярні зв’язки не відновлюються; виходить з ладу велика кількість клітин; робота органів розладнується; нормальна життєдіяльність організму стає неможливою.

Специфічна дія ІВ полягає в тому, що швидкість протікання хімічних реакцій, які зумовлені вільним радикалами, висока; в цих реакціях беруть участь сотні і тисячі молекул, які не опромінені.

Таким чином, ефект дії ІВ зумовлений не кількістю поглинутої енергії об’єктом, що опромінюється, а формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії, (електрична, теплова та ін.) що поглинається біологічним ефектом у тій самій кількості, не призводить до таких змін , які спричиняє ІВ.

Необхідно визначити деякі особливості дії ІВ на організм людини:

− висока ефективність поглинутої енергії. Навіть невелика кількість поглинутої енергії ІВ може викликати суттєві біологічні зміни в організмі людини;

− наявність прихованого періоду проявлення впливу ІВ;

− малі дози ІВ можуть накопичуватися в організмі (кумулятивний ефект);

− органи чуття не реагують на випромінювання;

− різні органи мають різну чутливість до ІВ

− ІВ впливає не лише безпосередньо на саму людину, але і на його майбутнє потомство (генетичний ефект);

− ступінь впливу ІВ залежить від індивідуальних властивостей організму. Зміни в організмі можуть бути незворотного та невиліковного характеру.

Найсильнішого впливу зазнають клітини червоного кісткового мозку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи, тобто органи, клітини яких мають високий рівень поділу. При одній і тій самій дозі випромінювання у дітей вражається більше клітин, ніж у дорослих, тому що у дітей всі клітини перебувають у стадії поділу.

Червоний кістковий мозок та інші складники кровотворної системи дорослої людини найбільше страждають при опромінюванні і втрачають здатність нормально функціонувати вже при дозах 0,5- 1 Гр. Якщо доза не дуже велика, щоб викликати пошкодження всіх клітин, кровотворна система може повністю відновити свої функції.

Необхідно відмітити, що, попадаючи в живі організми, радіонукліди викликають мутагенні, канцерогенні та інші зміни. Найбільш небезпечними являються ті, які мають період піврозпаду (Т = 1/2) від декількох діб до десятків років. Наприклад, для ¹³¹J – п.п. = 8,06 діб; ¹³⁷Cs – п.п. = 50,5 діб; ⁸⁹Sr – п.п. = 50 діб. Особливо небезпеними є ⁹⁰Sr і ¹⁴⁴Cs, які легко засвоюються рослинами, тваринами і людиною.⁹⁰Sr за своїми хімічними властивостями подібний до кальцію і при недостатку останнього в організмі він може відкладатися в тканинах костей і в зубах.

Радіонукліди йоду (¹³¹J, ¹³³J, ¹³⁵J) можуть відкладатися у щитовидній залозі; цезію – у шлунково-кишковому тракті; у м’язах – калій, рубідій, цезій у печінці, нирках, селезінці – полоній, рутеній; тритій, вуглець, залізо, полоній – розподіляються рівномірно в організмі людини.

Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Следующая