Внутрішнє опромінення.

Різні види випромінювання супроводжуються вивільненням різної кількості енергії і мають різну проникаючу здатність, тому вони спричинюють неоднаковий вплив на тканини живого організму.

Іонізуюча радіація

Екологічні групи рослин по відношенню до світла

На вимогу до умов освітлення прийнято ділити рослини на такі екологічні групи:

1) світлолюбні, або геліофіти, - рослини відкритих, постійно добре освітлюваних місць існування;

2) тіньолюбні, або сціофіти, - рослини нижніх ярусів тінистих лісів, печер і глибоководні рослини, вони погано переносять сильне освітлення прямими сонячними променями;

3) тіньовитривалі, або факультативні геліофіти, - можуть переносити більшу або меншу затінення, але добре ростуть і на світлі, вони легше інших рослин перебудовуються під впливом зміни умов освітлення.

 

Вплив іонізуючої радіації на живі організми викликає особливий інтерес ще з часу відкриття радіаційних ефектів.

Альфа-випромінювання є потоком важких часток (це потік α-частинок, які є ядрами атома гелію і мають позитивний заряд, мають найбільшу іонізуючу здатність і дуже малу проникаючу здатність). У тканини людини вони проникають на частинку міліметра. Це випромінювання затримується аркушем паперу і практично не здатне проникнути через зовнішній шар шкіри. Тому воно не є небезпечним доти, поки радіоактивні речовини, які випромінюють ці-частинки, не потраплять всередину організму. Тоді вони стають надзвичайно небезпечними.

Бета-випромінювання (це потік електронів або позитронів), які мають меншу іонізуючу але більшу проникаючу здатність ніж альфа-промені. Воно проходить в тканини організму на глибину 1–2 см.

Проникна здатність гама-випромінювання (потік γ-квантів, електромагнітне випромінювання з дискретним спектром (дуже короткою довжиною хвилі), що виникає при зміні енергетичного стану атомного ядра або під час анігіляції частинок), їм властиві велика проникаюча і мала іонізуюча здатності. Поширюється зі швидкістю світла. Його може затримати лише товста свинцева чи бетонна плита.

Пошкоджень, викликаних в живому організмі випромінюванням, буде тим більше, чим більше енергії воно передасть тканинам. Кількість такої переданої організму енергії називається дозою.

Кількість енергії випромінювання, поглинута одиницею маси тіла, яке опромінюється, називається поглинутою дозою і вимірюється в системі СІ в греях (Гр, Gy).

Один грей дорівнює дозі випромінювання, при котрій опроміненій речовині масою один кілограм передається енергія один джоуль будь-якого іонізуючого випромінювання. Величина поглиненої дози випромінювання залежить від властивостей випромінювання і поглинаючого середовища.

Проте ця величина не враховує того, що при однаковій поглинутій дозі альфа-випромінювання значно небезпечніше, ніж бета- чи гама-випромінювання.

Якщо взяти до уваги цей факт, то дозу слід помножити на коефіцієнт, який відображує здатність випромінювання даного виду пошкоджувати тканини організму. Альфа-випромінювання вважається при цьому в двадцять разів не безпечнішим від інших видів випромінювання.

Перераховану таким чином дозу називають еквівалентною дозою і вимірюють в системі СІ в зівертах (Зв, Sv).

Слід враховувати, що одні частини тіла, органи і тканини більш чутливі за інші. Наприклад, при однаковій еквівалентній дозі опромінення виникнення раку в легенях більш ймовірно, ніж у щитоподібній залозі, а опромінення статевих залоз особливо небезпечне через ризик генетичних пошкоджень. Тому дози опромінення органів і тканин також слід враховувати з різними коефіцієнтами.

Так, якщо для організму в цілому коефіцієнт радіаційного ризику дорівнює одиниці, то його значення для окремих органів і тканин складають:

Ø 0,12 – для червоного кісткового мозку;

Ø 0,03 – для кісткової тканини;

Ø 0,03 – для щитоподібної залози;

Ø 0,15 – для молочних залоз;

Ø 0,12 – для легень; 0,25 – для сім’яників та яєчників

Ø 0,30 – для решти тканин.

Перемноживши еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти і просумувавши по всім органам і тканинам, отримаємо ефективну еквівалентну дозу, яка відображує загальний ефект опромінення для організму.

Просумувавши індивідуальні ефективні еквівалентні дози, отримані групою особин, отримаємо колективну ефективну еквівалентну дозу, яка вимірюється в людино-зівертах.

Колективну ефективну еквівалентну дозу, яку отримають багато поколінь людей від якогось радіоактивного джерела за весь час його подальшого існування називають очікуваною (повною) колективною ефективною еквівалентною дозою.

Рівні земної радіації неоднакові в різних місцях земної кулі і залежать від концентрації радіонуклідів у певній ділянці земної кори. В місцях проживання основної частини населення вони приблизно одного порядку. Так, згідно з дослідженнями, проведеними у Франції, Німеччині, Італії, Японії і США, приблизно 95% населення цих країн проживає в місцях, де потужність дози опромінення в середньому складає від 0,3 до 0,6 мілізіверта в рік.

Проте деякі групи населення отримують значно більші дози опромінення: близько 3% отримує в середньому 1 мЗв/ рік, а близько 1,5% – понад 1,4 мЗв/рік.

 

У середньому 2/3 ефективної еквівалентної дози опромінення, яку людина отримує від природних джерел радіації, надходять від радіоактивних речовин, що потрапили до організму з їжею, водою та повітрям.

Незначна частина цієї дози припадає на радіоактивні ізотопи типу вуглецю-14 і тритію, які утворюються під впливом космічної радіації. Решта надходить від джерел земного походження.

В середньому людина отримує близько 180 мЗв/рік за рахунок калію-40, який засвоюється організмом разом з нерадіоактивними ізотопами калію.

Значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина отримує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і меншою мірою – від радіоактивного ряду торію-232.

Деякі з них, наприклад, нукліди свинцю-210 і полонію-210 надходять до організму з їжею. Вони в значній кількості концентруються в рибі і молюсках.

Відносно нещодавно вчені зрозуміли, що найвагомішим з усіх природних джерел радіації є газ радон.

Він у 7,5 рази важчий за повітря, не має запаху і смаку. Згідно з оцінками НКДАР ООН, радон разом зі своїми дочірніми продуктами радіоактивного розпаду відповідальний за¾ річної індивідуальної ефективної еквівалентної дози опромінення, яку населення отримує від земних джерел радіації.

Радон вивільняється із земної кори повсюди, але його концентрація в зовнішньому повітрі істотно розрізняється для різних точок земної кулі. Основну частину дози опромінення від радону людина отримує, знаходячись у закритому приміщенні, яке не провітрюється. В зонах з помірним кліматом концентрація радону в закритих приміщеннях у середньому у 8 разів вища, ніж назовні.

Водночас варто мати на увазі, що поява і розвиток життя на Землі відбувався в умовах постійного впливу іонізуючої радіації. Тому біологічна дія малих доз радіації викликає особливий інтерес. Дія іонізуючого випромінювання на рівні окремих іонізуючих частинок (квантів) при взаємодії з ДНК (ДНК в даному випадку є біологічною мішенню) може призвести до незворотного пошкодження гену (до мутації). Зміна генетичної інформації може привести до загибелі клітини.

Таким чином, іонізуюча радіація – це єдиний, відомий людству, фізичний агент, який не має порогу ефекту. Оскільки навіть за найменшого впливу (одна іонізуюча частинка) можуть виникнути серйозні біологічні наслідки (звісно, що з дуже низькою ймовірністю).

Головний висновок з усього цього полягає в тому, що будь-яке додаткове опромінення до існуючого (природного) радіаційного фону є шкідливим та небезпечним.

Вірогідний характер дії радіації здійснюється тільки на ті біологічні процеси, які безпосередньо пов'язані з функціонуванням генетичного апарату клітини. Такі ефекти розвиваються за принципом «все або нічого» (іонізуюча частинка або попала, або не попала в «мішень»). Зі збільшенням дози радіації збільшується кількість таких елементарних подій, а не їх величина (тягар).

Усі інші біологічні ефекти опромінення залежать від величини отриманої дози – зі збільшенням дози опромінення збільшується виразність ефекту. Так, зі збільшенням дози опромінення збільшується тривалість затримки поділу кожної окремої клітини, а також сукупності клітин.

Більш того, за малих доз опромінення, рівні яких межують з природним фоном, вдається зареєструвати навіть стимулюючу дію радіації. Така дія проявляється у збільшені частоти клітинних поділів, прискоренні проростання та покращенні схожості насіння, та навіть в підвищенні врожайності сільськогосподарських культур. Збільшується виведення курчат (зменшується їх смертність при вилуплюванні з яєць). Курчата швидше набирають вагу, а у курей зростає яйценосність. Збільшується стійкість тварин до бактеріальних та вірусних інфекцій. Таким чином, не тільки у рослин, а і в тварин (навіть у радіочутливих видів ссавців) виділяють діапазон доз, які знаходяться в межах 1–10–25 рад, які викликають стимуляцію життєдіяльності.

Цей ефект учені називають гормезисом.

Гормезис(від грец. Hórmēsis швидкий рух, прагнення) - стимуляція будь якій системи організму зовнішнім чинником, що має силу, недостатню для прояву шкідливих ефектів.