Биологические эффекты ионизирующего излучения.

Биологическое действие ионизирующих излучений – изменения, вызываемые в жизнедеятельности и структуре живых организмов при воздействии коротковолновых электромагнитных волн (рентгеновского излучения и гамма-излучения) или потоков заряженных частиц (альфа- и бета-частиц, протонов) и нейтронов.

Особенности радиационного излучения на организм:

– действие ионизирующего излучения на организм не ощутимо человеком.– первые симптомы проявляются не сразу, а через определенное время;

– действия от малых доз может суммироваться или накапливаться;

– излучение действует не только на живой организм, но и на его потомство: генетический эффект;

– различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению;

– характер повреждений зависит от частоты. Одноразовое облучение - глубокие повреждения, чем фракционированное;

– глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии

Чем более высокоорганизован живой организм, тем большей чувствительностью он обладает. Биологический эффект влияния радиации на организм обусловлен взаимодействием энергии излучения с биологической тканью. Энергию, непосредственно передаваемую атомам и молекулам биологических тканей, называют прямым действием радиации.

Суть механизмов прямого действия сводится к тому, что все виды радиации вызывают ионизацию и возбуждение атомов клеток живого организма. Ионизация и являются лишь первым этапом в дальнейших физиологических изменений – косвенных воздействия радиации.

Известно, что в биологических тканях 60-70% по массе составляет вода (Н₂О). Вода под воздействием радиации расщепляется на водород (Н) и гидроксильную группу (ОН), которые любо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный оксид (НО₂) и перекись водорода (Н₂О₂). Эти соединения взаимодействуют с молекулами органической ткани, окисляя и разрушая ее.

Под действием радиации от молекулы воды отрывается электрон и возникает положительно заряженных ион воды: Н₂О → Н₂О⁺ + _–1е⁰.

Нейтральная молекула воды захватывает этот электрон, и образуется отрицательно заряженный ион воды: Н₂О + _–1е⁰ → Н₂О^–

Ионы воды неустойчивы и самопроизвольно распадаются с образование радикалов Н^* и ОН^*: Н₂О⁺ → Н⁺ и ОН^* и Н₂О^– → Н^* и ОН^–. Свободные радикалы перемещаются в жидкой среде и распространяются по всему организму.

Образовавшиеся сильные окислители Н₂О₂ и НО₂^*, взаимодействуя с органическими молекулами, вызывают значительные химические изменения в клетках и тканях. Таким образом, механизм биологического действия радиации на живой организм поэтапно можно представить следующей схемой:

1) Поглощение энергии излучения клетками и тканями организма.

2) Образование свободных радикалов и окислителей.

3) Нарушение биохимических процессов (разрывы молекул ДНК, вызывая хромосомные нарушения, изменения белковых молекул, нарушение)

4) Нарушение физиологических процессов (изменения биотоков мозга, поражение клеток косного мозга, изменение состава крови)

Ионизирующее излучение при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням:

1. Детерминированные (нестохастические) – эффекты, которые имеют пороговую дозу, т.е. жесткий порог дозы, ниже которого вредных эффектов не наблюдается

1) Острая лучевая болезнь. 2) Хроническая лучевая болезнь. 3) Локальные лучевые повреждения (лучевая катаракта, лучевое бесплодие и др.).

2. Вероятностные (стохастические) – эффекты, вероятность которых пропорциональна дозе облучения. Лейкозы. Злокачественные опухоли. Сокращение продолжительности жизни. Генетические последствия.

19 Испытания ядерного оружия. Ядерное оружие (я. о.) – оружие массового поражения, действие кот. основано на использовании внутриядерной E атомов.Источником E в я.о. служит цепная реакция деления тяжелых ядер(атомная бомба, водородная) либо термоядерная реакция синтеза атомных ядер из более легких ядер(нейтронная бомба, водородная).Мощность ядерного боеприпаса оценивают по тротиловому эквиваленту. Тротиловый эквивалент –это кол-во обычного в-ва тротила, кот. потребовалось бы взорвать, чтобы взрыв по E соответствовал взрыву атомной бомбы. Его величина выражается в кг, т, кт, мт. Я. о. было создано в США, СССР, Великобритании, Франции. Затем к этим странам присоединились Китай, Индия и Пакистан. По мнению специалистов, я.о. имеют Израиль и ЮАР. Наибольшее число испытаний я.о. приходится на периоды:1954-1958 год 1961-1962 г. Испытания я.о., проводившиеся в разные годы, были направлены на:–исследование действия ядерных боеприпасов и возможности их совершенствования;–изучение процессов, сопровождающих ядерный взрыв;–совершенствование методов обнаружения мест проведения ядерных взрывов;–создание средств защиты и др. В 1947 г. на тер. Казахстана для испытаний я.о. был построен Семипалатинский полигон. В 1949 году здесь было проведено 1 испытание я. о., созданного в СССР, а в 1953 году впервые в мире было испытано термоядерное оружие. Всего на Семипалатинском полигоне проведено 86 воздушных испытаний, 30 наземных и 340 подземных. В 1991 году этот полигон был закрыт, а с 1995 года на его тер. были начаты работы по ликвидации последствий испытаний я.о. Еще один крупный ядерный полигон на территории СССР – Северный полигон был основан в 1954 году на островах Новая 3емля. На полигоне был произведен 131 ядерный взрыв, в том числе 87 взрывов – в атмосфере. Последнее испытание я.о на Северном полигоне было осуществлено в 1990 году. В СССР я. о. испытывали на полигонах Капустин Яр (Астраханская обл.)–10 высотных взрывов; в Оренбургской обл.– воздушный взрыв мощностью 40 кт. Самым крупным испытательным ядерным полигоном в США явл. Невадский полигон, кот. находится в пустыне Невада. На его тер. было произведено 834 ядерных взрыва, в том числе 100–в атмосфере. В разные периоды времени ядерными державами мира было осуществлено более 2 000 ядерных испытаний в различных природных средах, включая 525 взрывов в атмосфере. При проведении подземных испытаний обычно заранее бурится скважина глубиной более 600 м. После размещения ядерного боеприпаса скважина «запечатывается» на всю глубину смесью щебня и песка. Особый характер поражающего действия я. о. обуславливают:– значительно кол-во выделяемой при взрыве E по сравнению с традиционными видами оружия;– наличие проникающего излучения, сопровождающего взрыв;– выпадение значительного кол-ва радионуклидов на зем. поверх. и загрязнение обширных тер. Основными поражающими факторами я. о. явл.:– световое (тепловое) излучение,– ударная волна,–проникающая радиация,–электромагнитный импульс,–загрязнение местности радионуклидами. Возможные последствия широкомасштабного применения я. о. – Резкое изменение состава и свойств атмосферы в результате выброса продуктов ядерного взрыва (оксидов азота и углерода, мелких частиц, обладающих высокими светопоглощающими свойствами)– Серьезные изменения климата (существенное понижение среднегодовой температуры, резкие суточные и сезонные колебания температуры.–Разрушение озонового слоя, обеспечивающего естественную защиту животных и растительных организмов от вредного воздействия УФ излучения Солнца.