к чему приводит ионизирующее излучение
Ионизирующее излучение (общие сведения, влияние на человека).
Ионизирующее излучение
(общие сведения, влияние на человека).
Все люди неизбежно подвергаются воздействию ионизирующего излучения (радиации): и от окружающей среды, и от искусственных источников ионизирующего излучения, и от своего собственного организма. Ионизирующим считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков (+ и –).
Естественный радиационный фон – доза излучения, создаваемая космическими лучами
и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека. Радиационный фон присутствует везде и всегда: где-то его уровень больше, где-то меньше, в зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологического строения каждого конкретного района. До 0,2 мЗв в час (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) – это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда радиационный фон в норме. Верхний предел допустимой мощности дозы – 0,5 мкЗв/час (50 мкР/ч).
Облучение от источников ионизирующего излучения, находящихся вне тела человека – называется внешним облучением. Оно не делает тело человека источником излучения. Человек подвержен облучению пока находится в поле действия излучения.
Облучение от радиоактивных источников, находящихся внутри тела человека – называется внутренним облучением. Радионуклиды могут попасть в организм человека через нос, рот, раны на теле и распределяются по различным частям организма в зависимости от их химических свойств. Поглощённая доза облучения накапливается в организме, и за всю жизнь, сумма её не должна превышать 100-700 мЗв (для жителей высокогорий и районов с повышенной естественной радиоактивностью почв, подземных вод и горных пород – привычные им дозы будут находиться в верхнем пределе допустимых значений).
Средняя годовая доза ионизирующих излучений, и внешних и внутренних источников
(вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека составляет:
— жилище, строения – 0,3 мЗв/г
— вода – до 0,1 мЗв/г (при ежедневном потреблении воды в объёме 2 литра).
— в воздухе (радон и продукты его распада) – 0,2 мЗв/год.
— накопленные в костях организма отложения радионуклидов – 0,1-0,5 мЗв/год.
— вдыхаемый радон – 0,1-0,5 мЗв/год.
— в медицинских исследованиях: флюорография, рентген лёгких – 3 мЗв, рентгеновский снимок у зубного врача – 0,2мЗв.
— перелёт на самолёте – 0,005 миллизиверт в час.
— сканеры (интроскопы) в аэропортах – до 0,001 мЗв за один акт проверки пассажира.
В сумме, средняя годовая доза ионизирующих излучений составляет до 5 миллизиверт в год. Это безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения, учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие).
Согласно норм Федерального закона О радиационной безопасности населения, эффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) – не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации.
Что такое ионизирующее излучение?
Виды, источники и влияние ионизирующего излучения на человека
Ионизирующее излучение – это электромагнитное излучение (рентгеновское, гамма) и излучение частиц (альфа, бета), сопровождающиеся выделением энергии. Ионизирующее излучение появляется только при наличии источника излучения (изотопа радиоактивного элемента или рентгеновской трубки). Оно известно в медицине в форме рентгеновского излучения. Используется при диагностике заболеваний сердца и легких, а также при диагностике травм.
Виды ионизирующего излучения
Ионизирующее излучение можно разделить на два вида:
Электромагнитное ионизирующее излучение используется при проведении радиологических исследований (в просторечии рентгеновских исследований), таких как рентген или КТ (компьютерная томография). С его помощью врач может:
Ионизирующее излучение частиц можно разделить на:
По типу частиц ионизирующее излучение может быть альфа, бета, нейтронное и протонное.
Источники ионизирующего излучения
Источниками ионизирующих излучений являются искусственные и естественные явления, объекты:
Рассматриваемое излучение всегда сопровождало человека. Каждый день население поглощает радиацию, которая приходит из космоса и исходит от камней и почвы. Источником естественного ионизирующего излучения, среди прочего, является космическое пространство.
Космические лучи, которые состоят из ядер высокоэнергетических атомов (в основном протонов), были открыты в начале 20 века. Человечество и все живое на планете частично защищены от космических лучей атмосферой Земли, которая поглощает энергию падающих частиц. В результате столкновений молекул с ядрами газа (азота, кислорода) в атмосферу испускается вторичное излучение.
Чем толще слой атмосферы, через который проходит излучение, тем слабее оно становится. Следовательно, люди получают гораздо меньшую дозу радиации на уровне моря, чем люди, поднимающиеся в высокие горы.
Важно знать! Люди, летающие по трансконтинентальным маршрутам, получат дозу радиации, примерно равную дозе, связанной с рентгеновским снимком легких.
Источником ионизирующего излучения также являются поверхность и внутренние части Земли, которые содержат богатые ресурсы радиоактивных элементов. В частности, во второй половине XX века в разных регионах планеты началась добыча урановых руд.
Помимо естественных источников ионизирующего излучения, существуют также искусственные источники. Техногенное ионизирующее излучение возникает в результате изменений, происходящих внутри атомных ядер. Эти изменения сопровождаются изменением энергии ядер, а часто и числа нуклонов. Этому особенно подвержены изотопы элементов, содержащие несоответствующее количество нейтронов.
Источники искусственного ионизирующего излучения:
Для справки! Искусственные радиоактивные изотопы, являющиеся источником радиации, широко используются в медицине, промышленности и науке.
Влияние ионизирующего излучения на организм человека
Эффект зависит в основном от нескольких факторов:
Действие ионизирующего излучения на организм человека становится причиной специфических биологических эффектов. В силу основных механизмов образования их можно разделить на детерминированные и стохастические.
Детерминированные эффекты являются следствием поглощения человеческим организмом такой большой дозы ионизирующего излучения, что оно вызывает разрушение или необратимое повреждение определенного количества клеток. Проявление детерминированных эффектов – лучевая болезнь.
Стохастические (случайные) эффекты возникают в результате повреждения генетического материала отдельной клетки и проявляются в виде рака или наследственных заболеваний. Доза, вызывающая эти заболевания, может быть сколь угодно низкой, и их начало определяется случайностью.
Если ионизирующее излучение поражает живую ткань, оно может вызвать:
Естественные и искусственные источники ионизирующего излучения могут привести к прямой или косвенной ионизации материальной среды. Чтобы снизить вред, ученные разрабатывают и внедряют разные способы защиты от ионизирующего излучения – от защитных костюмов, правил использования специальной техники, до восстановления озонового слоя. Последний естественным образом защищает планету от космических лучей.
Влияние ионизирующего излучения на организм человека
Человек подвергается воздействию ионизирующего излучения повсеместно. Для этого необязательно попадать в эпицентр ядерного взрыва, достаточно оказаться под палящим солнцем или провести рентгенологическое исследование легких.
Ионизирующее излучение – это поток лучевой энергии, образующийся при реакциях распада радиоактивных веществ. Изотопы, способные повысить радиационный фонд, находятся в земной коре, в воздухе, человеку радионуклиды могут попадать в организм через желудочно-кишечный тракт, дыхательную систему и кожные покровы.
Минимальные показатели радиационного фона не представляют угрозы для человека. По-другому дело обстоит, если ионизирующее излучение превышает допустимые нормы. Организм мгновенно не отреагирует на вредные лучи, но спустя годы появятся патологические изменения, которые могут привести к плачевным последствиям, вплоть до летального исхода.
Что такое ионизирующее излучение?
Источники ионизирующего излучения
Источниками ионизирующих излучений могут стать воздух, вода и продукты питания. Вредоносные лучи встречаются в природе или создаются искусственно для медицинских или промышленных целей. В окружающей среде всегда присутствует радиация:
Искусственное излучение создано в условиях развивающейся науки, ученые смогли открыть уникальность рентгеновских лучей, с помощью которых возможна точная диагностика многих опасных патологий, в том числе и инфекционных заболеваний.
В промышленном масштабе используется ионизирующее излучение в диагностических целях. Люди, работающие на подобных предприятиях, несмотря на все меры безопасности, применяемые по санитарным требованиям, находятся во вредных и опасных условиях труда, неблагоприятно отражающихся на здоровье.
Что происходит с организмом человека при ионизирующем излучении?
Разрушающее влияние ионизирующего излучения на организм человека объясняется способностью радиоактивных ионов вступать в реакцию с составляющими клеток. Общеизвестно, что человек на восемьдесят процентов состоит из воды. При облучении вода разлагается и в клетках в результате химических реакций образуется перекись водорода и гидратный окисел.
В дальнейшем происходит окисление в органических соединениях организма, вследствие чего клетки начинают разрушаться. После патологического взаимодействия у человека нарушается обмен веществ на клеточном уровне. Последствия могут быть обратимыми, когда контакт с излучением был незначительным, и необратимыми при длительном облучении.
Влияние на организм может проявляться в форме лучевой болезни, когда поражены все органы, радиоактивные лучи могут вызывать генные мутации, которые передаются по наследству в виде уродств или тяжелых заболеваний. Нередки случаи перерождения здоровых клеток в раковые с последующим разрастанием злокачественных опухолей.
Последствия могут появиться не сразу после взаимодействия с ионизирующим излучением, а через десятки лет. Длительность бессимптомного течения напрямую зависит от степени и времени, в течение которого человек получал радиоактивное облучение.
Биологические изменения организма человека при действии лучей
Воздействие ионизирующего излучения влечет значительные биологические изменения в организме человека в зависимости от обширности участка кожных покровов, подвергающегося внедрению лучевой энергии, времени, в течение которого излучение остается активным, а также состояния органов и систем.
Чтобы обозначить силу излучения за определенный период времени, единицей измерения принято считать Рад. В зависимости от величины пропущенных лучей у человека могут развиться следующие состояния:
Возраст человека играет большую роль: наиболее восприимчивы к негативному влиянию ионизирующей энергии дети и молодые люди, не достигшие двадцатипятилетнего возраста. Получение больших доз радиации во время беременности можно сопоставить с облучением в раннем детском возрасте.
Патологии головного мозга возникают только, начиная с середины первого триместра, с восьмой недели и до двадцать шестой включительно. Риск возникновения раковых образований у плода значительно возрастает при неблагоприятном радиационном фоне.
Чем грозит попадание организма человека под влияние ионизирующих лучей?
Единовременное или регулярное попадание радиации в организм человека имеет свойство к накоплению и последующим реакциям через некоторый период времени от нескольких месяцев до десятилетий:
Удаленные проявления могут развиться непосредственно у облученного индивидуума или передаться по наследству и возникать у последующих поколений. Непосредственно у больного места, через которое проходили лучи, возникают изменения, при которых ткани атрофируются и уплотняются с появлением узелков множественного характера.
Данный симптом может затронуть кожные покровы, легкие, кровеносные сосуды, почки, клетки печени, хрящевая и соединительная ткани. Группы клеток становятся неэластичными, грубеют и утрачивают способность выполнять свое предназначение в организме человека с лучевой болезнью.
Лучевая болезнь организма человека
Одно из самых грозных осложнений для организма человека, разные этапы развития которого способны привести к смерти пострадавшего. Заболевание может иметь острое течение при единовременном облучении или хронический процесс при постоянном нахождении в зоне радиации. Патология характеризуется стойким изменением всех органов и клеток и аккумуляцией патологической энергии в организме больного.
Проявляется недуг следующими симптомами:
Как защитить организм человека от облучения?
Определение эффективной защиты от вредных лучей лежит в основе профилактики поражения организма человека во избежание появления негативных последствий. Чтобы спастись от облучения необходимо:
Читайте также:
Влияние кофе на печень
Влияние пчелиного подмора на поджелудочную железу
Влияние пива на поджелудочную железу
Влияние алкоголя на печень и поджелудочную железу
Влияние антибиотиков на поджелудочную железу
Заболевание, обусловленное воздействием ионизирующего излучения, называется лучевой болезнью. Как у людей, так и у животных она может поражать практически все органы и системы: кожу, костный мозг, нервную систему, органы пищеварения, эндокринные железы и так далее. Следствием лучевой болезни нередко бывают различные виды онкологии.
С мощными источниками ионизирующих излучений соприкасаются люди при рентгеновских обследованиях или при лечении с использованием радиоактивных препаратов, а также побывавшие в зонах повышенной радиоактивности (аварийные атомные электростанции, либо местность, где применяли или испытывали атомное оружие).
Ионизирующими являются потоки альфа-частиц, бета-частиц или нейтронов, а также электромагнитные излучения очень высокой частоты: рентгеновские лучи и гамма-лучи.
Особенности болезни
Вследствие лучевой болезни прекращается нормальное функционирование организма на клеточном и молекулярном уровнях. Нарушаются белковые структуры и клеточный метаболизм, происходят мутации генома, блокируются каталитические пути.
Болезнь приводит к быстрому накоплению во всех системах организма «мусорных», неработающих компонентов на внутриклеточном и межклеточном уровнях, что вызывает лучевую токсемию, то есть отравление. Начинается массовое отмирание групп клеток, органы плохо функционируют, нарушается работа лимфоузлов, всасывающего слоя кишечника, костномозговых клеток и так далее.
Неоднократно отмечалось, что ионизирующее излучение — это невидимый убийца. У человека нет органов чувств, воспринимающих такие излучения. Находясь под действием смертельно опасного радиационного фона, люди не чувствуют ни боли, ни жжения, вообще никаких особых ощущений.
Степени болезни
Кратковременное и не слишком сильное облучение, или лучевая травма, вызывает обратимые повреждения организма. Степени болезни подразделяются в соответствии с мощностью и продолжительностью облучения, иначе говоря, в зависимости от полученной дозы облучения.
При первой (лёгкой) степени возникают тошнота, рвота, дрожание рук и ног, сердцебиение. Всё проходит после восстановительного лечения.
При второй (средней) степени появляются кожные высыпания, нарушаются движения и рефлексы, выпадают волосы, снижается давление крови. При отсутствии лечения — переход в третью степень.
При третьей (тяжёлой) степени усиливаются симптомы характерные для второй степени, снижается иммунитет, обостряется течение хронических и инфекционных болезней, наступает тяжёлая интоксикация, сопровождаемая кровотечениями.
При четвёртой (крайне тяжёлой) степени повышается температура, сильно падает давление крови, появляются некротические язвы, развивается отёк головного мозга с наступлением смерти через два-три дня.
Лечение
Людей, пострадавших от лучевой болезни госпитализируют в стерильные условиях. Незамедлительно обрабатывают кожу с применением антисептиков, промывают желудок.
В первый же день вводят солевые растворы и плазмозамещающие для выведения токсинов. В дальнейшем лечат в зависимости от выявленных повреждений и инфекций. В тяжёлых случаях производят пересадку костного мозга, без которой риск наступления смерти очень высок.
После лучевой болезни пациент считается нетрудоспособным около полугода, в лёгких случаях этот срок может быть сокращён до трёх месяцев. В дальнейшем возможны обострения течения хронических и инфекционных заболеваний, развитие малокровия, лейкозов, различных дистрофических изменений, онкологических заболеваний, генетических изменений.
Профилактика
Лучевая болезнь незаразна, то есть не передаётся от человека к человеку, если не считать случаев, когда пациент стал источником ионизирующего излучения вследствие попадания в его организм радиоактивных веществ (пыль, осевшая на одежде, на коже и в лёгких, пища, содержащая радиоактивные компоненты и так далее).
При работе с радиоактивными веществами и предметами, а также в зонах с повышенным уровнем ионизирующих излучений следует использовать экранирующие приспособления, а также приборы, контролирующие полученную дозу облучения. Попадающим в зоны риска рекомендуют принимать витамины В6, С, Р, а также и гормональные средства анаболического типа.
Биологическое действие ионизирующего излучения
Биологическое действие ионизирующего излучения
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.