Глава 2. Радиоактивность, радиация, схема классификации излучений

Известно, что всё многообразие окружающей нас природы состоит из сочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов. В организме человека содержится около 70 элементов. Химический элемент - это совокупность атомов с одинаковыми зарядами ядер. Для каждого элемента известны разновидности атомов, отличающихся по массе (или, точнее, по числу нейтронов в ядрах). Эти разновидности называются изотопами. Если в организм человека попадают радиоактивные элементы или когда в каких-либо тканях организма присутствуют радиоактивные вещества, происходит их взаимодействие с атомом или молекулой тела. В результате взаимодействия из атома или молекулы тела может быть выбит электрон. Обычно свободные электроны захватываются молекулами кислорода. Имея лишний электрон, такая молекула кислорода становится нестабильной, она приобретает большую способность реагировать с другими молекулами и будет пытаться "отобрать" электрон у другой, находящейся по соседству молекулы для восстановления своего стабильного состояния.

Молекула, из которой был взят этот добавочный электрон, тоже становится нестабильной, и будет "отнимать" электрон у другой молекулы. Результатом этого будет настоящая цепная реакция в живом организме. Таким образом, химически активные молекулы кислорода нарушают функции и структуру клеток. Поскольку кислород присутствует в больших количествах внутри и вне клеток, образование большого количества химически активного кислорода при радиационном облучении приведет к разрушению других химических соединений в клетках, так как их молекулы будут стремиться к возвращению в стабильное состояние.

Датой рожде­ния радиобиологии считают начало 1896 г., когда российский физиолог И. Р. Тарханов поставил первые опыты по изучению влия­ния рентгеновских лучей на спинной мозг лягушки.

Новые лучи были не только невидимы, но и неощутимы. Однако миф об их безвред­ности быстро развеялся. Выяснилось, что длительное воздействие ионизирующего из­лучения чревато многими опасностями: вы­зывает ожоги кожи, лучевые язвы, выпаде­ние волос, несколько позже было обнару­жено их вредное влияние на половые желе­зы. В 1903 г. российский ученый Е. С. Лон­дон доказал, что лучи, испускаемые радием, могут убивать мышей. Затем было уста­новлено, что различные клетки, ткани и ор­ганы обладают неодинаковой чувствитель­ностью к ионизирующему излучению, а вну­три клетки наиболее уязвимым является клеточное ядро. Самой общей реакцией клеток на облучение оказалось прекращение клеточного деления. Накопившиеся факты стали фундаментом для постепенного фор­мирования определенных закономерностей, первая из которых установлена в 1906 г.: чув­ствительность клеток к воздействию иони­зирующего излучения тем выше, чем чаще они делятся (т. е. чем выше их способность к размножению) и чем менее они дифферен­цированы. Эта закономерность получила на­звание правила Бергонье и Трибондо — по имени ее авторов.

Ионизирующее излучение, или радиация - это частицы и гамма- кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. Это излучение с очень высокой энергией, которое способно отнимать электроны от атомов и присоединять их к другим атомам с образовани­ем пар положительных и отрицательных ионов, оно называется ионизирую­щим излучением в отличие от света и большей части солнечной радиа­ции, которые не обладают способностью к ионизации. Полагают, что ионизация является основной причиной радиационного повреждения цитоплазмы и что степень повреждения пропорциональна числу пар ионов, образовавшихся в поглощающем веществе. Естественным источником ионизи­рующего излучения служат радиоактивные вещества, содержащиеся в горных породах; кроме того, оно поступает из космоса. Те изотопы элементов, которые испускают ионизирующее излучение, называются радиоактивным изотопами.

Из трех видов ионизирующего излучения, имеющих важное эколо­гическое значение, два представляют собой корпускулярное излучение (альфа- и бета- частицы), а третье — электромагнитное (гамма-излу­чение и близкое ему рентгеновское излучение).

Характеристика типов излучений приводится в разделе 4.

Классификация излучений и их воздействия на объекты приводится в следующей схеме.

Схема классификации излучений (адаптировано по Одуму, 1975).

1.Ионизирующие (радиоактивные) излучения–

1.1. Корпускулярные – альфа и бета- частицы, поток атомных и субатомных частиц, которые передают свою энергию всему, с чем сталкиваются.

1.1.1.Альфа - частицы (ядра гелия), имеют огромные, по сравнению с другими частицами, размеры. Длина пробега – несколько сантиметров. Могут быть остановлены листом бумаги. Будучи остановлены, вызывают сильную локальную ионизацию.

1.1.2.Бета- частицы, «быстрые электроны», значительно более мелкие, чем альфа-частицы, длина пробега в воздухе – несколько метров, в ткани (в том числе живой) – несколько сантиметров. Свою энергию отдают на протяжении более длинного следа, чем альфа-частицы.

1.2. Электромагнитные – гамма и рентгеновское, сходны со световым, но имеют более короткую длину волны и высокую частоту (гамма- от 0,03 А примерно до 1,5 А, рентгеновские – от 1,5 А примерно до 150 А, по Одуму, 1975). Проходит в воздухе большие расстояния. Легко проникает в вещество, высвобождая энергию на протяжении длинного следа.

1.2.1. Гамма—лучи – легко проникают в живые ткани, могут пройти сквозь организм, не оказав никакого воздействия, или вызвать ионизацию на большом отрезке пути (в зависимости от их количества и от расстояния между организмом и источником излучения).

Таким образом в ряде (a®b®c) проницаемость возрастает, а плотность ионизации и локальные повреждения уменьшаются.

1.2.2. Рентгеновские лучи – близки к гамма-лучам, но не испускаются радиоактивными веществами, рассеянными в окружающей среде, однако могут быть легко получены на специальной установке (например, рентгеновский аппарат). Действие гамма- и рентгеновских лучей одинаково.

Не ионизирующие излучения – световая радиация, большая часть солнечной радиации.

Поиск по сайту: