ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРА

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА
РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРА
Ионизирующее излучение

любое излучение, которое приводит к образованию электрических
зарядов различных знаков, т.е ионов.

ионизирующее излучение является потоком частиц и квантов,
способных вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом
объекте.
Нуклид это атомное ядро, характеризующееся
количеством
протонов
и
нейтронов
и
энергетическим состоянием
определенным
определенным
Изотопы - вся совокупность нуклидов (как стабильных, так и
радиоактивных), обладающих одинаковым числом протонов (и вследствие
этого тождественных химически) и разным числом нейтронов
Природный уран состоит из смеси трѐх изотопов:
238U
— 99,28 %,
235U
— 0,71 % и
234U
— 0,005 %
Известно еще 11 искусственных радиоактивных изотопов урана с
массовыми числами от 227 до 240. Наиболее долгоживущий из них —
получается при облучении тория нейтронами.
233U
Водород встречается в виде трех изотопов, которые имеют
индивидуальные названия: ¹H — протий, ²Н — дейтерий,
³Н — тритий (радиоактивный)
 Стабильные нуклиды в
отсутствие внешнего
воздействия никогда не
претерпевают никаких
превращений
 Нестабильные нуклиды все
время превращаются в
другие элементы
Период полураспада (T1/2), промежуток времени,
за который число радиоактивных атомов в испытуемом
образце уменьшается вдвое
Радиоактивность - процесс спонтанных
превращений нестабильных ядер атомов,
сопровождающийся ионизирующим излучением
Различают корпускулярное излучение, состоящее из
частиц с массой отличной от нуля, и электромагнитное
излучение

Альфа-излучение это испускание
ядерных частиц, каждая из которых состоит
из 2 протонов и 2 нейтронов (ядро гелия).
Соответственно заряд уменьшается на 2
единицы, массовое число — на 4. Оно
возникает при распаде атомных ядер тяжелей
свинца.

Бета-излучение - это поток электронов или
позитронов, которые образуются при распаде
различных нестабильных элементов. При
электронном
бета-распаде
заряд
ядра
увеличивается на 1, при позитронном —
уменьшается на 1; массовое число не
меняется.

Гамма –излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение
высокой энергии и обладает наибольшей проникающей способностью.
Ядра атомов в процессе радиоактивных превращений приобретают избыточную
энергию и переходят в возбужденное состояние. Возвращаясь в основное
состояние, они излучают избыток энергии в виде γ-квантов.

Рентгеновское излучение - электромагнитное излучение с несколько большей
длинной волны.
Испускается оно при переходах электронов с внешних электронных оболочек атома
на внутренние. Орбитальные электроны, получив избыток энергии, могут
переходить на более высокие энергетические уровни. Возвращаясь в нормальное
состояние, они отдают избыток энергии в виде рентгеновского излучения.
СИ (SI, фр. Système International d’Unités) —
международная система единиц, современный вариант
метрической системы
СИ была принята на XI Генеральной конференции по
мерам и весам в 1960 г.
В настоящее время СИ принята в качестве основной системы
единиц большинством стран мира и почти всегда используется в
области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной
жизни используются традиционные единицы.
Основные единицы СИ: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.
кюри (Ки, Ci)
 1 Ки соответствует активности
1 г 226Ra
 Ки это единица вне системы СИ
Мария Склодовская-Кюри - известный физик
и химик польского происхождения.
Дважды лауреат Нобелевской премии.
Совместно с мужем открыла элементы радий
(от лат. radium - излучающий) и полоний (от
лат. polonium (Polonia - «Польша»)
беккерель (Бк, Bq)
 количество радиоактивных распадов в единицу
времени
 1 Ки = 3,7x1010 Бк (37 ГБк)
 1 грамм радия дает 3,7*1010 распадов в сек.
Экспозиционная доза - мера энергии рентгеновского
и гамма-излучения, определяемая по ионизации
воздуха
 Выражается Рентгенами (Р, R) в единицу времени:
Рентген в час (Р/ч) или микроРентген в час (мкР/ч)
 Рентген - это экспозиционная доза рентгеновского
и γ-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при
температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст.
суммарный заряд ионов одного знака в одну
электростатическую
единицу
количества
электричества.
 Дозе 1 Р соответствует 2,08*109 пар ионов
Поглощенная доза - количество энергии любого вида
ионизирующего излучения, поглощенной единицей
массы облучаемого вещества
 Единица поглощенной дозы - Грей (Гр, Gy)
 1 Гр = 1 Дж/кг
Эквивалентная доза - поглощенная доза для разных видов
излучения (т.е. умноженная на коэффициент, учитывающий
неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов
ионизирующего излучения), вызывающая один и тот же
биологический эффект
 Коэффициент для бета-, гамма-, и рентгеновского излучения
равен 1, для альфа-излучения – 20.
 Эквивалентная доза измеряется в Зивертах (Зв, Sv)
 Производной от эквивалентной дозы является эффективная
эквивалентная доза - Зиверт в единицу времени.
Например, миллиЗиверт/год (мЗв/год), микроЗиверт/год (мкЗв/год)
Средние годовые эффективные эквивалентные дозы облучения
от естественных и техногенных источников радиации
Фазы реакции организма на облучение:
1) физическая фаза ионизации и возбуждения атомов, длится 10-13 сек
2) химико-физическая фаза, протекающая 10-10 сек
В эту фазу образуются высокоактивные в химическом отношении
радикалы
3) химическая фаза, длящаяся 10-б сек
Образовавшиеся радикалы, вступают в реакции с органическими
молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств
этих молекул
4) биологическая фаза, время протекания четвертой фазы очень
различно и в зависимости от условий может растянуться на годы
В эту фазу химические изменения молекул преобразуются в клеточные
изменения
Свободные радикалы — неустойчивые частицы, содержащие
один или несколько неспаренных электронов, наличие которых
способно значительно усилить реакционную способность этих
частиц
Названия некоторых радикалов согласно рекомендациям Комиссии по
Номенклатуре Неорганической Химии
Формула
Структурная формула
Название радикала
·O-
Оксид
О2
·ОО·
Диоксиген
О2·-
·ОО-
супероксид, диоксид
°O3·-
·OOO-
Триоксид, озонид
O·-
HO·
HO· или ·OH
Гидроксил
HO2·
HOO·
Гидродиоксид
RO·
RO·
Алкоксил
C2H5O·
CH3CH2O·
Этоксил
R02·
ROO·
Алкилдиоксил
RO2H
ROOH
Апкилгидропероксид
Синглетный кислород — общее название нестабильных состояний молекулярного кислорода

Заряженные частицы. Проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы
теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех
атомов, близ которых они проходят. Гамма-излучение и рентгеновские лучи также
передают свою энергию веществу несколькими способами, которые в конечном
счете также приводят к электрическим взаимодействиям.

Электрические взаимодействия. За время порядка десяти триллионных
секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего
атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний
заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома
становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией.
Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.

Физико-химические изменения. И свободный электрон, и ионизированный
атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих
десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в
результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно
реакционноспособные, как "свободные радикалы".

Химические изменения. В течение следующих миллионных долей секунды
образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с
другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут
вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул,
необходимых для нормального функционирования клетки.

Биологические эффекты. Биохимические изменения могут произойти как
через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться
причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут
привести к раку.
Детерминированные пороговые эффекты
Стохастические (вероятностные)
беспороговые эффекты

Число смертельных случаев рака на 100 000 человек, получивших
дозу облучения в 10 мЗв, равняется 4.

Число смертельных случаев рака на 100 000 человек, получивших
дозу облучения в 20 мЗв, равняется 9.

Хроническое облучение при дозе 1 Грей, накопленной в течение 30
лет, приводит к появлению около 2 000 случаев генетических
заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто
подвергался облучению.

Хроническое облучение при дозе 5 Грей, накопленной в течение 30
лет, приводит к появлению около 14 000 случаев генетических
заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто
подвергался облучению.
Относительная среднестатистическая вероятность заболевания раком
после получения однократной дозы в 0,01 Гр
На графике, построенном на основании результатов обследования людей, переживших атомную
бомбардировку в Японии, показано ориентировочное время появления злокачественных опухолей с
момента облучения.
 Соматические (телесные)
эффекты - возникающие в
организме человека, который
подвергался облучению
 Генетические эффекты связанные с повреждением
генетического аппарата и
проявляющиеся в следующем
или последующих
поколениях: это дети, внуки
и более отдаленные потомки
человека, подвергшегося
облучению
Лучевая болезнь
 Заболевание, возникающее от различных видов
ионизирующих излучений
 Проявления лучевой болезни зависят, главным образом, от
полученной суммарной дозы радиации.
Дозы до 1 Гр вызывают сравнительно легкие изменения в
организме. Дозы свыше 1 Гр вызывают костно-мозговую или
кишечную формы лучевой болезни различной степени
тяжести. Дозы однократного облучения свыше 6 Гр
считаются абсолютно смертельными.
 Острая лучевая болезнь — наступает вследствие
однократного облучения.
По тяжести ее делят на несколько степеней:
I степень 1-2 Гр (проявляется через 14-21 день)
II степень 2-4 Гр (через 4-5 дней)
III степень 4-6 Гр (через 10-12 часов)
IV степень >6 Гр (через 30 минут)
 Хроническая лучевая болезнь — развивается в результате
длительного непрерывного или фракционированного облучения
организма в дозах 0,1—0,5 Гр/сут при суммарной дозе,
превышающей 1 Гр.

Костный мозг, слизистая кишечника, кожа, сперматогенный эпителий

мышечная и костная ткани
Отдаленные последствия лучевой болезни
 изменения в половой системе
 лучевую катаракту (помутнение хрусталика глаза,
вызывающее различные степени расстройства зрения)
 иммунные болезни
 злокачественные опухоли
 сокращение продолжительности жизни
 генетические и тератогенные эффекты