Биологическое действие радиации доклад

Обновлено: 04.05.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Биологическое действие радиоактивных излучений

Автор: Газитдинов Сергей

учащийся 11 класса

руководитель: Дудченко Наталья Валерьевна

учитель биологии

2020-2021 учебный год

Введение 3

1.Теоретическая часть:

1.1. Особенности действия радиации на живой организм 4 1.2. Биологическое действие радиации 4-5

1.3. Последствия аварии на Чернобыльской АЭС 5-6

1.4.Использование радиации в медицине 7

2.Практическая часть: 7-9

3.Заключение 9

4.Список литературы 10

Введение (Слайд 2)

Фактор радиации присутствовал на нашей планете с момента ее образования, Человек непрерывно подвергается действию радиоактивных излучений.

Источниками этого излучения являются: космические тела, недра Земли, содержащие радиоактивные вещества, здания, в которых мы живём, рентгеновские аппараты, телеприёмники, компьютеры. Небольшой дозой радиации обладают даже стройматериалы, которые используются в постройке зданий

Но там, где человек переходит предельную черту, загрязняя окружающую среду разными видами производства, радиация становится очень опасной для здоровья и жизни. Ее влияние при превышении допустимых доз способно наносить вред не только организму того, кто оказался под ее воздействием, но и потомкам такого человека.

(Слайд 3) Гипотеза: Настолько ли опасна радиация для живых существ, и можно ли ее использовать для пользы человека?

Цель: Изучить, анализировать и систематизировать информацию о вреде радиации и о том, как используется радиация в медицине.

1. Анализировать информацию о том, как радиация воздействует на организм человека.

2. Изучить и обобщить информацию об аварии на Чернобыльской АЭС.

3. Изучить, как используется радиоактивное излучение в медицине.

4. Создать мультимедийную презентацию для защиты проекта.

5. Провести анкетирование среди учащихся 7-11 классов.

Методы исследования: изучение и анализ специальной литературы и специализированных Интернет-ресурсов;

сбор данных с помощью опроса (анкетирование), систематизация и анализ полученных данных;

Актуальность выбранной темы

На уроках биологии мы касались экологических вопросов, они меня заинтересовали, и я решил, что никто не останется равнодушным к проблеме радиоактивного загрязнения. Тем более, что в этом году исполняется 35 лет одной из самых страшных техногенных катастроф - аварии на Чернобыльской АЭС.

1.Теоретическая часть (Слайд 4)

Живая клетка – это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Между тем даже слабые излучения способны нанести клеткам существенные повреждения и вызвать опасные заболевания (лучевая болезнь). При большой интенсивности излучения живые организмы погибают

Физическое воздействие радиоактивного излучения заключается в ионизации атомов вещества. Образовавшиеся при этом свободные электроны и положительные ионы принимают участие в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, в том числе и свободные радикалы. Эти свободные радикалы через цепочку реакций, еще до конца не изученных, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки. 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.

1.1.Особенности действия радиации на живой организм: (Слайд 5)

· Не ощутимо человеком;

· Действие малых доз может суммироваться и накапливаться;

· Действует на потомство, вызывая генетический эффект;

· Разные органы имеют свою чувствительность к облучению.

(Слайд 6) Самой высокой радиопоражаемостью отличаются клетки костного мозга, лимфатические узлы, половые клетки. Очень восприимчив к радиации хрусталик. Его клетки погибая, становятся непрозрачными, что приводит к катаракте и полной слепоте.

1.2.Биологическое действие радиации:

1Лучевая болезнь (Слайд 7)

Ее провоцируют как разовые облучения, так и хронические. Большие дозы могут привести к летальному исходу. Человек может подвергнуться облучению двумя способами. Когда радиоактивные вещества находятся вне организма и облучают его снаружи, то говорят о внешнем облучении. (Слайд 8)

В то же время радиоактивные изотопы могут попасть внутрь организма с пищей и водой, с вдыхаемым воздухом. Такой способ облучения называют внутренним. Лучевой лейкоз, то есть рак крови, может обнаружиться по прошествии четырех-десяти лет после облучения. Он особо опасен для тех, кто еще не достиг пятнадцатилетнего возраста. То, что радиация может приводить к этой болезни, свидетельствует ее рост у жителей Хиросимы и Нагасаки. Кроме того, было подмечено, что смертность среди рентгенологов увеличена именно по причине лейкоза.

(Слайд 9) Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах. В большинстве случаев это влияние является неблагоприятным.

Мутации, которые проходят в генетическом аппарате вследствие облучения, на данный момент изучены не достаточно. Это обусловлено тем, что они способны проявляться через многие годы в разных поколениях. Тогда становится трудно доказать, по какой именно причине произошла та или иная мутация.

Иногда они проявляются сразу. Такие мутации называют доминантными. Существуют рецессивные мутации, дающие знать о себе через поколения. Хотя они могут не выявиться в новых поколениях вообще. Мутации выявляются физическими или психическими нарушениями в здоровье потомков. Для этого поврежденному гену нужно соединиться с геном, обладающим одинаковым с ним повреждением.

Как результат- рождение детей с патологиями (серьезными заболеваниями) (Слайд 10, 11)

(Слайд 12) Бич нашего времени, онкологические заболевания, ежегодно уносят жизни почти 8 миллионов человек по всему миру, и это страшное число непрерывно растёт. По прогнозам врачей, если ситуация не изменится, уже к 2030 году от рака ежегодно будет умирать 17 миллионов жителей нашей планеты.

Среди онкологий, вызванных радиацией, наиболее распространены рак щитовидки и молочной железы Облучение радиацией также чревато онкологией легких. В частности, диагноз распространен среди шахтеров, работающих на урановых рудниках.

- стерильность (бесплодие) (Слайд 14)

- сокращение продолжительности жизни.

1.3.Последствия аварии на Чернобыльской АЭС (Слайд 15)

Чернобыльская катастрофа является планетарной катастрофой столетия. В отличие от бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, взрыв напоминал очень мощную “грязную бомбу” — основным поражающим фактором стало радиоактивное заражение. Около 200 000 человек было эвакуировано из зон, подвергшихся загрязнению.

Авария на Чернобыльской АЭС показала огромную опасность радиоактивных излучений.

В результате аварии произошёл выброс в окружающую среду радиоактивных веществ, в том числе плутония, самым опасным в первый период аварии, был радиоактивный йод-131. Для того, чтобы синтезировать йодсодержащие гормоны, щитовидная железа накапливает поступающий из окружающей среды йод. Химический элемент. Ей без особой разницы какой это изотоп йода — радиоактивный или нет. Соответственно, при большой концентрации радиойода в окружающей среде щитовидная железа начинает его поглощать и человек получает источник ионизирующего излучения в районе собственной гортани. Поэтому, кстати, одна из основных профилактических мер — принятие йодсодержащих препаратов, целью которого является насыщение щитовидной железы йодом нерадиоактивным, чтобы она не поглощала из окружающей среды.

Было обнаружено увеличение числа врождённых патологий в различных районах Белоруссии между 1986 и 1994 годами. ( Слайды 19,20,21) Следы Чернобыльского события по словам медиков исчезнут через 40 поколений.

1.4. Использование радиации в медицине

Облучение живых организмов может оказывать и определенную пользу. Быстроразмножающиеся клетки в злокачественных (раковых) опухолях более чувствительны к облучению, чем нормальные. На этом основано подавление раковой опухоли Y-лучами радиоактивных препаратов, которые для этой цели более эффективны, чем рентгеновские лучи. Лечение злокачественных опухолей производится изотопами кобальта-60. Для лечения болезней крови применяется изотоп фосфора-32, для лечения кожных и глазных заболеваний изотопы фосфора-32 и стронция-90 и т.п. Радиационное воздействие используется в медицине достаточно широко. Среди такого применения известны следующие способы проведения диагностики: (Слайды 23,24)

рентгенография, флюорография, компьютерная томография. Облучение при томографии интенсивнее. Но и результат диагностирования в данном случае выше. Что оказалось очень важным в период пандемии короновируса. Только этот метод позволил точно диагностировать процент поражения легких и спас жизнь тысячам людей.

Радиация в медицине применяется в таких сферах как радиохирургия. Здесь используется гамма-нож, который не приводит к разрезам на коже. Особенно интенсивно его употребляют в развитых странах.

2.Практическая часть

Мною было проведено анкетирование среди обучающихся школы с 7-11 класс, я получил следующие результаты:

Отсюда следует, что не всем обучающимся школы известно о радиации.

Отсюда следует, что большинство учащихся знают, что радиация приносит вред человеку и окружающей среде.

Большинство учеников нашей школы знает про Чернобыльскую АЭС.

92% обучающихся нашей школы считают, что радиация опасна для живых организмов, 8% считают, что вреда она не приносит.

Вывод : исследование показало, что мои одноклассники и друзья знают что такое радиация, как она влияет на человека и природу. Большинство слышало про Чернобыльскую АЭС. Почти все учащиеся знают, что радиация опасна.

3.Заключение

Природа мудра, и, вторгаясь в ее тайны, нельзя нарушать ее законы. В своих действиях нужно руководствоваться правилом: ”Не навреди!”, быть осмотрительным, внимательным, просчитывать десятки связей и ходов наперед, а главное - всегда помнить о других людях, ценности жизни, уникальности нашей планеты.

Список литературы:

1. Гусаров И.И., Дубовской А.В. Радонотерапия и радиационный гормезис // Мед. радиол. и радиац. безопасность.-1999

2. Кэбин Э. Радиация. Опасности реальные и ложные. Попытка популярного изложения актуальных проблем радиационной экологии.

3. И. Я. Василенко, О. И. Василенко. Радиационный риск при облучении в малых дозах ничтожно мал.

На ранней стадии существования материи она была в значительной степени радиоактивной. Однако по истечении времени большинство ядер природных радиоактивных веществ подверглись радиоактивному распаду и стали устойчивыми. Но некоторые вещества всё ещё радиоактивны и являются источниками ионизирующего излучения. Наряду с этим, излучения Космоса и Солнца постоянно воздействуют на организм и окружающую среду. Таким образом, вся жизнь на земле развивается в среде, которая является естественной - радиоактивной.

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.

В 1928 году на Международном Конгрессе по радиологии в Стокгольме была основана международная организация – сегодня известная, как Международная Комиссия по Радиационной Защите (МКРЗ). МКРЗ собирает информацию о воздействии радиации на здоровье и выпускает рекомендации по радиационной защите.

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.

Клетка и молекула ДНК живого организма.

Человеческое тело состоит приблизительно из 10 14 клеток. Клетка - самая маленькая частица организма, которая обладает способностью к жизнедеятельности и размножению. Она поглощает питательные вещества и кислород из крови и преобразует их в энергию. Компьютером, управляющим всеми программами, по которым работают все наши клетки, является генетический материал, содержащийся в ядре каждой клетки. Генетический материал содержит не только информацию о задачах клетки, но также и полный сборочный чертёж всего человеческого тела, включая все его индивидуальные характеристики.

Генетический материал человека состоит из 46 хромосом, составляющих 23 пары. Внутри хромосом находится молекула ДНК, которая является сложнейшей макро-молекулой. Молекула ДНК состоит их двух цепочек в форме двойной спирали, растянув которые можно получить нить длинной около 1,5 метра

Четыре базы, названные А, С, G, Т, связывают обе спирали вместе очень оригинальным способом. А в одной спирали всегда соединяется с Т в другой спирали, С всегда соединяется с G. В случае, если одна спираль повреждена, другая служит моделью для восстановления.

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.

Полный процесс деления занимает от двух минут до двух часов – это очень чувствительный период в жизни клетки. Повреждение ДНК во время этого процесса может привести к различным последствиям. Однако, способность клетки к восстановлению исправит большинство дефектов прежде, чем закончится образование новой 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.

Бета- и гамма-излучения вызывают низкую плотность ионизации, поэтому вероятность повреждения обеих цепочек спирали ДНК относительно небольшая. Обычно ущерб наносится только одной цепочке или одной базе, и это повреждение может быть восстановлено относительно эффективными функциями восстановления организма. Альфа-излучение вызывает высокую плотность ионизации. При этом возникает большая вероятность разрушения обеих цепочек ДНК. Поскольку генетическая модель клетки, таким образом, разрушается, вероятна ошибка в процессе восстановления клетки, что может даже привести к гибели клетки.

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. При превышении порогового значения повреждения неизбежны, и они увеличиваются с увеличением дозы. Индивидуальное пороговое значение может быть разным, и это может изменить степень повреждения каждого индивидуума. 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.

Генетические нарушения в организме.

Различают следующие виды воздействия на клетки организма вследствие облучения в зависимости от поглощённой дозы облучения и радиоустойчивости клетки:

- Без изменений – облучение не влияет на клетку

- Клетка восстанавливает молекулу ДНК

Молекула ДНК получает ложную информацию, ведущую к мутации клетки. Мутации не обязательно отрицательные, но они могут также привести к генетическим нарушениям и раковым заболеваниям.

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.

Радиационное воздействие при определённых условиях поражает клетки живых организмов. Известно, что облучение мы получаем ежедневно - в соответствии с природным фоном, который является для нас естественным. Однако если речь идёт о более высоких дозах облучения, это может быть чревато как лучевой болезнью, так и другими тяжёлыми и опасными патологиями, в том числе и злокачественными заболеваниями. Есть радиационные дозы, которые не встречаются в повседневной жизни и являются смертельными (речь идёт о тех, которые превышают естественный фон в десятки тысяч раз).

Действие радиации

В состав ядра атома входят протоны и нейтроны. Есть понятие нестабильного атомного ядра, которое при определённом стечении обстоятельств обладает лишней энергией, стремящейся вырваться наружу. Если такое происходит, можно наблюдать следующие процессы:

выброс из атомного ядра мелких частиц с двумя нейтронами и двумя протонами в составе. Такое явление получило название альфа-распада;
превращение в ядре протона в нейтрон и, наоборот, нейтрона в протон — с выбросом бета-частиц. Это электроны либо двойники электронов, которые называют антиэлектронами;
лишняя энергия выбрасывается из атомного ядра. Она представляет собой электромагнитную волну. Такое явление называется гамма-распадом.

Независимо от типа радиации речь идёт о высокоэнергетическом потоке частиц. Скорость их движения огромна: от десятков и сотен тысяч километров ежесекундно.

В естественных условиях внутри нас постоянно рождаются и гибнут клетки. Если речь идёт о радиоактивном излучении, не превышающем естественных пределов, частицы радиации могут повреждать до 8000 ДНК-связей ежечасно, после чего происходит их самостоятельное восстановление. Неслучайно среди медиков есть мнение о том, что радиация, получаемая человеком в малых дозах, способствует активизации иммунной системы. Однако большие дозы радиоактивных веществ действуют с точностью до наоборот, полностью разрушая как иммунную систему, так и весь организм в целом.

Высокие дозы радиоактивного облучения оказывают губительное воздействие, прежде всего, на систему кроветворения. Радиация почти полностью уничтожает лимфоциты, отвечающие за иммунную защиту, а в клетках возрастает количество необратимых генетических дефектов на уровне хромосом.

Средняя максимально допустимая доза облучения для человека составляет около 1 мл зивертов ежегодно. Если речь идёт об облучении в 17 мл зивертов существует почти стопроцентная вероятность возникновения злокачественного процесса. В результате разрушительного воздействия радиации происходит деформация структур ДНК, а сам процесс деструкции может быть запущен всего лишь одной радиационной частицей, которая обладает для этого соответствующим потенциалом.

На уровне атомов картина выглядит примерно следующим образом. Частицы, обладающие высокой радиоактивностью, движутся с огромными скоростями. При этом, они буквально выбивают из атомов электроны. Как результат, у атомов появляется положительный заряд. Электрон, теперь являющийся свободным, вступает в сложнейшую реакцию с ионизированным атомом. В процессе этой реакции происходит образование свободных радикалов. В качестве примера можно привести реакцию, возникающую между радиоактивными частицами и водой.

Как известно, вода составляет более 80% от общей массы нашего тела. Когда на воду действует радиация, вода начинает распадаться на два радикала — ОН и Н. Их называют патологически активными частицами. В свою очередь, они контактируют со всеми молекулами, имеющимися в организме, вторгаясь в их структуру и вызывая необратимые изменения. Количество клеток и молекул, которые повреждены, возрастает, что пагубным образом действует на все обменные процессы. Спустя некоторое время происходит гибель поражённых клеток или серьёзное нарушение их функций.

С облучённым организмом происходит следующее: поскольку структура ДНК повреждена, это препятствует нормальному клеточному делению, что является самым фатальным последствием облучения. При больших дозах радиации клетки бывают повреждены в таких объёмах, что у человека отказывают буквально все органы и системы. При этом самые тяжёлые удары приходятся на органы с максимально интенсивным клеточным делением. Речь идёт:

о лёгких;
о костном мозге;
о слизистой оболочке желудка и кишечника;
о половых органах.

Радиация опасна тем, что, воздействуя на живой организм, она поначалу не имеет никаких внешних проявлений. Она незаметно поражает большую часть органов, а люди при этом ничего не чувствуют.

Бесплатная консультация по вопросам обучения

Наши консультанты всегда готовы рассказать о всех деталях!

Степень и характер облучения могут быть различными и могут привести:

к острой лучевой болезни;
к поражениям центральной нервной системы;
к местным лучевым ожогам;
к раку;
к злокачественным болезням крови;
к иммунным патологиям;
к бесплодию;
к мутациям.

Человек не имеет того органа чувств, который мог бы предупреждать его о радиационной опасности. Единственная возможная защита в таких случаях — это бытовой дозиметр.

Действие ионизирующей радиации

Под ионизирующим излучением понимают разновидность энергии, которую высвобождают атомы. Эта энергия представляет собой электромагнитные волны двух видов:

гамма-излучение;
рентгеновское излучение;
частицы (в виде альфа-, бета-частиц и нейтронов).

Собственно, радиоактивность — не что иное как результат спонтанного распада атомов. При распаде атомов всегда возникает избыток энергии или форма ионизирующего излучения. Уже упоминалось о нестабильности атомного ядра. Те его элементы, которые являются нестабильными, возникают при ядерном распаде и обладают ионизирующим излучением, получили название радионуклидов. В свою очередь, радионуклиды принято идентифицировать на основании типа излучения, испускаемого ими, его энергии и периода полураспада.

Ежедневно мы подвергаемся как естественному, так и искусственному радиационному излучению. Под естественными источниками следует понимать больше 60 веществ, средой обитания для которых служат почва, воздух и вода. Например, образование газа радона в естественных условиях происходит в горных породах. Каждый день мы получаем определённое количество радионуклидов, которые находятся в пище, воде и воздухе.

Если человек находится на слишком большой высоте, на него начинают воздействовать космические лучи. В целом, около 80% дозы радиации, получаемой нами каждый год — это фоновое излучение в виде наземных и космических источников. Уровни радиации в них различны. Иногда они могут составлять в 100 или 200 раз больше средней величины.

Кроме естественных источников ионизирующего излучения, на нас могут воздействовать и источники искусственного происхождения. Прежде всего, это производство ядерной энергии на атомных электростанциях. Медицинская аппаратура, применяемая в диагностических и лечебных целях, тоже является искусственным радиационным источником.

Степень повреждения живого организма радиационным воздействием определяется полученной дозой облучения либо поглощённой дозой. Её выражают в единицах, называемых греями (Гр). Что касается эффективной дозы, применяемой с целью измерения показателей излучения и уровня его вреда, её измеряют в зивертах (Зв). При этом учитывают тип радиационного воздействия и степень чувствительности того или иного органа либо ткани. Измерение уровня радиации в зивертах помогает определить, насколько серьёзным будет нанесённый ею урон.

Зиверт — большая единица, поэтому в целях измерения часто применяют милли- и микрозиверты. Кроме основного показателя радиации (её дозы), с помощью зивертов обозначают и скорость, с которой эта доза выделяется в окружающую среду (к примеру, микрозиверты в час или год).

внутреннее воздействие излучения;
внешнее воздействие излучения.

Внутреннее воздействие происходит при вдыхании радионуклидов либо их поглощении любым путём. Например, они могут попасть в организм через рану или инъекцию. Прекращение внутреннего воздействия радионуклидов происходит при их самопроизвольном выведении из организма или в процессе лечения.

Внешнее радиационное воздействие происходит при попадании радиации из воздуха на кожные покровы или предметы одежды. Радионуклиды могут попасть через пылевые частицы, аэрозоль или любую жидкость.

Кроме того, воздействие может быть:

запланированным, например, в результате применения медицинского оборудования в лечебных или диагностических целях. Также к запланированному воздействию относят применение излучения в сферах промышленности и науки;
в результате действия уже существующих источников. Это радон, обнаруживаемый в жилых домах, либо фоновое излучение. В таких случаях необходимо принимать соответствующие контрольные меры.

И, наконец, последний тип воздействия — при чрезвычайной ситуации, возникшей в результате непредвиденного события. Такие ситуации требуют безотлагательных и экстренных мероприятий, так как речь может идти о ядерном ЧП либо намеренном действии злоумышленников.

Действие солнечной радиации

Солнце является звездой, а его недра — местами постоянного возникновения сильнейших термоядерных реакций. Их сопровождают мощные выбросы энергии. Солнечную радиацию принято разделять:

на инфракрасное излучение;
на ультрафиолетовое излучение.

Под солнечной радиацией подразумевают электромагнитное излучение с потоком частиц. При этом задействован как видимый, так и невидимый спектр излучения. Распространение солнечной радиации происходит электромагнитными волнами со скоростью, равной скорости света. Таким образом, она приходит в атмосферу Земли:

Бесплатная консультация по вопросам обучения

Наши консультанты всегда готовы рассказать о всех деталях!

В свою очередь, мощность энергетического потока зависит от того, на какой высоте стоит Солнце и каковы географическая широта той или иной местности, время года и дня.

Солнечную радиацию, доходящую до нашей планеты, принято делить на три вида излучения: свет, инфракрасный и УФ-спектр. Каждое из них обладает своим действием и по-разному влияет на наш организм.

В целом, лучи солнца одаривают нас теплом и светом, способствуют улучшению здоровья и образованию в кожных покровах активных и полезных веществ, стимулирующих нервную систему. Они стимулируют процессы восстановления в органах и тканях, работу иммунной системы, рост ногтей и волос.

Не стоит забывать и о витамине D, образующемся в нашем организме благодаря воздействию ультрафиолета. Без него костная ткань не может полноценно расти и развиваться. Недостаток витамина D приводит к рахиту у маленьких детей, а у взрослых — к остеопорозу. Наконец, УФ-излучение убивает злокачественные клетки и прекрасно лечит кожные заболевания, в том числе псориазы и нейродермиты. Оно обладает выраженным бактерицидным и противовирусным действием, поэтому в медицинских учреждениях часто используют разные УФ-аппараты с целью обеззараживания атмосферы.

Инфракрасное излучение не менее полезно для человека. Именно оно прогревает Землю и воздух до нужных температур и является естественным видом теплопередачи. Длинные волны ИК-излучения широко применяют в хирургической, косметологической и стоматологической практике. Популярно и отопление с их применением, которое благоприятно воздействует на иммунную систему и уничтожает болезнетворные бактерии. Использование длинноволнового инфракрасного излучения является полезным и абсолютно безопасным для здорового человека.

Тем не менее, если воздействие солнечного излучения продолжается долгое время, это чревато:

солнечными ожогами;
злокачественными опухолями (начиная от меланомы и заканчивая плоскоклеточным кожным раком);
обострением туберкулёза и болезней женской половой системы;
потерей кожи эластичности в результате того, что разрушаются коллагеновые связи её дермального слоя. Не исключены появление преждевременных глубоких морщин и преждевременные процессы старения;
солнечным или тепловым ударом. Он особенно опасен для людей с заболеваниями сосудов и сердца.

Известно, что длительная инсоляция способствует возникновению кожных инфекций, в том числе герпеса и грибков, а также гнойничковых образований.

Безусловно, важно знать о том, каким образом можно использовать солнечную радиацию себе во благо и как защитить себя от опасностей, связанных с нею. Если человек находится в зоне умеренной широты, для полноценной солнечной ванны ему будет достаточно не больше 10-15 минут, а в тени — около получаса. При этом утреннее время суток для солнечной ванны является оптимальным, так как инфракрасное излучение утром слабее, а тепло и свет — сильнее. Атмосфера утром тоже намного чище, особенно рядом с водой, поэтому можно без опаски находиться не солнце и не получить перегрева. Тем не менее, без головного убора и тёмных очков появляться на солнце не рекомендуется, равно как и без хорошего солнцезащитного крема.

Действие проникающей радиации

Под проникающей радиацией понимают нейтронные потоки и излучения, которые исходят из места ядерного взрыва. Действие такой волны продолжается от 10 до 15 минут. В случаях, когда взрыв происходит под водой, радиацию полностью поглощают её толща и пары. В приземных воздушных слоях поникающее излучение распространяется от эпицентра взрыва на расстояние до 3 км.

Существуют разные виды ядерных взрывов с одним либо двумя факторами поражения, связанными с излучениями, имеющими различное происхождение. Факт проникающей радиации является общей чертой для всех ядерных взрывов. Что касается дополнительного фактора, в данном случае происходит поражение радиацией окружающей местности.

Проникающая радиация может иметь источники в виде:

ядерной реакции. Её продолжительность составляет примерно 0,07 мк/секунду с выпуском почти 100% квантовых и нейтронных частиц;
осколков деления. Они выпускают нейтроны через 2-3 секунды после взрыва. Выпуск квантов происходит дольше;
наведённой активностью. Она появляется, когда атомы воздуха захватывают нейтроны.

Исходя из этого становится ясно, что основной энергетический поток при проникающем радиоактивном воздействии исходит в первые секунды после того как произошёл взрыв. Продолжительность остаточных излучений может наблюдаться ещё в течение длительного времени.

Воздействие излучения и нейтронного потока на объекты происходит в одно и то же время. Именно по этой причине уже давно обозначено понятие суммарной дозы. Когда в воздухе происходит распространение лучей и нейтронов, оно сопровождается их многократным рассеиванием. Таким образом, проникающая радиация действует не только с того направления, в котором произошёл взрыв, но и с любого другого, хотя и меньше.

Уровень поражающего действия проникающей радиации также определяет величина дозы, зависящая от ядерных боеприпасов. Мощность взрыва и его разновидность тоже имеют огромное значение, равно как и расстояние от его центра. Интересным фактом является то, что если речь идёт о взрывах, имеющих малую и среднюю мощность, проникающая радиация будет воздействовать на объекты гораздо меньше, чем ударная волна и световое излучение. В качестве основного фактора поражения проникающую радиацию рассматривают, когда взрываются боеприпасы, имеющие малую и сверхмалую мощность либо боеприпасы на нейтронной основе. У них излучение возникает в результате процессов, происходящих с быстрыми нейтронами.

Немного о лучевой болезни

Лучевая болезнь возникает при разных условиях радиационного поражения и характеризуется четырьмя степенями тяжести и течения:

1 степень. Её считают лёгкой. Суммарная доза облучения составляет от 1 до 2 грей, продолжительность скрытого периода от трёх до пяти дней. После этого больной испытывает чувство общей слабости, недомогания. Типично появление головокружения и тошноты, температуры повышена. Когда пациент выздоравливает, его способность к труду сохранена;
2 степень. Средняя. Суммарная доза поглощённой человеком радиации составляет от 2 до 4 грей. В отличие от лёгкой степени, в данном случае у больного наблюдают бурную первичную реакцию в виде массированной рвоты. После этого болезнь переходит в скрытую форму течения длительностью от 15 до 20 дней. Если вовремя приступить к лечению, пациент выздоравливает спустя два или три месяца;
3 степень. Тяжёлая. Общая доза облучения составляет уже от 4 до 6 грей. Выраженная первичная реакция с последующим скрытым периодом до 10 дней, после чего наблюдается тяжёлое течение. Исход может быть разным, в том числе и благоприятным, но с серьёзными последствиями для здоровья в целом (спустя три месяца или даже полгода);
4 степень. Крайне тяжёлая. Суммарная доза излучения составляет выше 6 грей. Самая опасная стадия обычно заканчивается смертью пациента.

Если поглощённое излучение составляет выше 50 грей, лучевая болезнь протекает в молниеносной форме с первичной реакцией в течение первых минут после массированного радиационного воздействия. Скрытого периода нет, а больные умирают в первые дни.

Даже когда человек получает сравнительно небольшие дозы облучения, это негативным образом влияет на его организм, снижая иммунную защиту, приводя к кислородному голоданию и проблемам в системе кроветворения.

Хиросима, Нагасаки, Чернобыль – это черные страницы в истории человечества, связанные с атомными взрывами. Среди пострадавшего населения наблюдались негативные радиационные эффекты. Влияние ионизирующего излучения имеет острый характер, когда в течение короткого времени разрушается организм и наступает смерть, или хронический (облучение небольшими дозами). Третий вид влияния – долгосрочный. Он вызывает генетические последствия радиации.

Воздействие ионизирующих частиц бывает разное. В небольших дозах радиоактивное излучение применяют в медицине для борьбы с онкологией. Но почти всегда оно негативно влияет на здоровье. Малые дозы атомных частиц являются катализаторами (ускорителями) развития рака и поломки генетического материала. Большие дозы приводят к частичной или полной гибели клеток, тканей и всего организма. Сложность в контроле и отслеживании патологических изменений заключается в том, что при получении малых доз радиации симптомы отсутствуют. Последствия могут проявляться через годы и даже десятилетия.

Радиационные эффекты облучения людей имеют такие последствия:

Мутации.
Раковые заболевания щитовидной железы, лейкозы, молочной железы, легких, желудка, кишечника.
Наследственные нарушения и генетического кода.
Нарушение обмена веществ и гормонального равновесия.
Поражение органов зрения (катаракта), нервов, кровеносных и лимфатических сосудов.
Ускоренное старение организма.
Стерильность яичников у женщин.
Слабоумие.
Нарушение психического и умственного развития.

Пути и степень облучения

Облучение человека происходит двумя путями – внешним и внутренним.

Внешняя радиация, которую получает организм, исходит от излучающих объектов:

космос;
радиоактивные отходы;
испытания ядерного оружия;
естественная радиация атмосферы и грунта;
аварии и утечки на атомных реакторах.

Внутреннее облучение радиацией осуществляется изнутри организма. Радиационные частицы содержатся в пищевых продуктах, которые человек употребляет (до 97%), и в небольшом количестве в воде и воздухе. Для того чтобы понять, что происходит с человеком после облучения радиацией, нужно понимать механизм ее воздействия.

Мощное излучение вызывает в организме процесс ионизации. Это значит, что в клетках образуются свободные радикалы – атомы, у которых не хватает электрона. Чтобы восполнить недостающую частицу, свободные радикалы отбирают ее у соседних атомов. Так возникает цепная реакция. Этот процесс приводит к нарушению целостности молекул ДНК и клеток. Как результат – развитие атипичных клеток (раковых), массовая гибель клеток, генетические мутации.

Дозы облучения в Гр (грей) и их последствия:

0,0007-0,002 – норма получения организмом радиации за год;
0,05 – предельно допустимая доза для человека;
0,1 – доза, при которой риск развития генных мутаций удваивается;
0,25 – максимально допустимая однократная доза в чрезвычайных условиях;
1,0 – развитие острой лучевой болезни;
3-5 – ½ пострадавших от радиации погибает в течение первых двух месяцев из-за поражения костного мозга и, как следствие, нарушения процесса кроветворения;
10-50 – летальный исход наступает через 10-14 дней из-за поражения ЖКТ (желудочно-кишечный тракт);
100 – смерть наступает в первые часы, иногда через 2-3 дня из-за повреждения ЦНС (центральная нервная система).

Классификация поражений при радиационном облучении

Облучение радиаций приводит к повреждению внутриклеточного аппарата и функций клеток, что впоследствии вызывает их гибель. Наиболее чувствительны клетки, которые быстро делятся – лейкоциты, эпителий кишечника, кожа, волосы, ногти. Более устойчивы к радиации гепатоциты (печень), кардиоциты (сердце) и нефроны (почки).

Радиационные эффекты облучения

острая и хроническая лучевая болезнь;
поражение глаз (катаракта);
лучевые ожоги;
атрофия и уплотнение облученных участков кожи, сосудов, легких;
фиброз (разрастание) и склероз (замена соединительной структурой) мягких тканей;
уменьшения количественного состава клеток;
дисфункция фибробластов (матрица клетки, основа при ее появлении и развитии).

опухоли внутренних органов;
злокачественные изменения крови;
умственная отсталость;
врожденные уродства и аномалии развития;
рак у плода вследствие его облучения;
сокращение продолжительности жизни.

изменение наследственности;
доминантные и рецессивные мутации генов;
хромосомные перестройки (изменение числа и структуры хромосом).

Симптомы радиационного поражения

Симптомы облучения радиацией зависят в первую очередь от радиоактивной дозы, а также от площади поражения и продолжительности однократного воздействия. Дети более восприимчивы к радиации. Если у человека есть такие внутренние болезни, как сахарный диабет, аутоиммунные патологии (ревматоидный артрит, красная волчанка), это усугубит влияние радиоактивных частиц.

Однократная радиационная доза наносит большую травму, чем такая же доза, но полученная в течение нескольких дней, недель или месяцев.

При однократном воздействии большой дозы или при поражении обширной площади кожи развиваются патологические синдромы.

Цереброваскулярный синдром

Это признаки облучения радиацией, связанные с поражением сосудов головного мозга и нарушением мозгового кровообращения. Просвет сосудов сужается, поступление кислорода и глюкозы в мозг ограничивается.

кровоизлияния в мозжечок – рвота, головная боль, нарушение координации, косоглазие в сторону поражения;
кровоизлияние в мост – глаза не двигаются в стороны, расположены только посередине, зрачки не расширяются, реакция на свет слабая;
кровоизлияние в таламус – полный паралич половины тела, зрачки не реагируют на свет, глаза опущены к носу, исход всегда летальный;
кровоизлияние субарахноидальное – резкие интенсивные боли в голове, усиливающиеся при любых физических движениях, рвота, лихорадка, изменение ритмов сердца, скопление жидкости в мозге с последующим отеком, эпилептические припадки, повторные кровоизлияния;
тромботический инсульт – нарушение чувствительности, отклонение глаз к очагу поражения, недержание мочи, нарушение координации и целенаправленности движений, психическая заторможенность, устойчивое повторение фраз или движений, амнезия.

Гастроинтестинальный синдром

тошнота, снижение аппетита, рвота;
вздутие живота, интенсивная диарея;
нарушение водно-солевого баланса.

Впоследствии развивается некроз – омертвение слизистой кишечника, далее сепсис.

Синдром инфекционных осложнений

Это состояние развивается из-за нарушения формулы крови, как следствие, снижение естественного иммунитета. Возрастает риск экзогенной (внешней) инфекции.

Осложнения при лучевой болезни:

ротовая полость – стоматит, гингивит;
органы дыхания – тонзиллит, бронхит, пневмония;
ЖКТ – энтерит;
лучевой сепсис – усиливается гноеобразование, на коже и внутренних органах появляются гнойнички.

Орофарингеальный синдром

Это язвенное кровоточащее поражение мягких тканей ротовой и носовой полости. У пострадавшего отечная слизистая, щеки, язык. Десны становятся рыхлыми.

сильная боль в ротовой полости, при глотании;
продуцируется много вязкой слизи;
нарушение дыхания;
развитие пульмонита (поражение альвеол легких) – одышка, хрипы, вентиляционная недостаточность.

Геморрагический синдром

Определяет степень тяжести и исход лучевой болезни. Нарушается свертываемость крови, стенки сосудов становятся проницаемыми.

Симптомы – в легких случаях мелкие, точечные кровоизлияния во рту, в области заднего прохода, с внутренней стороны голеней. В тяжелых случаях радиационное облучение вызывает массивные кровотечения из десен, матки, желудка легких.

Радиационное поражение кожи

При небольших дозах развивается эритема – выраженное покраснение кожи из-за расширения кровеносных сосудов, позже наблюдаются некротические изменения. Спустя полгода после облучения появляется пигментация, разрастание соединительной ткани, появляются стойкие телеангиэктазии – расширение капилляров.

Кожа человека после радиации атрофируется, становится тонкой, легко повреждается при механическом воздействии. Лучевые ожоги кожи не поддаются лечению. Кожные покровы не заживают и очень болезненны.

Генетические мутации от воздействия радиации

Еще одни признаки радиационного облучения – это генные мутации, нарушение структуры ДНК, а именно одно его звена. Такое ничтожное, на первый взгляд, изменение приводит к серьезным последствиям. Генные мутации необратимо изменяют состояние организма и в большинстве случаев приводят к его гибели. Мутантный ген вызывает такие заболевания – дальтонизм, идиопатия, альбинизм. Проявляются в первом поколении.

Хромосомные мутации – изменение размеров, количества и организации хромосом. Происходит перестройка их участков. Они напрямую влияют на рост, развитие и функциональность внутренних органов. Носители хромосомных поломок погибают в детском возрасте.

Последствия облучения радиацией в глобальном масштабе:

Падение рождаемости, ухудшение демографической ситуации.
Стремительный рост онкологической патологии среди населения.
Тенденция к ухудшению здоровья детей.
Серьезные нарушения иммунного статуса среди детского населения, которое находится в зонах влияния радиации.
Заметное сокращение показателей средней продолжительности жизни.
Генетические сбои и мутации.

Значительная часть изменений, вызванная влиянием радиоактивных частиц, является необратимой.

Риск возникновения рака после облучения прямо пропорционален дозе облучения. Радиация даже в минимальных дозах негативно сказывается на самочувствии и работе внутренних органов. Люди часто списывают свое состояние на синдром хронической усталости. Поэтому после диагностических или лечебных мероприятий, связанных с облучением, необходимо принимать меры по ее выведению из организма и укреплять иммунитет.

Читайте также: