в чем причина негативного воздействия радиации на живые существа
Вопросы § 61
Физика А.В. Перышкин
1.В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа?
Ионизирующее излучение проходя через живую ткань выбивает электроны из молекул и атомов, разрушает ее, что негативно сказывается на здоровье человека.
2. Что называется поглощённой дозой излучения? При большей или меньшей дозе излучение наносит организму больший вред, если все остальные условия одинаковы?
3. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Приведите примеры.
Разные виды ионизирующих излучений оказывают различный по величине биологический эффект. Для а-излучения он в 20 раз больше чем дляϒ-излучения.
4. Что показывает коэффициент качества излучения? Какая величина называется эквивалентной дозой излучения?
5. Какой ещё фактор (помимо энергии, вида излучения и массы тела) следует учитывать при оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм?
При оценке воздействия ионизирующего излучения на живой организм следует принимать во внимание также время его воздействия, так как дозы облучения накапливаются, а также различную чувствительность частей тела к этому излучению, учитываемую с помощью коэффициента радиационного риска.
6. Какой процент атомов радиоактивного вещества останется через 6 суток, если период его полураспада равен 2 суткам?
7. Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных частиц и излучений.
Для защиты от радиоактивности следует избегать контактов с такими веществами, не в коем случае не брать их в руки, остерегаться попадания внутрь. Во всех случаях радиоактивное излучения в зависимости от своей природы обладает разной проникающей способностью, для одних видов излучения достаточно избегать прямого контакта (си- излучение), защитой от других могут служить расстояние или тонкие слои поглотителя (стены домов, металлический корпус машины) или толстые слои бетона или свинца (жесткое γ-излучение).
Разрушительное действие радиации на организм человека
Ученые, изучающие влияние радиации на живые организмы, серьезно обеспокоены ее широким распространением. Как сказал один из исследователей, современное человечество купается в океане радиации. Невидимые глазу радиоактивные частицы обнаруживают в почве и воздухе, воде и пище, детских игрушках, нательных украшениях, строительных материалах, антикварных вещах. Самый безобидный на первый взгляд предмет может оказаться опасным для здоровья.
Наш организм также можно назвать в небольшой степени радиоактивным. В его тканях всегда содержатся необходимые ему химические элементы – калий, рубидий и их изотопы. В это сложно поверить, но каждую секунду в нас происходят тысячи радиоактивных распадов!
В чем суть радиации?
Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Их компоновка у некоторых элементов может быть, упрощенно говоря, не совсем удачной, из-за чего они становятся нестабильными. У таких ядер есть лишняя энергия, от которой они стремятся избавиться. Сделать это можно такими способами:
Кроме этого, ядро может излучать протоны, нейтроны и полностью разваливаться на куски. Таким образом, несмотря на тип и происхождение, любые виды радиации представляют собой высокоэнергетический поток частиц с огромной скоростью (десятки и сотни тысяч километров в секунду). Он очень пагубно действует на организм.
Последствия действия радиации на организм человека
В нашем организме непрерывно продолжаются два противоположных процесса – гибель и регенерация клеток. В нормальных условиях радиоактивные частицы повреждают в молекулах ДНК до 8 тысяч различных соединений за час, которые организм потом самостоятельно восстанавливает. Поэтому медики считают, что малые дозы радиации активизируют систему биологической защиты организма. Но большие – разрушают и убивают.
Так, лучевая болезнь начинается уже при получении 1-2 Зв, когда врачи фиксируют ее 1-ую степень. В этом случае необходимы наблюдения, регулярные последующие обследования на предмет онкологических заболеваний. Доза 2-4 Зв означает уже 2-ую степень лучевой болезни, при которой требуется лечение. Если помощь поступает вовремя, летального исхода не будет. Смертельной считается доза от 6 Зв, когда даже после пересадки костного мозга удается спасти лишь 10-ую часть больных.
Без дозиметра человек никогда не поймет, что подвергается воздействию опасного излучения. Поначалу тело никак на это не реагирует. Лишь через время может появиться тошнота, начинаются головные боли, слабость, поднимается температура.
При высоких дозах облучения радиация в первую очередь воздействует на кроветворную систему. В ней почти не остается лимфоцитов, от количества которых зависит уровень иммунитета. Вместе с этим растет число хромосомных поломок (дицентриков) в клетках.
В среднем, организм человека не должен подвергаться облучению, доза которого более 1 млЗв в год. При облучении в 17 Зв вероятность развития неизлечимого рака приближается к максимальному значению.
Подробнее о том, как радиация влияет на организм человека
Повреждение атомов клеток. Процесс воздействия радиации на организм называется облучением. Это крайне разрушительная сила, которая трансформирует клетки, деформирует их ДНК, приводит к мутациям и генетическим повреждениям. Деструктивный процесс может запустить всего одна частица радиации.
Действие ионизирующего излучения специалисты сравнивают со снежным комом. Начинается все с малого, затем процесс нарастает до тех пор, пока не наступят необратимые изменения. На атомарном уровне это происходит так. Радиоактивные частицы летят с огромной скоростью, выбивая при этом электроны из атомов. В результате последние приобретают положительный заряд. «Черное» дело радиации заключается только в этом. Но последствия таких преобразований бывают катастрофическими.
Свободный электрон и ионизированный атом вступают в сложные реакции, в результате которых образуются свободные радикалы. Например, вода (H2O), составляющая 80 % массы человека, под воздействием радиации распадается на два радикала – H и OH. Эти патологически активные частицы вступают в реакции с важными биологическими соединениями – молекулами ДНК, белков, ферментов, жиров. В результате в организме растет число поврежденных молекул и токсинов, страдает клеточный обмен. Через некоторое время пораженные клетки погибают или их функции серьезно нарушаются.
Что происходит с облученным организмом. Из-за повреждения ДНК и мутации генов клетка не может нормально делиться. Это самое опасное последствие радиационного облучения. При получении большой дозы количество пострадавших клеток настолько велико, что могут отказывать органы и системы. Тяжелее всего воспринимают радиацию ткани, в которых происходит активное деление клеток:
Причем даже слаборадиоактивный предмет при длительном контакте наносит вред организму человека. Так, миной замедленного действия могут стать для вас любимый кулон или объектив фотоаппарата.
Огромная опасность влияния радиации на живые организмы состоит в том, что долгое время она никак себя не проявляет. «Враг» проникает через легкие, ЖКТ, кожу, а человек даже не подозревает об этом.
В зависимости от степени и характера облучения его результатом становятся:
К сожалению, природа не предусмотрела для человека органов чувств, которые могли бы подавать ему сигналы об опасности при приближении к радиоактивному источнику. Защититься от такой «диверсии» без всегда присутствующего под рукой бытового дозиметра невозможно.
Как обезопасить себя от излишних доз радиации?
От внешних источников защититься проще. Альфа-частицы задержит обычный картонный лист. Бета-излучение не проникает сквозь стекло. «Прикрыть» от гамма-лучей сможет толстый свинцовый лист или бетонная стена.
Хуже всего обстоит дело с внутренним облучением, при котором источник находится внутри организма, попав туда, к примеру, после вдыхания радиоактивной пыли или ужина с «приправленными» цезием грибочками. В этом случае последствия облучения намного более серьезные.
Самая лучшая защита от бытового ионизирующего излучения – своевременное обнаружение его источников. В этом вам помогут бытовые дозиметры RADEX. С такими приборами под рукой жить гораздо спокойнее: в любой момент вы исследуете на радиационное загрязнение все что угодно.
Контролируйте индикатором радиоактивности свою пищу, проверяйте воду и воздух, которым дышите, и вы создадите надежную преграду для проникновения внутрь микроскопических вредоносных частиц.
Радиоактивное загрязнение и защита от радиации
Радиация может вести к генетическим мутациям, разрушать клетки и ткани организма, способствовать образованию канцерогенных веществ и химически активных свободных радикалов, повреждающих клетки организма. Известно, что свободные радикалы в небольших дозах всегда присутствуют в нашем организме, образуясь, например, при различных биохимических реакциях. Однако при воздействии радиации и химических загрязнений процесс образования свободных радикалов становится очень интенсивным. На защитные системы организма при этом падает непосильная нагрузка. Иммунные реакции подавляются и создаются благоприятные условия для размножения вирусов, микробов и опухолевых клеток. Организм утрачивает способность сопротивляться разнообразным заболеваниям.
Непросто сегодня сохранить своё здоровье, выжить и вырастить здоровых детей. Для этого нужно уметь защищаться от вредного воздействия радиоактивных веществ, что во многом зависит от нас самих.
Помочь себе в борьбе с загрязнением радиоактивными веществами мы можем, в частности, с помощью соответствующего питания. Очень важно, чтобы в рационе было достаточно антиокислителей (витаминов С, Е, А), которые обезжиривают свободные радикалы и тем самым противодействуют внутриклеточному окислению жиров, возрастающему при ионизирующем облучении.
В зонах радиоактивного загрязнения внешней среды как работающие, так и население могут подвергаться внешнему и внутреннему (от попавших внутрь радионуклидов) облучению. Радионуклиды (радиоактивные изотопы металлов) способны аккумулироваться в продуктах растительного и животного происхождения, откуда они вместе с пищей могут попадать в организм человека. После всасывания из пищеварительного тракта и лёгочной ткани радионуклиды накапливаются в органах и тканях. Поэтому применение мер профилактики должно быть своевременным.
Выведение радионуклидов, циркулирующих в крови, в значительной степени происходит через кишечник, где они связываются с пектинами и другими пищевыми волокнами.
Пищевые волокна содействуют выведению радионуклидов, они являются ценным компонентом продуктов. Много пищевых волокон в необработанном зерне, овощах и фруктах (столовая свёкла, редис, морковь, сладкий перец, тыква, зелёный горох, яблоки, абрикосы, цитрусовые, чёрная смородина).
В ежедневном рационе должно быть в достаточном количестве минеральных солей калия, кальция и фосфора (насыщение ими организма препятствует накоплению радионуклидов). Хорошим источником калия являются курага, картофель, горох, томаты, чёрная смородина и др. Много кальция содержится в фасоли, капусте и моркови. Достаточно большое количество фосфора имеется в яйцах, крупах, ржаном хлебе.
Особое внимание необходимо уделять достаточному потреблению витаминов и микроэлементов:
Влияние радиации на организм человека
Изображение чёрного вентилятора на ядовито-жёлтом фоне — это международный знак радиационной опасности. Этим знаком обозначаются объекты и устройства, несущие угрозу радиационного облучения: АЭС, физические лаборатории, места захоронений радиационных отходов, специализированное медицинское оборудование и т. д.
Его авторы — американские физики-атомщики, работавшие над созданием атомной и водородной бомбы. Почему они выбрали именно такое изображение? Наиболее понятная версия: перевёрнутый черный трилистник — символ гибели природы. Каково же влияние радиоактивного излучения на живые организмы?
Пути проникновения радиации в организм человека
При воздействии радиации на человека он получает облучение. Существуют два канала проникновения радиоактивного излучения в ткани организма.
Внутреннее облучение вызывается радиоактивными веществами, проникающими внутрь организма с пищей и водой, через порезы и другие повреждения кожи, а также вместе со вдыхаемым воздухом.
Какой же вид радиоактивного излучения наиболее опасен для человека? Именно внутреннее облучение представляет собой наибольшую опасность и несет более тяжёлые последствия для человеческого организма.
Объяснить это можно следующим образом: попавший внутрь организма радиоактивный атом контактирует с облучаемой тканью, и время действия ограничивается лишь периодом его пребывания в теле человека. Кроме того, усиливается локальное действие излучения, поскольку радиоактивные вещества концентрируются в органах избирательно.
К тому же методы дезактивации, применяемые при наружном облучении, здесь, к сожалению, бессильны.
Внешнее и внутреннее облучение
Внешнее облучение воздействует на человека только во время нахождения его в радиоактивной зоне. Опасность усугубляет наличие в спектре внешнего радиационного излучения нейтронов. Эти крохотные частицы, не имеющие электрического заряда, легко проникают в ядра атомов. В результате образуются атомы новых радиоактивных элементов. Таким образом появляется источник вторичного, уже внутреннего облучения.
Как влияет радиация на организм человека? Рассмотрим детальнее процессы, происходящие при наружном облучении.
Некоторые радиоактивные вещества, попавшие в организм через кожу, попадают в кровеносную систему и вместе с током крови переносятся к отдельным органам, создавая высокие локальные очаги радиации.
Результат проникновения радиоактивных веществ вместе с вдыхаемым воздухом зависит от размеров частиц. Большинство из них со временем удаляются вместе с выдыхаемым воздухом. Исключение составляют лишь атомы, вступающие в химические связи с костной тканью (уран, цирконий и т. д.).
В результате воздействия радиации чаще всего возникают следующие болезни:
В чем причина негативного воздействия радиации
Негативное воздействие радиации на живые существа объясняется следующим — в результате сильного ионизирующего действия радиоактивного излучения в живых клетках образуются очень активные молекулы, называемые свободными радикалами. Они являются настоящими агрессорами для всех систем организма, повреждая и убивая живые клетки.
Как действуют на организм человека свободные радикалы?
Их первыми «жертвами» становятся быстро делящиеся клетки желудочно-кишечного тракта, кроветворных органов, а также половые клетки. Поэтому проникающая радиация может вызвать у людей температуру, тошноту, рвоту, уменьшение красных кровяных клеток и жидкий стул.
Органы и системы с меньшей интенсивностью деления клеток претерпевают при облучении в основном дистрофические (качественные) изменения.
Для нежных тканей наших зрительных органов облучение крайне опасно — оно может стать причиной лучевой катаракты. Самыми тяжёлыми последствиями облучения становятся снижение иммунитета, склероз сосудов и генетические изменения.
Генетические последствия радиации
Механизм передачи наследственных признаков представляет собой весьма тонкую и чувствительную структуру. Ошибки и сбои в этой системе могут быть вызваны рядом причин, в том числе и радиоактивным излучением.
Превращения в генах (носителях наследственной информации), имеющие место при облучении половых клеток, могут вызвать изменения (мутации) в клетках нового организма. Этот негативный эффект может распространиться и на последующие поколения, проявившись физическими и психическими нарушениями. Но эти отклонения возможны лишь при условии, что дефектный ген соединится с другим геном, имеющим аналогичное повреждение. Чем меньше число людей, подвергающихся облучению, тем меньше вероятность появления таких врождённых дефектов у потомков.
Последствия облучения
Результат воздействия радиации на живые организмы зависит от нескольких факторов:
Организм человека способен к регенерации повреждённых клеток, пока их количество не превысит некий критический уровень. При превышении этого предела запускаются необратимые процессы, приводящие к тяжёлым последствиям или даже к смерти.
Последствия облучения могут проявиться не сразу, а через много лет. Причём кратковременное, но интенсивное облучение опаснее, чем многократные небольшие дозы.
Для оценки радиационного воздействия существует несколько параметров. Величина поглощённой дозы характеризует способность излучения повреждать клетки ткани. Именно этот параметр определяет степень радиационного воздействия. Его измеряют в Зивертах (Зв).
Естественный радиационный фон присутствует в природе всегда. Уровень внешнего облучения, не превышающий 0,2 мкЗ/ч (микрозиверт в час), считается нормой дозы радиации для человека. Это та ситуация, когда говорят «радиационный фон в норме». Хотя существует «беспороговая концепция», согласно которой безопасной дозы радиоактивного облучения не существует. Верхний уровень радиации до 0,5 мкЗ/ч, считающийся безопасным для организма, называют допустимой дозой радиации для человека. Это значение эквивалентно 50 микрорентген в час.
Считается, что при кратковременном пребывании в опасной зоне человеческий организм переносит излучение мощностью 10 мкЗ/ч без вреда для здоровья. Имеется в виду флюорография, рентген. Рентгеновский снимок больного зуба добавляет в эту коварную «копилку» ещё 0,2 мЗв. Приведённые цифры отражают лишь потенциальную опасность. На самом деле ни один вид медицинского обследования не может вызвать лучевую болезнь.
Однако суммарная поглощенная организмом доза не должна превышать порог в 100–700 мЗв. При этом однократная доза облучения в 6–7 Зв считается абсолютно смертельной.
Не искушайте судьбу — естественный инстинкт самосохранения должен срабатывать немедленно при появлении в поле вашего зрения знака радиационной опасности. Самое разумное — немедленно покинуть эту зону. Помните: радиоактивность обладает способностью накапливаться, а доза радиации — суммироваться.
В 2007 году был принят новый знак радиационной опасности, в котором «трилистник» дополнен знаками «смертельно» («череп с костями») и «уходи!» (силуэт бегущего человека и указывающая стрелка). Новый знак призван стать более понятным для тех, кто не знаком со значением традиционного «трилистника».
В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа
Изображение чёрного вентилятора на ядовито-жёлтом фоне является международным знаком радиационной опасности. Этим знаком обозначаются объекты и устройства, несущие угрозу радиационного облучения: АЭС, физические лаборатории, места захоронений радиационных отходов, специализированное медицинское оборудование и т. д.
Его авторами явились американские физики-атомщики, работавшие над созданием атомной и водородной бомбы. Почему его создатели выбрали такое изображение? Наиболее приемлемая версия — перевёрнутый трилистник — символ гибели природы. Мы, люди — часть этой природы, каково же влияние радиоактивного излучения на живые организмы?
Пути проникновения радиации в организм человека
При воздействии радиации на человека, он получает облучение. Каковы же пути проникновения радиации в человеческий организм? Существуют два канала проникновения излучения в ткани организма.
Какой же вид радиоактивного излучения наиболее опасен для человека? Именно внутреннее облучение представляет собой наибольшую опасность и более тяжёлые последствия для человеческого организма.
Объяснить это можно следующим образом: попавший внутрь организма радиоактивный атом контактирует с облучаемой тканью и время действия ограничивается лишь периодом его пребывания в теле человека. Кроме того, усиливается локальное действие излучения, поскольку радиоактивные вещества концентрируются в органах избирательно.
К сожалению, методы дезактивации, применяемые при наружном облучении, здесь бессильны.
Внешнее и внутреннее облучение
Какой вид радиоактивного излучения наиболее опасен при внешнем облучении человека? Внешнее облучение воздействует на человека только во время нахождения его в радиоактивной зоне. Опасность усугубляет наличие в спектре внешнего радиационного излучения нейтронов. Эти крохотные частицы, не имеющие электрического заряда, легко проникают в ядра атомов. В результате образуются атомы новых радиоактивных элементов. Таким образом, появляется источник вторичного, уже внутреннего облучения.
Как влияет радиация на организм человека? Рассмотрим детальнее процессы, происходящие при наружном облучении.
Некоторые радиоактивные вещества, попавшие в организм через кожу, попадают в кровеносную систему и вместе с током крови переносятся к отдельным органам, создавая высокие локальные очаги радиации.
Результат проникновения радиоактивных веществ совместно с дыханием зависит от размеров частиц. Большинство из них со временем удаляются вместе с выдыхаемым воздухом. Исключение составляют лишь атомы, вступающие в химические связи с костной тканью (уран, цирконий и т. д.).
В результате воздействия радиации чаще всего возникают следующие болезни:
В чем причина негативного воздействия радиации
Негативное воздействие радиации на живые существа объясняется следующей причиной — в результате сильного ионизирующего действия радиоактивного излучения, в живых клетках образуются очень активные молекулы, называемые свободными радикалами. Они являются настоящими агрессорами для всех систем организма, повреждая и убивая живые клетки.
Как действуют на организм человека свободные радикалы?
Генетические последствия радиации
Каковы же генетические последствия радиации? Механизм передачи наследственных признаков представляет собой весьма тонкую и чувствительную структуру. Ошибки и сбои в этой системе могут быть вызваны рядом причин, в том числе и радиоактивным излучением.
Превращения в генах (носителях наследственной информации), имеющие место при облучении половых клеток, могут вызвать изменения (мутации) в клетках нового организма. Этот негативный эффект может распространиться и на последующие поколения. У потомков могут сформироваться физические и психические нарушения. Но эти отклонения могут существовать лишь при условии, что дефектный ген соединится с другим геном, имеющим то же повреждение. Чем меньше число людей, подвергающихся облучению, тем меньше вероятность появления таких врождённых дефектов у потомков.
От чего зависят последствия облучения
Результат воздействия радиации на живые организмы зависит от нескольких факторов:
Организм человека способен к регенерации повреждённых клеток, пока их количество не превысит некий критический уровень. При превышении этого предела запускаются необратимые процессы, приводящие к тяжёлым последствиям или даже к смерти.
Последствия облучения могут проявиться не сразу, а через много лет. Причём кратковременное, но интенсивное облучение опаснее, чем его многократные, небольшие дозы.
Для оценки радиационного состояния существует несколько параметров. Величина поглощённой дозы характеризует способность излучения повреждать клетки ткани. Именно этот параметр определяет степень радиационного воздействия. Его измеряют в Зивертах (Зв).
Естественный радиационный фон присутствует в природе всегда. Уровень внешнего облучения, не превышающий 0.2 мкЗ/ч (микрозиверт в час), считается нормой радиации для человека. Это та ситуация, когда говорят «радиационный фон в норме». Хотя существует «беспороговая концепция», согласно которой безопасной дозы радиоактивного облучения не существует. Верхний уровень радиации до 0,5 мкЗ/ч считающийся безопасным для организма, называют допустимой дозой радиации для человека. Это значение эквивалентно 50 микрорентген в час.
Считается что, сокращая время пребывания в опасной зоне, человеческий организм переносит излучение мощностью 10 мкЗ/ч без вреда для здоровья. Имеется в виду флюорография, рентген. Рентгеновский снимок больного зуба добавляет в эту коварную «копилку» ещё 0,2 мЗв. Приведённые цифры отражают лишь потенциальную опасность. На самом деле ни один вид медицинского обследования не может вызвать лучевую болезнь.
Суммарная поглощаемая доза не должна превышать порог в 100–700 мЗв. Однократная доза облучения в 6–7 Зв считается абсолютно смертельной.
Не искушайте судьбу — естественный инстинкт самосохранения должен срабатывать немедленно при появлении в поле вашего зрения знака радиационной опасности. Самое разумное — немедленно покинуть эту зону. Помните, радиоактивность обладает способностью накапливаться, а доза радиации — суммироваться.