5.2.° Радиация и радиоактивность

Все типы радиации можно разде­лить на электромагнитные волны (фотоны) и корпускулярное излучение. Под действием испускаемых частиц и квантов в веществах образуются положительные и отрицатель­ные ионы. Этот вид радиации называют ионизирующим излучением. Ионизацию вызывают следующие виды излучения: заряженные частицы - ядра гелия (a-частицы), ядра водорода (протоны), электроны (b-частицы), а также осколки деления ядер элементов; незаряженные нейтроны и электромагнитные кванты высо­кой энергии (g-излучение и рентгеновские лучи). Для ионизации ато­мов большинства элементов, входящих в состав молекул биологических систем, необходимо затратить энергию около 10-12 эВ, что определяет по­тенциал их ионизации. Для электромагнитных излучений это соот­ветствует частоте колебаний примерно 2420-2910 КГц и захватывает не только область собственно гамма- и ренгеновского излучений (по физи­ческой терминологии), но и частично диапазон ультрафиолетового света — дальнее жесткое ультрафиолетовое излучение (УФ-лучи).

При движении заряженных незаряженных и заряженных частиц с изначально равной энергией плотность ионизации выше для заряженных частиц, они быстрее теряют энергию. Нейтроны и электромагнитное излучение способны глубже, чем заряженные частицы, проникать в материалы, что соотносится с понятием «проникающая радиация». Тяжесть биологических последствий выше при более высокой плотности ионизации. Таким образом, биологическое действие ионизирующего излучения определяется плотностью ионизации и энергией частиц и фотонов.

Наряду с ионизацией все виды излучений обладают способностью в зависимости от энергии квантов или частиц возбуждать атомы или моле­кулы вещества и переводить их в нестабильное состояние, т.е. переме­щать электрон с внутренней на внешнюю атомные оболочки. Для этого требуется меньшая энергия, чем для ионизации, и ею обладает "ближ­ний" ультрафиолетовый свет, являющийся наиболее ярким представите­лем излучений неионизирующего типа. Оба процесса — ионизация и возбуждение – увеличивают скорость реакций с участием биомолекул и, в частности, к развитию процессов пора­жения ДНК (мутагенезу).

Фотоны излуче­ний типа СВЧ не имеют достаточно энергии для иони­зации или возбуждения атомов, но обладают значительной про­никающей способностью. С энергетических позиций следовало бы отвергнуть идею о генетическом действии СВЧ-излучения, однако, данный вопрос остается открытым в связи с тем, что в последнее время развиваются идеи об участии мишеней не ДНК-овой природы в процес­сах мутагенеза. Механизм биологического действия до кон­ца не ясен, но, во всяком случае, СВЧ-излучения могут изменять чувствительность мембранных рецепторов к регулирующим воздействиям. Возможны и другие механизмы.

Природными источниками радиации являются космические лучи и радиоактивные изотопы. Исторически первым примером техногенного источника является рентгеновская трубка – в процессе торможения заряженных частиц (электронов) металлической мишенью образуются фотоны, которые занимают спектральную область между g-излучением и ультрафиолетовыми лучами. Рентгеновские лучи возникают также и при делении ядер элементов. В целом понятие радиация шире, чем радиоактивность.

Радиоактивность (от латинского radius – луч и activus – действенный) – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц и электромагнитных квантов.

Деление ядер радиоактивных изотопов (или радиоактивный распад) – это последовательность α- и β-превращений. При α-распаде ядро испускает a-частицу, а элемент смещается в периодической системе на 2 клетки влево; при β-распаде - на одну клетку вправо. В результате последовательных превращений образуется семейство радиоизотопов, представленное в природных источниках. Источники, не находящиеся в герметической упаковке и называемые открытыми источниками, наиболее опасны – они могут попадать внутрь организма человека и вызывать внутреннее облучение. Радиоизотопы по химическим свойствам и, следовательно, токсикокинетике (пути поступления в организм, связывание с тканями и выведение из организма) подобны стабильным элементам, однако токсикодинамика радиоизотопа определяются преимущественно его ионизирующим воздействием на клетки тканей.