Лекція № 1

Тема: Джерела іонізуючого випромінювання.

Мета: Ознайомити студентів з предметом „Радіобіологія людини і тварин ”, а також з основними джерелами радіації.

Професійна спрямованість: матеріал теми необхідний майбутньому вчителю при проведенні уроків біології, екології та валеології.

Основні поняття: іонізуюче випромінювання, радіоактивні ізотопи, радіоактивні елементи.

План лекції:

1. Поняття „радіобіології”. Зміст та завдання предмета.

2. Природні джерела радіації:

а). космічні промені;

б). земна радіація;

в). внутрішнє опромінення;

г). радон.

3. Аномалії природного фону.

4. Штучні джерела радіації.

5. Радіоактивне випромінювання при випробуванні ядерної зброї.

Питання по темі для самостійного опрацювання:

1. Роль радіації у виникненні життя на Землі.

2. Глобальні наслідки використання і випробовування ядерної зброї.

3. Антропогенні зміни радіоактивного фону.

4. Склад і доза первинного і вторинного космічного випромінювання.

Рекомендована література

Базова

1. Гродзинський Д.М. Радіобіологія. – Київ: Либідь, 2001. – 448 с.

2. Кіцно В.О., Поліщук С.В., Гудков І.М. Основи радіобіології та радіоекології. – Київ: Хай-Тек-Прес, 2008. – 320 с.

3. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и животных. – М.: Высшая школа, 2004. – 550 с.

Допоміжна

1. Авотин Ю.П. Практикум по радиоактивности. – М.: Энергоатомиздат, 1974. – 72 с.

2. Алексахин Р.М. Ядерная энергия и биосфера – М: Энергоиздат, 1982 – 216 с.

3. Атлас. Україна. Радіоактивне забруднення. – К.: МНС України, 2002. – 46 с.

4. Константінов М.П., Журбенко О.А. Радіаційна безпека. Навчальний посібник – Суми: Університетська книга, 2003. – 152 с.

5. Кутлахмедов Ю.О., Корогодін В.І., Кольтовер В.К. Основи радіоекології. – К.: Вища школа, 2003. – 316 с.

6. Мазник Н.А., Винников В.А., Суханская М.М., Теплая В.А. Цитогенетическая биодозиметрия у лиц Чернобыльского контингента //Проблемы радиационной генетики на рубеже веков. Межд. конф. Москва. 20-24 ноября 2000 г. – С. 293.

7. Сауков А.А. Радиоактивные элементы Земли. – М.: Гос. Изд-во литературы в области атомной науки и техники, 1961.- 160 с.

8. Чорнобильська катастрофа / Ред. В.Г. Барьяхтар. – К.: Наук. думка, 1996. – 515 с.

9. Эстулин И.В. Радиоактивное излучение. – М.: Наука, 1962. – 63 с.

10. http://eco.com.ua/content/aktualni-zavdannya-i-problemi-suchasnoi-radioekologii

11. http://www.franko.lviv.ua/faculty/geography/Strukt/Biblio/alphavit/Ukr/Ukr%20I/Ivanov/radioecology.pdf

12. http://ekosvit.nepopsa.com/radioekologija/

1. Радіобіоло́гія — наука, що вивчає дію іонізуючого випромінювання на біологічні системи усіх рівнів організації: рослини, тварини та людину. Радіобіологія опрацьовує також заходи захисту організмів від шкідливого діяння випромінювань та методику застосування певних доз іонізуючого випромінювання у селекції рослин, мікробіології, медицині тощо.

Застосування радіоактивних препаратів для лікування називається радіо- або кюрітерапією.

Залежно від об'єкта вивчення виділяють окремі її напрямки: радіобіологія людини та тварин, рослин, мікроорганізмів, гідробіонтів та інші.

Крім того, об'єктами вивчення радіобіології можуть бути макромолекули, "малі молекули" окремі структури клітини, самі клітини, тканини, органи, організми та їх популяції, екосистеми, окремі процеси метаболізму і самі метаболіти. Тому виділяють і такі напрямки радіобіології як молекулярна радіобіологія, радіаційна цитологія, радіаційна біохімія, радіаційна біофізика та інші. Дослідження концентрації й міграції в навколишньому середовищі природних і штучних радіоактивних речовин, специфіки їх дії на екологічні системи, угруповання, біоценози, вивчення закономірностей переходу радіонуклідів з одного природного компартменту в інший, визначення кількісних закономірностей переносу радіонуклідів у системі земля — вода — рослина — тварина — людина становлять коло питань, що розв'язує окрема галузь радіобіології — радіаційна екологія.

Головним завданням радіобіології є вивчення загальних закономірностей біологічної дії іонізуючих випромінювань на організм з метою оволодіння управлінням його реакціями на опромінення.

Практичне значення наукових проблем, що вивчає радіобіологія, полягає в захисті від дії іонізуючих випромінювань, а також розробленні шляхів використання іонізуючих випромінювань в медицині, сільському господарстві, харчопереробній промисловості та инших сферах народного господарства.

Радіобіологія виникла після відкриття іонізуючих випромінювань. У 1895 році німецький фізик Вільгельм Конрад Рентген відкрив Х-випромінювання, яке згодом отримало його ім’я. Рентгенівське випромінювання – це електромагнітні хвилі довжиною від 10-5 до 102 нм (від 0,1 до 100 кев). У 1896 році французький фізик Анрі Бекерель відкрив явище радіоактивності урану, яке супроводжується альфа-, бета- і гама-випромінюваннями. Подальший великий внесок у дослідження радіоактивності зробили Марія Складовська-Кюрі та П’єр Кюрі. У 1898 році вони відкрили нові радіоактивні елементи – полоній і радій. Саме вони ввели термін “радіоактивність”. У 1901 році П’єр Кюри відкрив біологічну дію радіоактивного випромінювання, а в 1903 році – закон експоненційного убування радіоактивності з часом. Завдяки роботам подружжя Кюрі і англійського фізика лорда Ернста Резерфорда була розроблена перша модель побудови атому. Подружжя Кюрі і Анрі Бекерель за відкриття радіоактивності отримали Нобелевську премію у 1903 році. Продовжила дослідження радіоактивності дочка Марії та П’єра Кюрі – Ірен Кюрі та її чоловік Фредерік Жоліо, які у 1934 році відкрили явище штучної радіоактивності, що теж було відзначено Нобелевською премією. Наступний крок зробили російські фізики Костянтин Петржак і Георгій Флеров, які у 1940 р. відкрили самочинний (спонтанний) поділ урану-235. Розвиток ядерних технологій почався з відкриття у 1939 р. ланцюгової реакції ділення урану під дією нейтронів - Отто Ган, Ф. Штрасман, Лизе Майтнер, Нобелевська премія 1944 р., і створенням першого ядерного реактору - Енріко Фермі, 1942 р., і Ігор Курчатов, 1943р.

Найбільш важливими характеристиками іонізуючого випромінювання є потужність експозиційної і поглиненої доз і час опромінення, які дозволяють встановити кількісну залежність між дією радіації і радіаційними ефектами. Саме кількість енергії, що передається іонізуючим випромінюванням клітинам живих організмів, обумовлює первинні радіаційні пошкодження в них: іонізацію, радіоліз води, зміщення атомів, розрив ланцюжків біополімерних сполук та генетичні пошкодження. Здатність імунної системи організму відновлювати нормальне функціонування клітин і нівелювати наслідки зазначених первинних пошкоджень обумовлює відсутність або появу незворотних ушкоджень. Знання цих кількісних залежностей “доза – ефект” необхідно для розробки норм радіаційної безпеки і санітарних правил захисту від впливу радіації, а також дозволяє прогнозувати ступень тяжкості радіаційного ураження і визначати ефективну методику лікування.

Радіобіологія тісно пов’язана з іншими науками: фізикою, біологією, медициною. Природа радіоактивності, властивості радіоактивних ізотопів, характеристики іонізуючих випромінювань, особливості їх взаємодії з речовиною є предметом ядерної фізики. Для визначення і вимірювання радіаційних характеристик радіоекологія використовує методи і засоби ядерної фізики. Це радіометричні, дозиметричні і спектрометричні методи, які базуються на основних ефектах взаємодії випромінювань з речовиною, а саме іонізація, виділення теплової енергії, сцинтиляція, фотоефект, ін. За допомогою іонізаційних камер, лічильників, сцинтиляційних і напівпровідникових детекторів, калориметрів, які входять до складу радіометрів, дозиметрів, спектрометрів, вимірюються інтенсивність потоків, енергія, потужність дози, довжина пробігу, коефіцієнти розподілу, коефіцієнти ефективності та інші радіаційні характеристики. Діагностика, розвиток і методи лікування радіаційних ушкоджень організму людини є предметом радіології. Аналогічні методи і засоби спостереження радіаційних ефектів у тварин і рослин використовуються радіоекологією. Механізми впливу первинних радіаційних ушкоджень на функціонування живих організмів, умови відновлювання нормальних функцій та розвитку первинних ушкоджень і їхнього перетворення в незворотні наслідки вивчаються біофізикою, радіаційною медициною, зокрема, її новим розділом – фізикою радіаційної медицини. Радіоекологія широко використовує експериментальні статистичні дані епідеміології і застосовує аналогічні методи аналізу у дослідженнях популяцій тварин і рослин.

Результати наукових радіоекологічних досліджень є основою для розробки норм допустимих рівнів радіоактивності продуктів харчування, будівельних матеріалів, інших норм радіаційної безпеки і санітарних правил захисту від дії іонізуючого випромінювання. Санітарні правила захисту від дії радіації використовують результати досліджень властивостей різних видів іонізуючого випромінювання і характеристик їх взаємодії з речовиною. Ці правила, а також заходи щодо забезпечення радіаційної безпеки персоналу і населення використовують три можливості, встановлені ядерною фізикою: захист часом (скоротити час експозиції), відстанню (за допомогою маніпуляторів, інших дистанційних і автоматизованих технологій) і екраном (свинець, бетон, вода, полімери, свинцеве скло тощо). Розробка і дотримання зазначених норм і правил є важливим завданням комунальної і промислової радіаційної гігієни, практичної діяльності Міністерства охорони здоров’я населення.

Результати радіоекологічних досліджень разом з радіаційними нормами і санітарними правилами використовуються при проектуванні і експлуатації АЕС, інших радіаційних і ядерних технологій, для визначення радіаційних ризиків, обґрунтуванні методів і засобів радіаційної безпеки персоналу і населення і здійснення необхідних природоохоронних заходів.