От величины поглощенной энергии зависит биологическое действие ии на живой организм.
Когда создавались приборы, определить Дп было проблематично. Поэтому нужно было пользоваться опосредованными методами. Воздух почти эквивалентен биологической ткани с точки зрения ионизации. Было введено понятие экспозиционной дозы.
Экспозиционная доза - энергетическая характеристика, учитывающая способность воздуха ионизироваться под действием радиоактивных излучений. Применяется для оценки радиационной обстановки на местности или в помещении.
Дэ = Q / m, Кл / кг
Q – суммарный электрический заряд ионов одного знака, Кл;
M – масса воздуха, кг.
Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма излучений является рентген (Р).
Р = 2,58 10-4 Кл / кг
1Р = 0,95 Рад
Разные виды излучений при одинаковых значениях поглощенной дозы вызывают различный биологический эффект.
Эквивалентная доза - величина, учитывающая поражающее воздействие данного вида ионизирующего излучения на живой организм. Введена для оценки радиационной опасности хронического облучения людей.
Дэкв = Ди / к – Зв (Зиверт)
к – качественный коэффициент, показывающий отношение биологической эффективности данного вида излучения, принятого за единицу.
Внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рентгена).
1бэр – это доза, которая создает такой же биологический эффект, что и доза в 1 рад рентгеновского или гамма излучения.
1Зв = 100 бэр.
Качество
облучения: к (
,)
= 1, к (n)
= 10, к ()
= 20
Соотношения между различными единицами приведена ниже:
1Р = 0,95 Рад = 1бэр = 0,01Грей = 0,01Зиверт.
Экспозиционная и поглoщенная дозы, отнесенные ко времени определяются как мощности доз.
Мощность дозы – приращение дозы за малый промежуток времени
Измеряются соответственно Р/с и Рад/с.
Р = Д /
где - время воздействия ИИ.
Эффективная доза. Порадение дозами радиации зависит от величины дозы и времени поступления ее в организм. 90% поглащенной дозы является обратимой. т.е. организм человека способен переработать ее по 2,5% в день (т.е. за 3,5 - 4 месяца). Остается 10%. За первые 4 дня организм почти ничего не перерабатывает. Поэтому однократным считается облучение в течении первых 4-х суток. Тогда:
Дэффект = Дпогл а
где а – коэффициент временной поправки.
Если облучение будет неоднократным, то сопративляемость организма будет падать и расчет будет другим (а снижается со временем).
Единица измерения – зиверт.
Действие радиации на организм человека.
Воздействие ИИ приводит к нарушению биологических процессов в организме человека. Эти нарушения могут быть: обратимыми (функции организма восстанавливаются при прекращении действия источника) и необратимыми (лучевая болезнь)
Острая форма лучевой болезни возникает при воздействии больших доз излучения за короткий промежуток времени (равномерное облучение всего тела 0,25 Гр). Смертельная доза 700 бэр. При облучении 1000 бэр –смерть мгновенна.
При хроническом облучении также развивается лучевая болезнь, которая сопровождается изменениями в крови, нервной системе, поражения кожи, хрусталика…):
1 степень 100 –200 бэр
2 200 - 400 бэр
400 - 600 бэр
более 600 бэр – летальный исход в 95%.
Особенность лучевой болезни является ее цикличность протекания. Первый период – первичной реакции (головная боль, головокружение, вялость, учащенный пульс, тошнота, иногда повыщение температуры, анализ крови показувает лейкоцитоз). Второй – скрытный. Третий – разгар болезни. Четвертый – выздоровления (или летальный).
В зависимости от того, расположен ли источник излучения вне или внутри организма различают внешнее или внутреннее облучение организма. Отэтого зависит степень воздействия радиации.
Внешнее облучение организма создают
природные космические лучи излучение природных излучателей;
излучения искусственных излучателей, находящихся в воздухе, в земле, в стенах помещения;
используемые в медицинских целях рентгеновские аппараты;
источники гамма и бета излучений специальных промышленных аппаратов, ускорители заряженных части;
ядерные реакторы.
Биологическая опасность внешнего облучения определяется
видом излучения;
энергией излучения;
активностью источника излучения;
расстоянием от источника;
продолжительностью излучения.
Наибольшую опасность представляет гамма излучение и нейтронное излучение, т.к. высокая проникающая способность, альфа и бета излучения легко поглощаются препятствиями.
Внутреннее облучение определяется радиоактивными веществами, проникающими внутрь организма человека.
Различают три пути поступления радио нуклидов в организм человека: через органы дыхания, пищеварения и кожные покровы.
Для защиты от внутреннего облучения необходимо:
- исключить контакт с радиоактивными веществами в открытом виде, предотвратить попадание их внутрь организма, в воздух рабочей зоны, - не допускать радиоактивного загрязнения рук, одежды, поверхностей помещения и оборудования.
Действие ИИ на организм впервые отметили ученые, исследовавшие рентгеновское излучение и естественные радиоактивные вещества. Беккерель и Кюри носили в карманах ампулы с радием. Через несколько часов на коже появилось сильное покраснение, переходящее в незаживающую язву.
Действие радиации на живой организм представляет собой комплекс многих взаимосвязанных процессов разной интенсивности и продолжительности. Это физические, физико-химические, химические и биологические процессы. Каждый из этих процессов характеризуется определенным типом взаимодействия излучения с веществом и продуктами того взаимодействия.
Биологическое действие радиации на живой организм начинается на клеточном уровне. В результате облучения в живой ткани, как и в любой среде поглощается энергия и возникают возбуждение и ионизация атомов облучаемого вещества. Т.к. у человека основную массы тела составляет вода, первичные процессы во многом определяются поглощением излучения водой клеток, ионизацией молекул воды с образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов типа ОН или Н и последующими цепными реакциями, в основном окислением этими радикалами молекул белка. Это косвенное действие ИИ.
Прямое действие ИИ может вызвать расщепление молекул белка, разрыв наименее прочных связей и т.д.
Ядро – его структурные элементы хромосомы – хромосома состоит из ДНК – участок ДНК ген. Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом (хромосомные аберрации), за которыми происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это приводит к изменению генного аппарата, мутации, потомства с другими признаками. Мутации полезны когда они приводят к повышению жизнестойкости организма, и вредны, когда проявляются в виде различных пороков.
Практика показывает, что при действии ИИ вероятность возникновения полезных мутаций мала. Но ДНК достаточно устойчиво к разрывам, вызываемым радиацией. Необходимо произвести 7 разрушений структуры ДНК, чтобы она уже не смогла восстановиться, т.е. только в том случае происходит мутация. При меньшем числе разрывов ДНК восстанавливается в прежнем виде. Это указывает на высокую прочность генов по отношению к внешним воздействиям.
Разрушение живых клеток возможно также и при косвенном действии, когда сама молекула не поглощает энергию излучение непосредственно, а получает ее от другой молекулы, которая первоначально поглотила эту энергию. В этом случае радиационный эффект обусловлен вторичным влиянием продуктов разложения растворителя на молекулы ДНК. Этот механизм объясняет теория радикалов.
Ионизирующие частицы могут попасть в ДНК, но вероятность того мала, большая вероятность того, что они попадут в молекулы воды. Поэтому радиолиз воды при действии радиации на водородный Н и гидроксильный ОН радикалы с последующим образованием молекулярного водорода и перекиси водорода, имеет главное значение в радиобиологических процессах.