Химическая токсичность

Последствия воздействия урана определяются такими факторами, как степень воздействия и является ли оно внутренним или внешним. Три главных пути, с помощью которых может произойти отравление ураном: ингаляция, желудочно-кишечный тракт, и фрагменты или осколки. На характер распределения урана в организме существенное влияние оказывает его валентность. При внутривенном введении шестивалентный уран накапливается в почках до 20%, в костях – от 10 до 30%; совсем незначительные количества откладываются в печени. Четырехвалентный уран, наоборот, накапливается в большем количестве в печени и селезенке - до 50%, в костях и почках - 10 - 20%. Это, по-видимому, связано с тем, что четырехвалентный уран легко присоединяется к белкам и не проникает через

мембраны, а шестивалентный уран такими свойствами не обладает.

Химическая токсичность соединений урана сильно колеблется в зависимости от типа вещества. На основании экспериментов, проведенных на животных, установлены следующие закономерности: а) даже в больших дозах относительно не ядовиты: UO2, U3О8, UF4 (практически нерастворимые соединения), однако они могут быть опасны при вдыхании; б) в больших дозах ядовиты: UO3, UCU (медленно растворяются в организме); в) в умеренных количествах ядовиты: UO2(NO3)2, UO4⋅2H2O, Na2U2O7 (растворимые соединения); г) даже в малых дозах сильно ядовиты: UO2F2, UF6 (токсичность урана усиливается токсичностью аниона). Следует отметить, что соединения уранила (например, UO2(NO3)2 растворяются в липидах и могут проникать через неповрежденную кожу.

Распределяется уран в организме неравномерно. Основное депо (места отложения и накопления) - селезенка, почки, скелет, печень и, при вдыхании труднорастворимых соединений, - легкие и бронхолегочные лимфатические узлы. В крови уран (в виде карбонатов и комплексов с белками) длительно не циркулирует. Различают острые и хронические отравления; последние характеризуются постепенным развитием и меньшей выраженностью симптомов. При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения, нервной системы и др.

Радиационная опасность

Основная радиационная опасность от урана возникает в случае его попадания в организм в виде пыли. Потоки альфа-излучения от мелких частиц урана, осевших в лёгких, воздуховодных путях и пищеводе, с большой вероятностью вызывают развитие злокачественных опухолей.

Очень подвержены влиянию радиации глаза человека. Наиболее уязвимая часть глаза – хрусталик. Под воздействием радиации происходит постепенное его помутнение (погибшие клетки становятся непрозрачными). Разрастание помутневших участков приводит сначала к катаракте, а затем и к полной слепоте. Причем, чем больше доза, тем больше потеря зрения. Кроме глаз повышенной чувствительностью к облучению обладают репродуктивные органы (дозы свыше 2 грэев могут привести к постоянной стерильности мужчин). А если подвергнуть облучению беременную женщину между восьмой и пятнадцатой неделями беременности (в этот период у плода формируется кора головного мозга), то существует большая вероятность рождения умственно отсталого ребенка.

Радиологические эффекты являются локальными, из-за малого пробега α-частиц, образующихся при распаде 238 U. Установлено, что уранил ионы, UO2 + , входящих в триоксид урана, уранилнитрат или другие соединения шестивалентного урана вызывают у лабораторных животных врожденные дефекты и повреждения иммунной системы. Уран не приводит к возникновению рака у человека, но продукты его распада, особенно радон, могут вызывать онкологические заболевания. Изотопы типа стронция-90, йода-90 и других продуктов деления не возникают сами собой из урана, но они могут проникнуть в организм человека в ходе некоторых медицинских процедур, при контакте с отработанным ядерным топливом или с выпадениями после испытания атомного оружия.

В человеческом теле в среднем содержится примерно 90 мкг природного урана, в результате естественного потребления с водой, пищей и воздухом. В основном уран сосредотачивается в костях, меньшие концентрации — в различных органах и тканях.

31) Отличие между понятиями «Рад» и «Бэр», «Грей» и «Зиверт». В каких случаях они могут быть одинаковыми?

Вот это из рихвановского пособия.я ничего не понимаю.ниже всё намного понятнее :)

 Кроме экспозиционной дозы, характеризующей степень ионизации воздуха, существует понятие - поглощенная доза (D)- это энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. В СИ она измеряется единицей Грей (Гр):

        1 Гр = 1 Дж/кг. Ранее пользовались для оценки поглощенной дозы единицей рад.:

        1 рад = 0,01 Гр

        Поглощенная доза, отнесенная ко времени поглощения, носит название мощности поглощенной дозы и измеряется в Гр/ч, Гр/с, мГр/ч, рад/с, рад/год и т.д.

        Так, ранее широко распространённый термин биологический эквивалент рентгена (бэр), является показателем того, что при дозе 1 бэр данного вида излучения возникает такой же биологический эффект, как и при поглощённой дозе в 1 рад образцового излучения.

        Для приближённых расчётов можно считать, что для γ-излучения 1 бэр ~ 1 раду ~ 0,93 Р.

        В настоящее время рекомендуется в качестве единицы измерения эквивалентной дозы использовать единицу Зиверт (Зв). 1 Зв = 0, 01 БЭР.

        Соответственно мощность эквивалентной дозы будет измеряться в Зв/ч, мкЗв/ч и т.д.

        Соотношение между применяемой единицей мощности дозы γ -излучения в мкР/ч и мкЗв/ч таково:

        1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч или 100 мкР/ч = 1 мкЗв/ч, для излучения с КК = 1.

        Мощность поглощённой дозы 1Гр/ч соответствует мощности эквивалентной дозы 1 Зв/ч при КК = 1 (гамма или рентгеновское излучение), но 1 Гр/ч от альфа-излучения бу­дет соответствовать 20 Зв/ч от гамма - излучения.

Рентген – исторически сложившаяся единица измерения для дозы радиоактивного излучения (рентгеновского и гамма), определяемого по ионизирующему действию этого излучения на воздух. Если излучение составляет один рентген, то это значит, что в одном кубическом сантиметре сухого воздуха при нормальных условиях образуется 2 миллиарда 83 миллиона пар ионов.

Бэр – это «биологический эквивалент рентгена», по крайней мере, так ее называли до 1963 года и очередной международной комиссии по упорядочению единиц измерения. Бэр почти равен одной сотой джоуля на килограмм.

Физически бэр и рентген совершенно разные единицы, у них даже размерность разная. Рентген оценивает способность излучения ионизировать воздух, а бэр – его способность переносить и передавать энергию. Для любителей парадоксов: доза в 10 000 бэр, многократно смертельная, переносит всего 24 калории тепла, то есть она может подогреть 24 грамма воды на градус.

Лучевые поражения оцениваются в бэрах, а не в рентгенах, потому что бэр автоматически учитывает «поправку на массу»: при одинаковом облучении более крупный человек получит меньшую эквивалентную дозу. На профессиональном сленге физиков рентгены и бэры смешиваются, тем более что количество рентген можно непосредственно измерить дозиметром, а бэры нужно считать.

С зивертами всё совсем круто. Прежде всего, есть такая единица – грей, она равна одному джоулю на килограмм или ста эргам на грамм (эрг на грамм называется радом).

Чтобы получить из грея зиверт, надо грей поделить на так называемый коэффициент качества – Q, который показывает, во сколько раз данное конкретное излучение воздействует на организм сильнее, нежели рентгеновское излучение при той же дозе. Таким же образом действуют, когда нужно получить из рада бэр.

Понятно, что зиверт и бэр связаны таким же соотношением, как грей и рад, то есть в 1 зиверте должно содержаться 100 бэр, хотя на самом деле содержится 102. Физик, которой всё это рассказывает на семинаре Переслегина, не знает, почему это так. Я, соответственно, тоже. Если кто объяснит, буду рад.

Миллизиверт, естественно, это одна тысячная зиверта или 0,102 бэра. Лучевая болезнь диагностируется, как правило, при дозах выше 250 миллизивертов или где-то около 25 бэр. Между 300 и 400 бэрами (3 и 4 зивертами, 3000 и 4000 миллизивертов) лежит так называемая полусмертельная доза: считается, что при отсутствии медицинской помощи при такой дозе умирает половина контрольной группы.

32) В чем выражается двойственный характер воздействия радиации на живые организмы?

 Итак, уже в начале пути своего триумфального шествия явление радиоактивности по влиянию на биологические ткани рассматривалось в двух аспектах: как фактор негативного и позитивного воздействия на биологические образования.

        Так, негативное воздействие от солей радия выражалось в образовании ожогов и язв на коже, накожного рака и т.д.

        Эти же результаты использовались и как позитивный фактор воздействия радиоактивного излучения на биологические ткани. Излучение радия стали использовать для лечения кожных заболеваний рака, как препарат улучшающего и болеутоляющего действия при подагре и ревматизме.

        Более того, была сделана попытка лечения от белокровия, т.к. внутривенное введение радиоактивных растворов приводило к уменьшению количества лейкоцитов.

        Проводимые в этом направлении исследования чаще всего фиксировали какие-либо негативные изменения и, реже, позитивные.

        Т.А. Надсон уже в 1920 году установил, что воздействие излучений радона и радия приводит к структурным изменениям в протопласте дрожжевых, грибных и растительных клеток. При этом отмечалось, что на высокие дозы облучения от радона прежде всего реагирует вакуоль, а в конечном итоге клетка погибает.

        Опыты, проведенные в 30-е годы, показали влияние радиации на интенсивность развития азотобактера и повышение его азотфиксирующей способности.

        Уже в это время было установлено, что разные виды живых организмов обладают различной чувствительностью к одним и тем же дозовым нагрузкам.

Было отмечено (Дробков, 1957), что различные виды излучения (α, β, γ) воздействуют на организмы по-разному. Так, например, образование азотусваивающих клубеньков у бобовых отмечается только тогда, когда присутствовали альфа-излучающие компоненты радиоактивного излучения.

        Исследования А.А. Дробкова в начале 40-х годов по развитию клубеньковых бактерий вокруг источника радиоактивного излучения убедительно показали, что радиоактивное излучение одновременно может быть смертельно губительным и в то же время стимулирующим их рост. Все определяется дозовой нагрузкой излучения на бактерии.

        А.М. Кузин (1991) считает, что повышенный радиационный фон оказывает благоприятное воздействие на биоту. Так, он и другие исследователи показывают, что радиоактивное излучение является мощным стимулятором роста растений и ряда других биологических процессов. Например, масса растений в присутствии радиоактивных излучений увеличивается в 2-3 раза.

        Исследователями, придерживающимися этой точки зрения, приводятся примеры по увеличению продолжительности жизни животных и человека, а в некоторых случаях и снижение смертности населения от злокачественных опухолей в районах с повышенным природным радиационным фоном.

        Перечень этих примеров можно было бы долго продолжать, достаточно вспомнить благотворное воздействие радоновых ванн курорта Белокуриха (Алтай) и т.д.