Источники ионизирующих излучений

подразделяются на естественные и искусственные.

Естественные источники в свою очередь состоят из космического излучения и излучения радионуклидов земного происхождения.

Космическое излучение состоит из галактического, межгалактического и солнечного излучений. Основная часть космического излучения (92%) – это поток протонов с очень большой энергией (10¹² – 10¹⁵ МэВ) и плотностью потока частиц 1-2 частицы/см^{2 .} с. Излучение содержит также поток альфа частиц и ядер легких элементов. Это излучение способно уничтожить все живое на Земле, но оно полностью поглощается атмосферой, вызывая в ней вторичное излучение и образование примерно 20 видов радионуклидов.

Вторичное излучение достигает максимального значения на высоте 20 – 25 км, убывая при приближении к Земле. В Минске на поверхности почвы оно составляет 50 мрад/год, а на высоте 10 км – 1,5 рад/год, т.е. в 300 раз больше. При полетах на больших высотах на самолетах и космических кораблях воздействие радиации значительно большее, чем на Земле.

Из радионуклидов, образующихся излучением под воздействием космических лучей, наибольшую опасность представляют тритий (период полураспада 12,3 года) и углерод-14 (период полураспада 5730 лет). Они попадают в воду, растения, животных и человека, вызывая внутреннее облучение.

Человек получает в среднем от космических лучей 0,3 мЗв/год внешнего облучения и 0,015 мЗв/год внутреннего облучения.

На долю космических лучей приходится 15-16% облучения от естественной радиации.

Наибольшее облучение среди радионуклидов земного происхождения создают изотопы радона (радон-220 и радон-222) (54%) и калий-40 (13%). Другие радионуклиды (рубидий-87, уран-238, торий-232, радий-226) оказывают значительно меньшее воздействие.

Радон – бесцветный газ без вкуса и запаха в 7,5 раз тяжелее воздуха, вызывает рак легких, желудка и других органов. В закрытых помещениях концентрация радона в 8 раз, а в зимнее время – в 5000 раз больше, чем на улице. Из почвы поступает – 70%, из воздуха – 13%, из стройматериалов – 7%, из воды – 5-10% радона.

Искусственные источники излучения подразделяются на антропогенные, излучения атомных электростанций и ядерных боеприпасов.

Антропогенными источниками ионизирующих излучений являются:

- тепловые электростанции (особенно работающие на угле);

- производства и склады минеральных удобрений;

- ускорители заряженных частиц;

- рентгеновские аппараты и радиоизотопные приборы, применяемые в медицине, науке, в измерительных и контрольных системах;

- телевизоры, компьютеры.

Биологическое действие ионизирующих излучений

При облучении биологической ткани ионизирующим излучением происходят:

1. Физический этап – поглощение энергии.

2. Физико-химический этап – возбуждение атомов и их ионизация.

3. Химический этап – образование свободных химических радикалов.

4. Биомолекулярные повреждения – изменение структуры молекул воды, ДНК, белков, липидов, углеводов.

5. Биологические и физиологические изменения в организме – повреждение клеток, нарушение процессов их обновления, гибель или образование раковых клеток, образование токсичных продуктов распада клеток, нарушение белкового обмена, синтеза ДНК, работы ферментов и кроветворных органов, ослабление иммунной системы, изменение наследственной информации.

6. Сокращение продолжительности жизни, лейкоз крови и другие онкологические заболевания, острая и хроническая лучевые болезни, локальные лучевые поражения, генные мутации.

Воздействие излучения на молекулы воды.

Человек состоит на 65% и воды. При облучении образуются положительные ионы водорода Н⁺ и отрицательные ионы гидроксильной группы ОН^- , обладающие повышенной химической активностью. Они способны вступать в химические реакции с молекулами ДНК, белка, липидов, повреждая их.

Молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) является хранителем генетической информации и управляет синтезом белка. При облучении происходит разрыв водородных связей между нуклеотидами. До определенного предела (обрыв до 7 нитей или до обрыва двухнитевых связей) ДНК может сама восстановиться. При больших повреждениях, особенно при внедрении в разорванные цепочки радикалов воды, теряется или видоизменяется часть генетического кода, что приводит к возникновению мутаций. Возможна и гибель молекулы ДНК. Поврежденная ДНК, находясь в ядре соматической клетки, может вызывать ее перерождение в раковую клетку и последующее ее самопроизвольное деление.

Молекула белка – это высокомолекулярное органическое соединение, построенное на 20 аминокислотах, выполняет целый ряд важнейших функций:

• регулятора процессов (гормоны);

• катализатора (ферменты);

• транспортировки (гемоглобин);

• обмена и снабжения энергией;

• защита организма (антитела);

• структурные и др.

Под воздействием облучения происходит возбуждение молекулы и обрывы связей в наиболее слабых местах: водородных, гидрофобных и дисульфидных связей между аминокислотами с образованием в местах разрывов свободных радикалов. Происходит взаимодействие в местах разрывов с радикалами воды. Меняется структура белка и его свойства.

Белок не может сам восстановиться. Организм производит новые молекулы белка взамен поврежденных и может до некоторой степени противостоять радиации.

Липиды – жиры и жироподобные вещества, плохо растворимые в воде, играют роль запасных питательных веществ в организме, а также входят в состав клеточных перегородок – мембран. Повреждение жиров слабо сказывается на здоровье человека. Однако образование свободных радикалов с последующим перекисным окислением липидов, входящих в состав мембран, нарушает свойства и основные функции мембран. А это в свою очередь приводит к нарушению биохимических процессов, происходящих в клетке.

Углеводы – источник энергии в организме. Под облучением происходит отрыв атома водорода от кольца углеродной молекулы с образованием свободного радикала, а затем – перекиси. Из продуктов распада углеводов синтезируются метилглиоксаль, который ингибирует (затрудняет) синтез ДНК и белка. Разрушение углеводов приводит к угнетению многих систем организма. В организме человека углеводы занимают малую долю – 5%, поэтому их разрушение оказывает меньшее влияние, чем разрушение других молекул.