Биологическое действие радиации

Миграция радионуклидов в экосистеме

Размеры территорий, подверженных радиоактивному загрязнению,

определяются, прежде всего, видом аварийной ситуации и характером выпадения радионуклидов из атмосферы. Выделяют:

· Локальные – выпадения относительно крупных частиц (0,1-2,0мм) радио-активных веществ из нижних слоев атмосферы (до 2-4 км). Загрязненные территории – десятки-сотни км. Длительность – несколько дней.

· Региональные (полуглобальные) – выпадение частиц, размером 10-100 мкм, из тропосферы (4-10 км). Загрязненные территории – сотни – тысячи км. Длительность -3-4 недели.

· Глобальные – выпадение мелких частиц (до 70 мкм) из верхних слоев атмосферы – стратосферы (>12 км). Загрязненные территории – вся планета Длительность – 10-30 лет и более. Период полуоседания частиц – 0,5-2 года.

Глобальные выпадения радионуклидов являются результатом наземных испытаний ядерного оружия. Характер распространения при этом сильно зависит от движения воздушных масс и особенностей формирования осадков. Для аварий на этапах ЯТЦ (например, Чернобыльская катастрофа, 1986 г., авария на Южном Урале, 1957 г. и др.) характерен локальный и региональный характер радиоактивного загрязнения территорий.

В основе биологического действия ионизирующих излучений лежит поглощение их энергии атомами и молекулами живой ткани.

Выделяют несколько стадий в развитии радиобиологического процесса: физическую, физико-химическую, химическую и биологическую.

Физическая стадия: поглощение энергии излучения в актах ионизации и возбуждения атомов и молекул. На физической стадии, которая продолжается в течение -10^-13с, энергия излучения передается веществу в актах ионизации и возбуждения атомов и молекул клеточного субстрата. Установлено, что при дозе 10 Гр в клетке из 10¹⁴ молекул возбуждаются и ионизируются ~10⁶-10⁷. Поскольку вода – основной компонент живых клеток, существенную роль играет радиолиз молекул воды с образованием свободных радикалов Н⁺ и ОН^-, обладающих высокой химической активностью по отношению к органическим молекулам. Радиация также непосредственно действует на молекулы растворенного вещества, вызывая расщепление молекул белка, нуклеиновых кислот и других соединений в клетке.

Физико-химическая стадия (10^-10 с) при которой первичные повреждения молекул, образование свободных радикалов – атомов или фрагментов молекул с неспаренными электронами на внешней оболочке, обладающие чрезвычайно высокой реакционной способностью. На второй стадии происходят реакции первичных продуктов радиолиза с кислородом и органическими молекулами, образуются перекисные соединения, окисляются молекулы белка, появляются токсические вещества и другие вторичные продукты.

Химическая стадия (10^-6 с) характеризует взаимодействие первичных продуктов радиолиза с ненарушенными молекулами низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений.

Биологическая стадия длится от 1 с до многих лет; происходят нарушения биологической организации на субклеточном и клеточном уровнях (изменение структуры биологических мембран, изменение активности и функций ферментов, нарушение обмена веществ, появление хромосомных аберраций); нарушения на уровне тканей и органов; нарушения соматические и генетические на уровне облученного организма и (или) последующих поколений. При больших дозах ионизирующего излучения нарушения в метаболизме и биоструктурах клетки могут быть настолько значительными, что клетка погибает. Изменения на клеточном уровне, гибель клеток приводят к нарушениям функций и жизнедеятельности других клеток, тканей, отдельных органов и организма в целом.

Поглощение энергии излучения на первой стадии радиобиологического процесса как бы «зажигает» цепную реакцию физико-химических и биологических изменений в организме. Очевидно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем большерадиобиологический эффект.

При малых дозах излучения существенную роль играет микрораспределение поглощенной энергии на молекулярном и клеточном уровнях, которое изучает микро дозиметрия.

Величина конкретного радиобиологического эффекта зависит не только от поглощенной дозы, но и от мощности дозы, вида и энергии излучения, размеров облучаемой поверхности, относительной радиочувствительности облучаемых органов и тканей, индивидуальных особенностей живого организма и других факторов. Наиболее распространенные радиобиологические эффекты, возникающие при облучении людей, представлены в таблице 15.

Таблица 15

Дата добавления: 2014-11-06