Делириогены 3 страница

Глава 14. ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ СВОЙСТВА

Таблица 61

Классификация нейтронов в зависимости от энергии

Название

Тепловые

Медленные

Промежуточные

Быстрые

Очень больших энергий

Сверхбыстрые (релятивистские)

Энергия частицы

<0,1 эВ 0,1-500,0 эВ 0,5-100,0 кэВ 0,1-10,0 МэВ 10-1000 МэВ > ЮООМэВ

Большинство нейтронов, образующихся при взрывах атомных бое-припасов, относится к быстрым нейтронам, а при взрывах водородных боеприпасов — к нейтронам очень больших энергий.

Так как нейтроны не имеют заряда, они не оказывают непосредствен-ного влияния на электронную оболочку атомов, взаимодействуя только с ядрами. Сталкиваясь с ядрами, нейтроны либо отталкиваются от них (рассеяние), либо поглощаются ими (участие в ядерных перестройках). Ниже раскрывается содержание процессов взаимодействия нейтронов с атомами вещества.

Упругоерассеяние. При столкновении с ядрами углерода, азота, кисло-рода, фосфора нейтроны теряют 10-15%, а при столкновении с ядрами водорода — до 2/3 своей энергии. Потерянная нейтронами энергия пере-дается «ядрам отдачи» — положительно заряженным частицам, имеющим высокую ионизирующую способность. Упругое рассеяние — основной путь потери энергии нейтронами, возникающими при атомных и водо-родных взрывах.

Неупругое рассеяние. В этом случае часть энергии расходуется нейтро-нами на возбуждение (разновидность колебательного движения) ядер-мишеней. В исходное состояние ядра возвращаются испуская фотоны у-излучения.

Ядерные переспгройки. При поглощении ядрами нейтронов происходит выброс протонов, сс-частиц, у-квантов, возникают искусственные радио-активные изотопы (это явление называется наведенной активностъю).

Образующиеся при взаимодействии нейтронов с веществом ускорен-ные заряженные частицы — ядра отдачи — вносят основной вклад в иони-зацию и возбуждение атомов вещества. Поэтому нейтроны, так же как рентгеновы и у-лучи, называют косвенно ионизирующим излучением.

Проникающая способностъ нейтронов несколько меньше, чем у у-из-лучения, но существенно больше, чем у ускоренных заряженных частиц. При ядерных и водородных взрывах нейтронный поток распространяется на сотни метров, легко проникая сквозь стальную броню и железобетон. Знергия нейтронов наиболее эффективно передается ядрам легких ато-м°в. Поэтому вещества, богатые атомами водорода, бериллия, углерода, Находят применение в экранировании от нейтронного излучения. Тяже-

II. РАДИОБИОЛОГИЯ

яые металлы, плохо задерживающие нейтроны, могут применяться для ослабления вторичного у-излучения, возникающего в легких материалах в результате неупругого рассеяния нейтронов и ядерных перестроек.

Ускоренные заряженные частицы — это перемещающиеся в простран-стве источники электрического поля (поток электронов — р-частиц, протонов, ядер атома гелия — а-частиц). Естественными источниками ускоренных заряженных частиц являются некоторые из природных ра-циоизотопов. К искусственным источникам относятся искусственные радиоизотопы и ускорители заряженных частиц.

При прохождении через вещество заряженные частицы могут взаимо-аействовать с его атомами. Ниже раскрываются формы этого взаимодей-гтвия.

Упругое рассеяние — изменение траектории заряженной частицы в ре-зультате отталкивания от атомных ядер без потери энергии. Чем меньше масса частицы, тем больше ее отклонение от прямого направления. Поэ-гому траектории р-частиц в веществе изломаны, а протонов и а-частиц — практически прямые.

Неупругое торможение. Электрон при прохождении вблизи атомного вдра теряет скорость и энергию. При этом может испускаться фотон тор-УГОЗНОГО излучения, летящий в том же направлении, что и электрон.

Ионизация и возбуждение атомов в результате взаимодействия частицы: их электронными оболочками — основной путь потери энергии уско-ренных заряженных частиц в веществе. Под действием их электрического гтоля происходит возмущение электронных оболочек атомов с переходом гтоследних в возбужденное или ионизированное состояние. Способность ускоренных заряженных частиц непосредственно взаимодействовать с электронными оболочками атомов позволила определить их как первич-но ионизирующие излучения.

Проникающая способностъ ускоренных заряженных частиц, как прави-но, невелика. Она прямо пропорциональна энергии, массе и квадрату скорости частицы. Напротив^ связь проникающей способности с абсо-пютной величиной заряда частиц является отрицательной. Пробег р-час-гиц в воздухе составляет десятки сантиметров, а а-частиц — миллиметры. Одежда надежно защищает человека от воздействия этих излучений изв-не. Однако поступлекие их источников внутрь организма является опас-ным, поскольку пробег а- или р-частиц в тканях превышает размеры кле-гок, что создает условия для воздействия излучения на чувствительные к нему субклеточные структуры.

5. Плотноионизргрующие и редкоионизирующие излучения

Первичные изменения атомов и молекул сводятся к ионизации или воз-буждению и качественно не зависят от вида действующего на них ИИ. Однако при одном и том же количестве энергии, поглощенной единицеЮ

Глава 14. ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ СВОЙСТВА

массы вещества, микропространственное распределение этой энергии в облученном объеме различно. Это различие определяется линейной пере-дачей энергии (ЛПЭ) — количеством энергии, передаваемой частицей ве-шеству в среднем на единицу длины пройденного в нем пути:

ЛПЭ = ДЕ/Ах, где Е — энергия частицы (эВ); х — путь частицы (мкм).

ЛПЭ зависит от вида ИИ и плотности вешества. Значения этого по-казателя, приводимые в справочных таблицах, обычно соответствуют величине ЛПЭ конкретного ИИ в воде. ЛПЭ электромагнитных ИИ и нейтронов определяется величиной ЛПЭ первичных ионизирующих факторов (электронов и ядер отдачи, соответственно).

Зная величину ЛПЭ, можно определить среднее число ионов, образу-ющихся на единицу длины пути частицы ИИ. Для этого надо разделить величину ЛПЭ на величину энергии, необходимой для образования од-ной пары ионов (как отмечалось, эта величина составляет 34 эВ). Коли-чество пар ионов, образующихся в среднем на 1 мкм пути частицы ИИ в веществе, называется линейной шотностъю ионизации (ЛПИ).

В зависимости от величины ЛПЭ все ионизирующие излучения делят на редко- и плотноионизирующие (табл. 62).

Таблица 62

Редкоионизирующие и плотноионизирующие излучения

Критерий Ионизирующие излучения

редкоионизирующие плотноионизирующие

Величина ЛПЭ, КэВ/мкм Название ИИ Менее 10 Все электромагнитные ИИ; (3-излучение Более 10 Протоны, другие ядра отдачи; а-частицы; нейтроны

Редкоионизирующие излучения отличаются сравнительно высокой проникающей способностью, и в силу этого их энергия распределяется в объеме облучаемых тел более равномерно, чем в случае воздействия плот-ноионизирующих ИИ. Для микроскопических тел (по размерам сопоста-вимых с клетками) эта разница несущественна и различия в эффекте рав-ных по энергии количеств излучения определяются исключительно вели-чиной ЛПЭ. С величиной ЛПЭ прямо связана и относителъная биологиче-ская эффективность (ОБЭ) излучения в отношении микроскопических биообъектов.

При воздействии на вещество нейтронов образуются ядра отдачи, ве-личина ЛПЭ которых велика. Поэтому и нейтроны относят к плотноиони-зирующим ИИ. Вместе с тем нейтроны обладают и большой проникающей способностью; образующиеся при их действии плотноионизирующие час-тицы возникают на разной глубине в толще облучаемого объекта.

Часть 11. РАДИОБИОЛОГИЯ

Количественная оценка *::

..-.г»*0

ионизирующих излучении. ь Основы дозиметрии >

Выявление ИИ и количественная оценка уровня радиационных воздейст-вий называется дозиметрией. Для количественной характеристики уровня лучевого воздействия введено понятие дозы излучения. Применяются три основных вида дозы — экспозиционная, поглощенная и эквивалентная.

Экспозиционная доза (X) — мера количества ИИ, физическим смыс-лом которой является суммарный заряд ионов одного знака, образую-щихся при облучении воздуха в его единичной массе:

X = АО/Ат,

где ДО — суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образовавшихся в малом объе-ме пространства, Дт — масса воздуха в этом объеме.

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, делен-ный на килограмм (Кл/кг). Более часто, однако, применяется внесистем-ная единица экспозиционной дозы — рентген (Р), соответствующая об-разованию 2,1 • 109 пар ионов в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях. 1Кл/кг = 3876 Р; 1Р = 2,58 • 1(Г4 Кл/кг.

Изменения, вызываемые излучением в воздухе и в других средах, ко-иичественно различны. Это связано с разным количеством энергии, пе-редаваемой излучением одинаковым по массе количествам разных ве-ществ. Учесть этот фактор можно выражая количество ИИ в единицах пюглощенной дозы (В). Физический смысл поглощенной дозы — количе-:тво энергии, передаваемой излучением единичной массе вещества:

0 = ДЕ/Дт,

-де ДЕ •

энергия излучения, поглощенная малой массой вещества Дт.

В системе СИ поглощенную дозу выражают в греях (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг. Часто пользуются внесистемной единицей поглощенной дозы — эад (аббревиатура «гсиИаПоп аЪхогЪес! <Лозе»). Рад равен сантигрею (1 рад = 10-2 Гр).

Непосредственно измерить биологически значимые величины погло-денных доз не всегда возможно из-за незначительности соответствую-дей им энергии. Так, при общем облучении человека массой 76 кг в шертельной дозе 4 Гр его телу сообщается энергия 305 Дж. Ее достаточно тишь для нагревания тела на 0,ООГ С. Поэтому непосредственно измеря-;тся, как правило, экспозиционная доза ИИ, а поглощенная доза рассчи-гывается с учетом свойств облучаемой среды. В воздухе 1 рентген соот-зетствует 0,89 рад, а в тканях организма в среднем 0,95 рад.

Эквивалентная доза. Различные ИИ вызывают в биосистемах количе-лъенно различные эффекты даже при одинаковой поглощенной дозе. Это связано, главным образом, с такими характеристиками ИИ, как ЛПЭ

Глава 14. ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ СВОЙСТВА

и коэффициент ослабления ц. Для малоразмерных биологических объек-тов (например, для макромолекул, клеточных органелл и клеток) болыпе-му значению ЛПЭ воздействующего на них излучения соответствует большее число актов ионизации и возбуждения, возникающих в пределах конкретного биообъекта. Соответственно, большим оказывается и по-вреждающий эффект плотноионизирующих излучений в отношении кле-ток и субклеточных структур. Данное различие выражается величиной ОБЭ. Для рентгеновского и у-излучения ее принимают равной 1, а для каждого из остальных ИИ значение ОБЭ рассчитывают как отношение равноэффективных поглощенных доз рентгеновского и рассматриваемо-го ИИ. Значения ОБЭ для некоторых видов ИИ представлены в табл. 63.

Таблица 63

Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений для клеток

Ионизирующее излучение

Рентгеновское, у- и р-излучение

Нейтроны медленные

Нейтроны быстрые и очень болыиих энергий

а-излучение

Величина ОБЭ

Эквивалентная доза (Н) позволяет учесть различия биологической ак-тивности ИИ:

Н = ОЮБЭ, где 0 — поглощенная доза ИИ в данной точке биообъекта.

В системе СИ единицей эквивалентной дозы служит зиверт (Зв), а внесистемной единицей является бэр (аббревиатура «биологический экви-волешп рада»). 1 Зв = 100 бэр.

Приборы, предназначенные для измерения дозы облучения объекта внешним источником, называются измерителями дозы (дозиметрами).

Мощность дозы излучения (уровень радиации). Этот показатель харак-теризует интенсивность лучевого воздействия. Мощность дозы понимают как дозу (экспозиционную, поглощенную или эквивалентную), регист-рируемую за единицу времени. В системе СИ мощность экспозиционной Дозы выражают в Кл/(кг • с), т. е. А/кг. Весьма часто пользуются внесис-темной единицей мощности дозы — Р/ч и ее производными (мР/ч, мкР/ч). Единицами мощности поглошенной дозы служат Гр/с, рад/с и их производные. При длительных воздействиях недифференцированных по-токов ИИ используют внесистемные единицы мощности эквивалентной Дозы — Зв/год и бэр/год.

В зависимости от величины мощности дозы различают кратковремен-пролонгированное и хроническое облучение. Кратковременным облуче-ние считается при мощности дозы свыше 0,02 Гр/Мин. Непрерывное ра-Диационное воздействие в течение нескольких месяцев или лет называют

ЧЗСТЬ II. РАДИОБИОПОГИЯ

^И'

хроническим, а пролонгированное облучение занимает промежуточное положение между первыми двумя. В случае облучения организма челове-ка, если не менее 80% всей дозы регистрируются не более чем за 4 сут, об-лучение называется однократным.

В зависимости от распределения дозы во времени различают непре-рывное и фракционированное облучение. Если доза ИИ разделена на части (фракции), чередующиеся с интервалами времени, в течение которых об-лучения не происходит, облучение называют фракционированным. Если эти интервалы меньше суток, то по результатам действия на человека фракционированное облучение приближается к непрерывному.

Значение мощности дозы излучения состоит в том, что при равной дозе облучения радиобиологические эффекты выражены тем сильнее, чем больше мощность дозы излучения. Основные дозиметрические вели-чины и единицы их измерения представлены в табл. 64.

Габлоца 64 Основные дозиметрические величины и единицы их измерения

Дозиметрическая величина Единица, ее наименование, обозначение Соотношение единиц

внесистемная СИ

Экспозиционная доза Рентген (Р) Кулон на килограмм (Кл/кг) 1 Кл/кг = 3876 Р

Мощность экспозиционной дозы Рентген в час (Р/ч) Ампер на килограмм (А/кг) 1 А/кг= 1,4'107Р/ч

Поглощенная доза Рад (рад) Грей (Гр) 1 Гр = 1 00 рад

Мощность поглощенной дозы Рад в час (рад/ч) Грей в секунду (Гр/с) 1 Гр/с = 3,6-1 05рад/ч ч

Эквивалентная доза Бэр (бэр) Зиверт (Зв) 1 Зв = 100 бэр

Мощность эквивалентной дозы Бэр в год (бэр/год); зиверт в год (Зв/год) Зиверт в секунду (Зв/с) 1 Зв/с = 3,15'109бэр/гоД •')

Приборы, предназначенные для измерения мощности дозы облуче-ния объекта из внешнего источника, называются измерителями мощности дозы (рентгенметрами).

• Г'Л

Основные источники ''•'"'?

!и. * 'Ч^

ионизируклцих излучений г

По происхождению источники ИИ подразделяются на естественные и искусственные. В промышленно развитых странах от естественных источ-ников население получает около 2/3 суммарной дозы облучения. Меди-цинские процедуры (лучевая диагностика и лучевая терапия) обусловли-вают около трети этой дозы, а вклад в нее атомной энергетики, других мирных форм применения источников ИИ и испытаний ядерного ору-жия пренебрежимо мал (рис. 64).

Глава 14. ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ СВОЙСТВА

Профессиональное облучение (0,06%)

Атомная энергетика (0,006%)

Испытания ядерного оружия (0,3%)

Облучение в медицинских целях (29%)

Естественный радиационный фон (70%)

Рис. 64. Вклад основных источников ионизирующих излучений в облучение населения промышленно развитых стран

Совокупность потоков ИИ, происходяших из естественных источни-ков, называется природным радиационным фоном Земли. Согласно со-временным представлениям, последний играет важную роль в качестве движущей силы изменчивости биологических видов, а также одного из факторов поддержания неспецифической резистентности организма.

Извне на организм воздействует в основном у-излучение, источником которого преимущественно являются радиоактивные вещества, присут-ствующие в земной коре. В каменных зданиях интенсивность внешнего у-облучения в несколько раз ниже, чем на открытой местности, что объяс-няется экранирующими свойствами конструкционных материалов. Ис-пользуя специальные приемы экранирования, удается практически пол-ностью устранить внешнее у-облучение организма. По мере увеличения высоты над поверхностью моря роль земных источников внешнего облу-чения уменылается. При этом возрастает космическая составляющая природного радиационного фона.

Большинство естественных источников ИИ таковы, что избежать их излучения невозможно: это радиоактивные вещества, входящие в состав организма. Их вклад в суммарную дозу от естественных источников со-ставляет около 2/3.

Искусственные (техногенные) источники ИИ включают в себя рент-геновские трубки, ускорители заряженных частиц, а также устройства, содержащие радионуклиды. Последняя группа подразделяется на откры-тые (имеющие непосредственный контакт с атмосферой) и закрытые (заключенные в герметичную оболочку) источники ИИ. Как правило, за-крытые источники ИИ используют с целью внешнего лучевого воздейст-вия на объекты. Они являются конструктивными элементами у-терапев-

ЧЗСТЬ I!. РАДИОБИОПОГИЯ

тических установок, дефектоскопов, атомных реакторов, а также некото-рых дозиметрических и радиометрических приборов.

Источниками слабого рентгеновского излучения могут служить ра-диолампы и электронно-лучевые трубки, широко представленные в про-изводственной и бытовой технике. Однако в штатных условиях эксплуа-тации интенсивность лучевого воздействия на человека со стороны этих устройств не выходит за основные дозовые пределы, регламентируемые нормами радиационной безопасности.

Основной вклад в дозу, получаемую человеком от искусственных ис-точников ИИ, в настоящее время вносят лечебные и диагностические процедуры. Лучевая нагрузка при некоторых из них указана в табл. 65. В экономически развитых странах дозы облучения населения с медицин-скими целями втрое выше, чем в мире в среднем.

Таблица 65

Ориентировочные значения поглощенной дозы излучения при некоторых медицинских процедурах

Медицинская процедура

Рентгенография грудной клетки Флюорография грудной клетки Рентгеноскопия грудной клетки Рентгеноскопия брюшной полости Лечение злокачественных опухолей

Доза излучения, сГр

1 5

5-10

10-20

2000-10000

Источники ИИ, наиболее актуалъные в военное время. В случае приме-нения ядерного оружия или крупномасштабных аварий на объектах ядер-ной энергетики ожидается многократное возрастание интенсивности лу-чевых воздействий на организм. Основными радиационными факторами ядерного взрыва являются проникающая радиация и радиоактивное зара-жение местности (РЗМ).

: V}'

15. РАДИОНУКЛИДЫ КАК ИСТОЧНИК РАДИАЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ

Радиоактивность. Параметры радиоактивного распада

Свойство самопроизвольного испускания некоторыми элементами ИИ называется радиоактивностью. Радиоактивные свойства впервые обнару-жены А. Беккерелем у урана в 1896 г. После того как в 1934 г. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность, были не только получены радиоактивные изотопы всех без исключения элемен-тов, но и заполнены свободные до того времени клетки в периодической системе Менделеева. В 40-х гг. XX в. удалось получить элементы с атом-ными номерами, превышающими 92 («трансурановые элементы»). Ра-диоактивность присуща также и нейтронам: за 1 1 мин один из двух сво-бодных нейтронов превращается в протон, испуская при этом электрон.

Установлено, что источником ИИ, испускаемых радиоизотопами, служат внутриядерные перестройки, сопровождающиеся распадом атом-ного ядра и образованием нового химического элемента. Химические элементы, имеющие атомные ядра, подверженные самопроизвольному радиоактивному распаду, получили название радионуклидов.

Радиоактивный распад вызывает непрерывное уменьшение числа ато-мов радиоактивного элемента. Интервал времени, в течение которого распадается половина атомов радионуклида, называется периодом полу-распада. Зная эту величину, можно рассчитать число нераспавшихся ато-мов радионуклида в любой момент времени I:

где N — число атомов в момент I; М0 — начальное число атомов; Т — период полураспада.

Период полураспада является одной из основных характеристик ра-диоактивного вещества, поскольку его величина строго постоянна и не зависит от условий внешней среды. Если период полураспада измеряется секундами — часами, говорят о короткоживущих радионуклидах, если го-

^Зак. 4691 __„

Часть Н- РАДИОБИОЛОГИЯ

дами — о долгоживущих радионуклидах, Период полураспада основного природного изотопа урана — 23811 — составляет 4,5 млрд лет. Медицин-ское значение скорости радиоактивного распада состоит в том, что при равном количестве радиоактивных веществ, поступивших в организм или загрязнивших кожные покровы, более длительное облучение (а следова-тельно, и более высокую дозу облучения) обусловит то из них, которое содержит радионуклид с большим периодом полураспада.

По характеру испускаемых ИИ радионуклиды делят на а- и $-излуча-тели. Наряду с этими корпускулами, некоторые радионуклиды излучают также у-кванты. Характер излучения весьма важен для обнаружения ра-дионуклидов во внешней среде и в организме. у-Лучи легко проникают наружу из толщи тел, содержащих радиоактивные вещества. Поэтому на-личие у-составляющей ИИ радионуклидов способствует их выявлению и измерению их количества. 4

Количество радиоактивных

Д* * '

веществ. Радиометрия 'V

Выражать количество радиоактивных веществ в традиционных единицах (массы, веса или объема) неудобно из-за незначительности этих величин для биологически значимых количеств радионуклидов, а также из-за того, что последние, как правило, находятся в смеси с нерадиоактивными веществами и друг с другом. Поэтому критерием оценки количества ра-диоактивных веществ служит их радиоактивность (активность), т. е. спо-собность к испусканию ИИ. В системе СИ за единйцу радиоактивности принят 1 распад в секунду (беккерель, Бк), а традиционной единицей служит кюри (Ки). Активность, отнесенная к единице объема или едини-це массы зараженного радионуклидами вещества, называется удельной активностью. Активность, отнесенная к единице площади зараженной радионуклидами поверхности, называется плотностью поверхностного радиоактивного зараженш. Единицы радиоактивности и производные от них представлены в табл. 66.

Выявление радиоактивных веществ и количественная оценка их содер-жания в различных объектах и на поверхностях называется радиометрией. В связи с тем что радиоактивные вещества определяются по испускаемым ими ИИ, для радиометрических исследований могут применяться некото-рые дозиметрические приборы, в частности измерители мощности дозы у-излучения.

Активность — главный параметр, определяющий дозу облучения тка-ней, а следовательно, и повреждающий эффект радионуклидов при по-ступлении в организм и при наружном радиоактивном заражении тела. Вместе с тем, опасность радионуклидов зависит от агрегатного состояния и других физических свойств (адгезивности, липофильноста) содержа-щих их радиоактивных веществ, а также от характера поступления, рас-пределения и выведения радионуклидов из организма.

Глава 15.

Габлица 66

Единицы измерения количества радиоактивных веществ

Показатели количества РВ Единица, ее наименование, обозначение Соотношение единиц

внесистемная СИ

Активность Удельная активность Плотность поверхностного радиоактивного заражения Кюри (Ки) Ки/кг; Ки/м3 Ки/см2; Ки/м2; Ки/км2; распад/(мин«см2) Беккерель (Бк) Бк/кг; Бк/м3 Бк/м2 1 Ки = 3,7'1010Бк

Источники радионуклидов Радионуклиды в природе и народном хозяйстве

радиону!<лиды

Ранее отмечалась роль радионуклидов как источника естественного радиационного фона. Его земная составляющая включает в себя внешнее и внутреннее облучение от радионуклидов, присутствующих в земной коре и атмосфере.

Внешнее облучение организма на уровне моря обусловлено, в основ-нбм, у-излучением радионуклидов уранового ряда, присутствующих в грунте и строительных материалах (рис. 65).

Помимо семейства 23811, в природе существуют еще два радиоактив-ных семейства — тория (232ТЪ) и редкого изотопа урана — 23511. Разуме-ется, мощность дозы внешнего облучения зависит от концентраций ра-дионуклидов в том или ином участке земной коры. В местах прожива-ния основной массы населения они примерно одного порядка. Однако есть и такие места, где содержание природных изотопов урана значите-льно выше. В Бразилии, в 200 км к северу от Сан-Паулу, есть небольшая возвышенность, где уровень радиации в 800 раз превосходит средний и достигает 250 мЗв в год. Чуть менылие значения (175 мЗв в год) регист-рируются на пляжах морского курорта Гуарапаи, также расположенного в Бразилии. Известны и другие места с многократно повышенным уров-нем радиации — в Индии, во Франции, Нигерии, на Мадагаскаре. По дан-ньщ Научного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН), средняя доза внешнего облучения, которую человек получает от земных источников ИИ естественного происхождения, составляет при-мерно 350 мкЗв в год.

|ЗСТЬ II. РАДИОБИОЛОГИЯ

Химическии 1 симвоп элвмента

Ра

Ас

Рг

А1

Ро

РЬ

Т1

238 А

Рис. 65. Урановый ряд радионуклидов

А — массовое число ядра; 2. — порядковый номер элемента в таблице Менделеева;

кружки — радиоактивные изотопы; РЬ — устойчивый изотоп; жирные наклонные стрелки — а-распад; тонкие вертикальные стрелки — (3-распад

Внутреннее облучение организма обусловливают преимущественно радиоизотопы, происходящие из земной коры (37К, 23811 и радионуклиды уранового ряда). Включение в состав организма (инкорпорация) радио-нуклидов происходит в основном за счет их поступления с пищей. Поэто-му интенсивность внутреннего облучения зависит от состава почв и ха-рактера питания населения. Так, например, десятки тысяч людей на Крайнем Севере питаются в основном мясом северного оленя, в котором в высокой концентрации присутствуют изотопы уранового ряда — 210Ро и 206РЬ. Они попадают в организм оленей зимой, когда единственным ис-точником корма животных служат лишайники, накапливающие оба ра-дионуклида. Дозы внутреннего облучения от 210Ро и 206РЬ при этом в 35 раз превышают средний уровень. А в Западной Австралии, на почвах с повышенной концентрацией 238Т_], облучение, обусловленное этим ра-дионуклидом, в 75 раз превосходит средний уровень у аборигенов, пита-ющихся мясом и требухой овец и кенгуру.

Радионуклидом уранового ряда, проникающим в организм ингаляци-онным путем, является радон (222Кп). Этот инертный газ высвобождается из почвы и строительных материалов, накапливаясь в закрытых непро-ветриваемых помещениях. Воздействуя на бронхиальный эпителий а- и у-излучением, радон и радиоактивные продукты его распада оказывакэт канцерогенный эффект. Задолго до открытия радона вызываемое этим радионуклидом заболевание (позже идентифицированное как рак лег-

•

ких) наблюдал у работников плохо вентилируемых шахт Парацельс, в 1567 г. описавший его в трактате «Шег (11е ВещзиЫ шк! апёеге Вег§1сгап1се-

Вклад в дозу внутреннего облучения радионуклидов «космического» происхождения, т. е. образующихся в земной атмосфере под влиянием космического излучения, существенно меньше. Содержание в тканях жи-вого организма одного из них — 14С — отличается постоянством, но по-сле смерти, вследствие радиоактивного распада, экспоненциально сни-жается. Это служит основой для радиоуглеродного метода определения возраста палеонтологических находок.

Техногенные нсточники радионуклидов

В процессе хозяйственной деятельности человека возникает необхо-димость концентрировать радионуклиды, находящиеся в природном сы-рье (этот процесс называется обогащением), и накапливать их болыпие количества в ограниченных объемах. Некоторая часть радиоактивных изотопов, используемых в народном хозяйстве и научных исследованиях, никогда не встречается в естественных условиях. В отличие от естествен-но-радиоактивных веществ, встречающихся в природных минералах, ис-кусственно-радиоактивные вещества образуются в ходе ядерных реакций при целенаправленной бомбардировке природных изотопов нейтронами или тяжелыми ускоренными заряженными частицами.

К техногенным объектам, содержащим радиоактивные вещества, от-носятся атомные энергетические установки, атомные исследовательские реакторы, объекты радиохимического производства, а также боевые час-ти ядерного оружия. Кроме того, радиоактивные вещества широко при-меняются в практике лучевой диагностики (радиография), лучевой тера-пии (внешнее, внутреннее облучение), при у-дефектоскопии промыш-ленных изделий, при изготовлении постоянно светящихся (люминесцен-тных) красок. Радионуклиды служат весьма ценным средством научных исследований. Так, радиоизотопные методы применяются для изучения метаболизма у человека, животных и растений. В среднем, доза облуче-ния организма человека от радиоактивных изотопов техногенного проис-хождения на порядок меныле, чем от природных.

Роль радионуклидов техногенного происхождения как источника об-лучения организма существенно возрастает при радиационных авариях и применении ядерного оружия.

Дата добавления: 2014-12-27