О вреде и пользе радиации
Атомная радиация (ионизирующее излучение) характеризуется потоками частиц (альфа-частицы, электроны, нейтроны, протоны, тяжелые ионы) и электромагнитными лучами (рентгеновское и гамма излучения), которые образуются во время ядерных реакций и при радиоактивном распаде.
Содержание:
- Как взаимодействует радиация с материей?
- Материя и радиация
- Радиация vs. Живые организмы
- Почему различные виды радиации причиняют вред неодинаковой величины живым организмам?
- Вред или польза радиации?
- Малые дозы радиации — что может случиться?
- В чем тайна этого явления?
Как взаимодействует радиация с материей?
Материя и радиация
Эти лучи и частицы во время прохождения через материю (разные атомы и молекулы) продуцируют местную возбуждению и даже ионизацию. Как понять этот факт? Возбуждение атома — это такое атомное состояние, при котором электроны отдаляются от ядра, становясь более «независимые». Переходя в возбужденное состояние, уменьшается сила притяжения (электростатическая сила) между электронами и ядром. Атомная модель очень похожа на планетарную модель, а чтоб вам лучше понять структуру атома, вообразите себе Солнечную Систему. Возбуждённое состояние атома можно вообразить как движение Земли к позиции Плутона.
Радиация vs. Живые организмы
Говоря о живом мире, о биологической материи, возбуждение атомов и молекул может вызвать большие проблемы, нарушая важные биохимические процессы. Если энергия радиации, которая проходит через живые клетки такая большая что вызывает ионизацию атомов, то, скорее всего клетки умирают. Ионизация отличается от простого возбуждения электронов тем, что они отрываются совсем от атомного ядра и мигрируют свободно по всему веществу. В свою очередь электроны, которые образуются во время ионизации, в зависимости от приобретённой энергии могут вызвать другие ионизации и возбуждения.
Всякая модификация в облучаемом объекте по причине ионизирующего излучения, называется радиационно-индуцированным эффектом. Не все радиационно-индуцированные эффекты вредны для здоровья, есть и положительные свойства излучений. Негативные воздействия радиации замечаются, при лучевом поражении организма, из-за больших доз ионизирующего излучения. Всё-таки радиация не имеет аналогов в идентификации и лечения некоторых болезней.
Для того чтобы защититься от негативного эффекта радиации, и в то же время использовать её для добрых целей, надо очень хорошо знать радиационно-индуцированные эффекты. Они и сегодня не до конца изучены. Во многих странах, исследования в этой области продолжаются, захватывая специалистов разных сфер деятельности как: радиобиологов, физиков, биохимиков, генетиков. Трудности познания этих процессов заключаются в том что процесс взаимодействия радиации с живыми клетками имеет несколько этапов сложности.
Чтобы лучше понять какие процессы происходят во время излучения живых клеток, нужно внимательнее изучить, что случается во время взаимодействия радиации с «простым» веществом (минералы, камни, растворы). Это — очень трудная задача, которой занимались даже и Э. Резерфорд, Э. Ферми, Н. Бор, Г. Бете (Нобелевские лауреаты). Хотя им не удалось понять полностью механизмы взаимодействия радиационных излучений с веществом, они были первыми пионерами этой сферы.
Структура живой материи так сложна, что с трудом удаётся анализировать и моделировать воздействие радиации на живые ткани. Задача не из простых при опытах на живое вещество, потому что оно более сложна в сравнении с неживым веществом.
Интересно, что излучения воздействуя на ту же живую систему, могут спровоцировать разные эффекты, таким образом, при множестве квантов излучения, образуется сумма разных эффектов. Радиация может разрушить структуру нуклеиновых кислот (РНК и ДНК), дегенерировать структуру хромосом, нарушить нормальные процессы деления клеток, и остановить полностью жизнедеятельность клеток. Что интересно, эти негативные процессы проявляются вместе или по отдельности на клеточном уровне. Ожидать какие-то определённые изменения в определённом месте очень трудная задача. Ионизирующее излучение при прохождении через живой материал может быть источником одних процессов, а может других. Замечаются разрушения структуры белков при запускании первичных физических процессов как ионизация и возбуждение атомов.
Очень интересен тот факт что эффект разных радиаций не один и тот же, даже при одинаковой дозе. Конечно, первые физические процессы, которые происходят в живом материале на уровне атомов почти тот же, но в зависимости от энергии частиц и квантов, наблюдаемый разный. При одинаковой дозе, нейтроны в 10 раз вреднее для организма, чем гамма-лучи. Чтоб можно было сопоставлять разные виды излучения (электроны, нейтроны, рентгеновские и гамма-лучи), учёные додумались ввести величину, которая называется относительная биологическая эффективности излучения (ОБЭ). С помощью этой величиной можно сравнить эффект излучения в сравнении с образцом. Таким образом, можно узнать, сколько энергии определённой радиации нужно, чтоб был одинаковый радиационно-индуцированный эффект. Как образец используется рентгеновское излучение определенной энергии.
Почему различные виды радиации причиняют вред неодинаковой величины живым организмам?
Объяснение этого явления в физике прохождения радиации через вещество. Есть очень большие различия в процессах взаимодействия между веществом и элементарными частицами или электромагнитными квантами. Можно даже сказать что электромагнитные лучи «менее вредны» чем другие виды радиации, потому что они провоцируют только возбуждения атомов или в худшем случае — ионизацию, но при этом не меняя состав самого ядра. Облучение «другими видами радиации», например нейтронами, ведёт к более сложным последствиям, как например изменения ядерного состава, причиняя возможные ядерные реакции в самом живом организме! Нейтроны могут выбивать протоны из ядер атомов даже сложных структур биологических макромолекул. Как последствие этого, выбитые частицы, таким образом, провоцируют дополнительную ионизацию живой ткани. В излученном сегменте живой ткани начинают происходить так много биохимических реакции, что в финале ведёт к радиационно-индуцированному эффекту. Как вы уже поняли тут без понятий физики и биологии не разобраться. Наука которое изучает эти процессы в живом организме называется микродозиметрия.
Вред или польза радиации?
При повышенных дозах излучении, люди не выдерживают и заболевают, страдают и умирают. Учёных волнует и другой аспект этой проблематики: какой будет эффект при нулевых дозах радиации на организм? Польза или вред? Говорят что при экспериментах на подопытных животных, у этих понижался иммунитет, и вскоре умирали.
На нашей планете радиоактивность это нормальное явление и мы без этого жить не можем. Да, большие дозы влияют пагубно на наше здоровье, ну а слабые? Что может быть с нашим здоровьем от таких излучений?
Малые дозы радиации — что может случиться?
А случится, может многое… В первых, это радиация переходит к вам как «бонус» к фоновой радиации, а во вторых под воздействием излучения накапливаются в крови и во внутренних органах тяжелые металлы как марганец, кадмий, свинец, ртуть. Из-за облучения даже при малых дозах, человек стареет быстрее.
Проводились эксперименты по установлению продолжительности жизни во время проникновения в организм низких доз солей тяжелых металлов и радиации и было обнаружено что в зависимости от типа солей и эффект радиации изменялся. Например, соли железа, цинка и ртути при излучении гамма-лучами, уменьшали вредный эффект даже при увеличении облучения! Но этот феномен замечается только в определённом диапазоне.
В чем тайна этого явления?
Начало эксперимента обычное: увеличивая дозу облучения, растёт и радиационно-индуцированный эффект. Но очень интересен тот факт что потом, когда доза возрастает до определённой величины, организм начинает защищаться. В место того чтобы продолжительность жизни таким образом уменьшалось, она возрастает и может дойти до тех параметрах как при малых доз излучения.
Этот механизм защиты не новость ни для кого и происходит в живой природе почти везде. Для того чтоб организм не пострадал существенно от действия радиоактивности, необходимо «включить» защиту организма. А включают её даже малые дозы.
Также исследования показали что при наличии солей цинка, железа и ртути, эффект облучения возрастал. Тяжёлые металлы помогают активировать защиту организма, а так они действуют отрицательно на организм. Так что если вы собираетесь пройти рентгеновскую обследование, ни в коем случае не пейте перед этим воду с высоким содержанием ионов железа…
Как же нам защитится от действия тяжелых металлов и что надо делать, чтоб они не попали нам в пищу? Есть стандартные методы защиты от них: употреблять продукты с очень низким содержанием тяжелых металлов, а если они попадают в организм, тогда можно принимать продукты которые связывают их. Связочным действием обладают молоко и кисель. Недаром молоко дают за вредность! Эти средства очень хорошо связывают такие элементы как свинец и ртуть, но они могут связывать также такие полезные элементы как кальций и магний.
Для того чтоб в организм проникало меньше тяжелых металлов, надо употреблять полезные ионы-конкуренты. В Санкт-Петербурге, например, вода отличается «мягкостью», а это означает что в ней мало кальция. Для того чтоб вывести тяжелые металлы из организма надо вводить необходимое количество ионов кальция. Вот незадача! Как это сделать, если нормальная вода содержит мало кальция? Надо пить минеральную воду, где много кальция и магния. Они уменьшают содержание ионов свинца, ртути и других металлов в почках, так что улучшается и кроветворение.
Ионизация, которая получается в результате излучения, взаимодействуя с живыми тканями, генерирует свободные радикалы. Эти радикалы опасны тем, что разрушают важные макромолекулы как белки и нуклеиновые кислоты. Так что не избежать массовую гибель клеток и возрастает риск возникновения раковых опухолей и могут произойти мутации. Особенно опасны излучения для активно делящиеся клеток (стволовые, эпителиальные и эмбриональные).
В зависимости от дозы излучения и наблюдаемые радиобиологические эффекты другие. Интересно что лучевая болезнь возникает при дозе радиации 1-2 Зв (зиверт — единица эквивалентной дозы). Если увеличить дозу излучения то негативные последствия будут проявлятся чаще. Иногда проявления облучения могут проявлятся за долго после облучения (рак), и даже после многих поколений (мутации).
Поделиться ссылкой:
После масштабных техногенных катастроф 20-го века опасность ионизирующего излучения стала предметом страха для многих людей. Однако и в обычной жизни мы сталкиваемся с влиянием радиации. Последствия облучения зависят от многих факторов, и, если доза достаточно высока, они могут быть очень опасны. Впрочем, современная медицина знает, как минимизировать риск для здоровья. О способах реабилитации после облучения расскажем в этой статье.
Виды облучения, которым может подвергнуться организм
Ионизирующее излучение («радиация», как говорят в быту) в норме всегда окружает нас. Его источники есть в космосе и в земной коре. Промышленная деятельность изменила природный радиационный фон — «благодаря» работе атомных электростанций, ТЭЦ, заводов по переработке ядерных отходов излучение стало выше.
Нормальный, безопасный для здоровья радиационный фон составляет 0,1-0,2 мкЗв/ч (зиверт — современная единица измерения поступившей в организм радиации). Значения до 0,6 мкЗв/ч считаются допустимым облучением. Более высокие показатели радиации несут прямую угрозу здоровью людей — при условии, что они действуют постоянно, а не в разовой дозе.
[1]
В повседневной жизни мы не можем полностью защититься от ионизирующего излучения. Оно сопровождает нас повсюду — при контакте со стройматериалами, из которых построены здания, в процессе пользования бытовым газом, во время авиаперелетов. Уровень облучения определяется разными условиями — регионом проживания, профессиональной деятельностью и другими. Например, в некоторых областях радиационный фон выше из-за того, что в земной коре находится большое количество радиоактивных веществ. Люди, живущие поблизости от атомных электростанций и прочих объектов ядерного комплекса, а особенно работающие на таких предприятиях, сильнее подвергаются облучению.
Помимо естественных источников радиации, есть еще и искусственные. Чаще всего мы сталкиваемся с ними во время медицинского вмешательства. Рентгеновские методы исследования считаются безопасными: пациент получает очень малую дозу радиации.
Гораздо более сильное облучение происходит во время лучевой терапии, которая применяется чаще всего при лечении злокачественных опухолей. Самая распространенная схема — регулярное локальное воздействие разовыми дозами в 200-250 рад (2-2,5 Зв)
[2]
. Ионизирующее излучение в таких масштабах разрушает опухолевые клетки, но затрагивает и расположенные рядом здоровые ткани. При соблюдении правил лучевой терапии эти негативные эффекты сводятся к минимуму.
В зависимости от того, где находится источник, различают два типа облучения:
-
Внешнее
, когда радиация действует на организм снаружи. Его природным источником служат, например, лучи из космоса. Внешнему облучению искусственного происхождения человек подвергается во время рентгенодиагностики и лучевой терапии; -
Внутреннее
, когда излучение исходит из источника в самом организме. Радиоактивные вещества могут проникнуть через легкие с воздухом, через ЖКТ с пищей и водой, через поврежденную кожу. Их также используют при некоторых видах медицинских процедур (радиоизотопная диагностика). Попав в организм, радионуклиды продолжают действовать до момента полного распада или выведения.
Кроме того, виды облучения классифицируются по:
- типу ионизирующих частиц (-альфа, -бета, -гамма, рентгеновские и т. д.);
- продолжительности воздействия (острое — в течение минут или часов, пролонгированное — несколько дней или месяцев, хроническое — длящееся годами, но в малых дозах);
- площади поражения тела (местное, широкопольное, общее);
- смертельным последствиям, зависящим от дозы (сублетальное, летальное, сверхлетальное).
Состояние человека после облучения и возможные последствия для здоровья
При сильном кратковременном облучении или продолжительном воздействии не столь больших (но превышающих допустимые) доз радиации у людей формируется лучевая болезнь. Ее симптомы и отдаленные последствия разнообразны. Главное, от чего они зависят, — это доза облучения, полученная за определенный период времени. С этой позиции выделяют две формы болезни: острую и хроническую.
Острая лучевая болезнь
Это угрожающее жизни состояние возникает, когда организм в течение короткого времени подвергается равномерному воздействию внешнего ионизирующего излучения в дозе более 1 Зв.
[3]
Есть несколько форм болезни. Какая именно из них разовьется, зависит от степени облучения. Мы будем говорить только о костномозговой форме, которая возникает под действием дозы 1-6 Зв и, в свою очередь, подразделяется на несколько степеней:
- легкая — 1-2 Зв;
- среднетяжелая — 2-4 Зв;
- тяжелая — 4-6 Зв;
- сверхтяжелая — более 6 Зв.
Выделяют несколько стадий прогрессирования острой лучевой болезни. Начальный период, который длится до 5 дней от момента облучения, проявляется признаками интоксикации: рвотой, головной болью, слабостью, лихорадкой, покраснением кожи. Они выражены тем сильнее, чем тяжелее степень болезни.
Затем эти симптомы проходят, и наступает фаза затишья. Состояние после облучения на данном этапе удовлетворительное, что создает ложное впечатление о выздоровлении. Определить поражение костного мозга можно по анализам крови.
Далее болезнь вступает в фазу разгара. Симптоматика в этом периоде разнообразна. В крови больных отмечается уменьшение уровня лейкоцитов и тромбоцитов, развивается анемия. Присоединяются инфекции, возникают кровотечения, язвы на слизистой оболочке рта, атрофические изменения кожи, поражения желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы. Впоследствии может развиться радиационный гепатит.
Легкая и среднетяжелая формы болезни при адекватном и вовремя начатом лечении заканчиваются выздоровлением. Клетки костного мозга со временем восстанавливаются. Однако спустя месяцы или годы после облучения болезнь может напомнить о себе.
В результате воздействия радиации в дозах от 10 Зв и выше возникают другие формы острой лучевой болезни: кишечная, сосудистая, церебральная. Они во всех случаях приводят к летальному исходу, быстрота наступления которого зависит от степени облучения: от нескольких дней до нескольких часов или даже секунд.
[4]
Хроническая лучевая болезнь
Ее причина — долгое непрерывное или часто повторяющееся воздействие сравнительно невысоких доз радиации (0,1-0,5 Зв в сутки)
[5]
. Заболевание развивается постепенно, процесс длится годы. В зависимости от общей дозы облучения различают степени тяжести: легкая и среднетяжелая — 1-5 Зв, тяжелая — свыше 5 Зв. Хроническая лучевая болезнь протекает в три стадии.
Стадия формирования заболевания
, когда появляется и нарастает симптоматика. Чем тяжелее степень поражения, тем она ярче. При легкой форме изменения в крови незначительны, нарушения работы внутренних органов выражены неявно (чаще всего бывают расстройства ЖКТ). На первом плане — явления астении: головные боли, утомляемость, раздражительность, плохой сон.
Среднетяжелая форма болезни сопровождается отчетливыми симптомами. Больные жалуются на слабость, утомляемость, боли в костях. Часто возникают кровотечения, кровоизлияния в кожу. Заметны атрофические явления: кожа становится сухой, утрачивает эластичность, выпадают волосы, истончаются ногти. Нарушаются функции ЖКТ и печени. При исследовании крови выявляются анемия, уменьшение содержания лейкоцитов, тромбоцитов и другие признаки угнетения кроветворения.
При тяжелой форме все эти симптомы выражены еще резче. Развивается сильная анемия, возникают кровотечения, поражаются внутренние органы и ЦНС. Часты инфекционные осложнения.
Стадия восстановления
. Легкая степень ХЛБ при прекращении облучения имеет благоприятный прогноз, заканчивается выздоровлением через 2 месяца. Среднетяжелая форма протекает годами, периодически обостряется, завершается частичной ремиссией. При тяжелой степени нередко бывает летальный исход (из-за инфекции или кровотечения).
Стадия отдаленных последствий
. Перенесенная лучевая болезнь спустя годы может напомнить о себе развитием злокачественных опухолей, иммунных заболеваний, склероза сосудов, катаракты, нарушений работы органов пищеварения. Продолжительность жизни больных уменьшается. Отдаленные последствия облучения могут сказаться и на потомстве (генные мутации).
Терапия при лучевой болезни
Лечение после облучения ведется по нескольким направлениям. Его задачи сводятся к облегчению симптомов, нормализации психологического состояния больного, предупреждению осложнений.
Симптоматическая терапия
острой лучевой болезни начинается после оказания первой помощи. Она включает купирование рвоты, нормализацию водного баланса, детоксикацию. Назначают сосудистые средства для предотвращения коллапса и шока.
При хронической лучевой болезни применяют физиотерапию, щадящую, но полноценную диету, лечебную физкультуру (при легкой форме), средства, поддерживающие работу ЦНС, витамины. При среднетяжелом течении добавляют стимуляторы кроветворения, гормональные препараты, антибиотики. Иногда приходится прибегать к переливанию крови, в тяжелых случаях — к трансплантации костного мозга.
Психотерапия
играет большую роль в восстановлении после облучения, особенно в случае острой формы болезни. Люди часто оказываются под воздействием больших доз радиации в результате аварий, которые сами по себе являются психотравмирующим фактором.
Профилактика осложнений
— как ближайших, так и отдаленных — имеет очень большое значение. Для повышения стойкости организма к воздействию радиации назначают растительные адаптогены (элеутерококк, женьшень, лимонник), комплексы витаминов и аминокислот, нуклеозиды. Чтобы предупредить инфекционные осложнения острого лучевого поражения, больного помещают в асептические условия, вводят антибиотики.
Особой чувствительностью к радиационному воздействию отличается пищеварительная система. Нарушениями ЖКТ часто осложняются острая и хроническая формы лучевой болезни. Для поддержки работы органов пищеварения используется ферментная терапия.
С излучением мы сталкиваемся повсюду, но иногда его дозы оказываются выше допустимых. Особенно подвержены риску работники предприятий ядерного комплекса и ТЭК, люди, проживающие вблизи таких объектов, а также сотрудники медицинских и научно-исследовательских учреждений, которые вынуждены взаимодействовать с источниками радиации. При сильном или продолжительном облучении возникает лучевая болезнь, исход которой во многом зависит от своевременно начатой терапии.