Из-за того, что человеческий организм не чувствует воздействия радиации, о ее существовании долго ничего не было известно. Случайное открытие Беккереля в конце 19 века, обнаружившего засвеченную от куска урана фотопленку, положило начало ее изучению. Мария Склодовская и Пьер Кюри занялись исследованием способности некоторых веществ испускать икс-лучи. Тогда же появился термин — радиоактивные вещества.
Мария Склодовская-Кюри умерла в 1934 году, став первой жертвой лучевой болезни. Ученый все время носила с собой пробирку с радием, хранила ее в рабочем столе, подвергаясь при этом постоянному облучению. Личные книги и рабочие журналы Марии даже сейчас хранятся в специальных ящиках, покрытых листами свинца, потому что излучают радиацию.
В это же время Рентген обнаружил катодные лучи, испускаемые электронно-лучевой трубкой. Катодное излучение относится к радиоактивному, но имеет искусственное происхождение. В начале 20 века был создан прибор измерения радиоактивного гамма-излучения — счетчик Гейгера.
Так началась эра изучения радиации и влияния радиации на организм человека.
Что такое радиация?
Атомы, имеющие нестабильное состояние (естественное или искусственное), время от времени теряют часть электронов, протонов или нейтронов.
Например, из атома урана-238, обладающего естественной радиоактивностью, время от времени отрывается альфа-частица, состоящая из двух протона и двух нейтронов. Образующийся при этом атом тория-234 также является нестабильным, и от него отрывается «лишний» электрон (бета-частица). Кроме частиц при распаде атомов может происходить выброс энергии в виде гамма-излучения (к примеру, рентгеновское излучение является вариацией гамма-излучения).
Подведем итог. Известны следующие типы радиоактивного ионизирующего излучения:
- альфа-излучение (поток альфа-частиц);
- бета-излучение (поток бета-частиц);
- гамма-излучение (просто поток энергии).
Поток альфа-лучей способен остановить лист бумаги. Бета-излучение проникает в тело на несколько миллиметров. Наибольшей пробивной силой обладают гамма-лучи: преградой для них станет толстая бетонная или свинцовая плита.
Наружный слой кожи (эпидермис) способен защитить человека от альфа-излучения. Поэтому метод лечения с использованием радоновых ванн (с водой обогащенной радиоактивным радоном-222) относительно безопасен. По той же причине вы можете без вреда для здоровья подержать в руке кусок урановой руды или даже чистый металлический уран. Однако при попадании альфа-частиц в организм с пылью, водой или едой, они беспощадно расстреливают клетки в упор.
Единицы измерения радиации
Далее в статье будут упоминаться разные единицы измерения излучения. Поэтому прежде чем рассмотреть влияние ионизирующей радиации на живые организмы кратко поясним, в каких величинах измеряется радиоактивное излучение.
Для измерения радиации используются единицы, характеризующие разные физические процессы при распаде частиц.
- Сила гамма-излучения измеряется по его способности ионизировать вещество. Для этого служит величина Рентген (P), которая определяет так называемую экспозиционную дозу.
- Но недостаточно знать количество переданного излучения. Чтобы оценить вред для организма от радиации, введено понятие поглощенной дозы. Поглощенная доза измеряется в Греях (Гр).
- При действии на живые организмы излучение в зависимости от типа оказывает неодинаковое влияние. Например, альфа-излучение в 20 раз более губительно, чем гамма (т.е. 1 Гр альфа-излучения в 20 раз опасней, чем 1 Гр гамма-излучения). Кроме этого разные ткани и органы человека по-разному реагируют на облучение: к примеру, риск получить рак щитовидной железы от радиации меньше чем рак крови. Для оценки биологического воздействия (радиационной опасности) используется расчетная величина — эквивалентная доза. Эквивалентная доза измеряется в Зивертах (Зв). В практике применяется единица микроЗиверт в час (мкЗв/час).
Естественная радиация
Излучение, воздействию которого подвергаются живые организмы на Земле, подразделяется на естественное и техногенное. Радиоактивное излучение естественного происхождения состоит из следующих составляющих:
- космическое;
- земного происхождения.
Естественное облучение человека зависит от места проживания и изменяется в пределах от 0,08 до 0,3 мкЗв/час. Основную долю в эквивалентную дозу облучения вносит радон, попадающий в организм с водой и воздухом.
Радон содержится также в стройматериалах, из которого возведен ваш дом. Он прямо сейчас воздействует на вас, излучаясь из стен. Не пугайтесь — это влияние ничтожно, тем более стены в квартире скорее всего окрашены или оклеены обоями. Также простым способом борьбы с радоновым альфа-излучением является регулярное проветривание помещения.
Космическое излучение, поступающее на Землю от Солнца, частично задерживается магнитным полем и атмосферным слоем нашей планеты:
- На уровне моря оно в 100 раз меньше, чем там, где заканчивается атмосфера.
- Жители горной местности получают дозу немного выше, чем население равнин.
- Люди, летающие самолетами, облучаются космическими лучами больше, чем поклонники железнодорожного транспорта.
- Воздействие радиации в приполярных областях выше, чем в экваториальных, что обусловлено геометрией магнитного поля Земли.
Излучение земной коры зависит от присутствия в ней естественных радионуклидов, которые находятся в породах вулканического происхождения: пески, гранит, базальт. На Земле встречается немало мест с повышенной естественным фоном. Они разбросаны по территории Англии, Франция, скандинавских стран, Индии, Бразилия.
Пески известного курорта Бразилии Гуарапари имеют самый высокий фон земного происхождения, составляющий около 175 мЗв/год. Тем не менее даже при таком уровне радиации какие-либо радиобиологические эффекты маловероятны.
Изменения в живых организмах, вызываемые радиацией
Рассмотрим, чем опасна радиация для человека. Радиоактивное излучение не зря называют ионизирующим. Оно обладает большой энергией, и, проникая в организм, воздействует на молекулы и атомы, из которых состоит человек — ионизируя вещество, то есть отрывая электроны от атомов, образуя ионы. В первую очередь происходит ионизация молекул воды. В итоге образуются свободные радикалы (те самые атомы с недостающими электронами), имеющие высокую химическую активность. Они пытаются восполнить нехватку электрона у соседних молекул, запуская сложную цепную химическую реакцию.
В результате образования новых соединений нарушается работа «родных» клеток и их гибель. Одним из этих новых соединений, возникающих в результате ионизации, является перекись водорода, обладающая сильным окислительным действием.
К счастью, в человеческом организме постоянно проходит обновление, замена поврежденных молекул. Если их число мало, то негативные воздействия обратимы. Но при значительной дозе и, соответственно, большом количестве поврежденных молекул, организм не справляется с нагрузкой.
Проникающая радиация может вызвать у людей не только поражение клеток внутренних органов, но и молекул ДНК. Это приводит к генетическим мутациям в последующих поколениях, если организм не справился с повреждениями. Человек после воздействия радиации восстанавливаются медленнее, когда иммунная система ослаблена и не справляется с нагрузкой.
В 1972 году был открыт эффект Петко: оказалось, что малые дозы излучения при длительном воздействии намного разрушительнее для мембран клеток, чем суммарная большая доза, выданная единовременной короткой вспышкой.
Итак, какие же дозы являются опасными для человека, как радиация влияет на человека?
- При получении однократной дозы в 1 Зв начинается первая стадия лучевой болезни, которая полностью излечивается.
- При дозе 4-5 Зв умирает половина облученных.
- Излучение в 10 Зв наносит непоправимый вред здоровью и приводит к смерти в течение одной-двух недель. Это произошло с ликвидаторами ЧАЭС, получивших в первые часы после взрыва смертельную дозу.
Радиация убивает в высоких однократных дозах более 5 Зв. При меньших дозах наступает излечение, но негативное влияние облучения на здоровье сохраняется долгие годы. Страшное воздействие оказывает радиация при взрыве атомной бомбы, авариях на АЭС, сопровождающихся выбросом радиоактивного вещества. Пагубное воздействие от проживания вблизи АЭС или урановых рудников недостаточно изучено, потому что оно может проявиться через несколько поколений.
Загрузка...
