При изучении действия излучения на организм были определены следующие особенности:
1. Высокая эффективность поглощенной энергии. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические
изменения в организме.
2. Наличие скрытого или инкубационного периода проявления действия ионизирующего излучения. Этот период часто называют периодом мнимого благополучия. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.
3. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Этот эффект называется кумуляцией.
4. Излучение влияет не только на данный живой организм, а и на его потомство. Это так называемый генетический эффект.
5. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,02…0,05 Р уже наступают изменения в крови.
6. Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.
7. Облучение зависит от частоты. Однократное облучение большой дозой вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное (многократное облучение с интервалами от нескольких часов до нескольких дней).
|
|
8. Действующие сегодня инструкции по радиационной защите основаны на положении, согласно которому риск рака увеличивается пропорционально дозе излучения. Эта пропорция была установлена исключительно после исследования животных и людей, получивших высокие или средние дозы облучения – например, выживших после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Результаты новейших экспериментальных и статистических исследований свидетельствуют: лучевая нагрузка в небольших дозах вызывает защитные реакции организма, она может предотвращать или полностью устранять повреждения ДНК, а также восстанавливать её – например, статистические исследования рабочих канадской атомной промышленности, постоянно подвергающихся воздействию незначительных (превышающих фоновое не более чем в 20 раз) доз радиоактивного излучения, показали значительное уменьшение у них риска рака. У рабочих, длительный период получавших дозы, превышающие фоновое излучение более чем в 40 раз, риск рака увеличивался.
Поглощенная энергия от ионизирующих излучений различных видов вызывает ионизацию атомов и молекул веществ, в результате чего молекулы и клетки ткани разрушаются.
Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляет вода и углерод.
Процесс образования ионов длится всего около 10-12 с, после чего наступают физико-химические изменения ткани.
Исходя из такого соотношения между количеством молекул белка и воды, вероятность попадания ионизированной доли в молекулу воды в 104 раз больше, чем в молекулу белка. Поэтому эффективность воздействия на организм человека достигается не прямым воздействием на белковое вещество клетки, а косвенным путем, через продукты разложения воды.
|
|
Под действием излучения в воде образуется положительно заряженный ион молекулы воды (Н2О):
излучение
↓
Н2О → Н2О+ + е.
Электрон, который освободился, может соединиться с другой молекулой воды, которая получает в этом случае отрицательный заряд
Н2О + е → Н2О-.
Этот этап радиолиза воды называется прямым влиянием ионизирующего излучения на организм человека.
Образовавшиеся ионы молекулы воды, химически не устойчивы и испытывают такие преобразования:
Н2О+ → Н++ ОН0.
Н2О → ОН- + Н0.
ОН0 + ОН0 → Н2О2.
Н0 + О2 → НО20.
Образовавшиеся вещества: перекись водорода (Н2О2);радикал гидроперекиси водорода (НО20) радикал гидроксильной группы (ОН0), радикал водорода (Н0), обладая большой химической активностью, взаимодействуют с биологическими веществами и вызывают их изменения. Этот этап биологического действия ионизирующего излучения (образование продуктов радиолиза воды) называется косвенным воздействием ионизирующего излучения, который по своим последствиям является доминирующим и определяет особенности и эффективность влияния этого вида энергии на организм человека.
Никакой другой вид энергии в том же количестве при воздействии на человека не приводит к таким тяжелым последствиям, как энергия ионизирующего излучения.
Например, энергия в 5 Дж на 1 кг массы человека в виде тепловой энергии повышает температуру тела человека на 0,001°С, а в виде ионизирующего излучения составит:
5 Дж/кг = 5 Гр = 500 рад
и вызовет тяжелую форму лучевой болезни человека.
Зависимость тяжести лучевой болезни от дозы облучения человека указана в таблице 3.
Таблица 3. Зависимость тяжести лучевой болезни от дозы облучения человека.
Доза излучения | Тяжесть заболевания | |
Зв | Бер | |
1,5-2,0 2,5-4,0 4,0-6,0 6,0-10 | 150-200 250-400 400-600 600-1000 | легкая форма средняя тяжелая крайне тяжелая |
Процент радиационных потерь определяется по таблицам 4 и 5.
Таблица 4. Радиационные потери при различных дозах излучения.
Суммарная доза излучения, рад | |||||||||
Выход из строя, % | - |
Таблица 5. Радиационное поражение людей (%) при облучении дозой выше 100 рад.
Доза, рад | Время начала облучения | Продолжительность облучения | % и время наступления потери трудоспособности | Смертность, % | ||||
Часы | Дни | |||||||
до 4 суток до 4 суток до 4 суток 4 часа | 4 суток 4 суток 30 мин. 1 час 6 часов 12 часов 1 сутки 4 суток 30 мин. 1 час 6 часов 12 часов 1 сутки | - - - - - - - - | - - - - - | - - | - - | ед. случаи -«- -«- -«- -«- -«- 10 % -«- -«- -«- -«- |