Биологическое действие ионизирующих излучений на организм человека

Различные виды излучений характеризуются различной биологической эффективностью, что связано с отличиями в их проникающей способности и характером передачи энергии органам и тканям живого объекта.

Альфа-излучение имеет малую длину пробега частиц и характеризуется слабой проникающей способностью. Оно не может проникнуть сквозь кож­ные покровы. Пробег альфа-частиц с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 2,5 см, а в биологической ткани лишь 31 мкм. Альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности.

Бета-излучение обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологиче­ской ткани - нескольких сантиметров. Так, пробег электронов с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 17,8 м, а в биологической ткани - 2,6 см. Гамма-излучение имеет еще более высокую проникающую способность. Под его действием происходит облучение всего организма.

В органах и тканях биологических объектов, как и в любой среде при облучении, в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов. Эти процессы лежат в основе биологического действия излучений. Его мерой служит количество поглощенной в организме энергии. В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы. Длитель­ность первых трех быстрых фаз не превышает единиц микросекунд, в тече­ние которых происходят различные молекулярные изменения. В четвертой медленной фазе эти изменения переходят в функциональные и структурные нарушения в клетках, органах и организме в целом.

Первая, физическая фаза ионизации и возбуждения атомов длится 10^-13 с.

Во второй, физико-химической фазе, протекающей 10^-10с, образуются высокоактивные в химическом отношении радикалы, которые, взаимодейст­вуя с различными соединениями, дают начало вторичным радикалам, имею­щим значительно большие по сравнению с первичными сроки жизни.

В третьей, химической фазе, длящейся 10-⁶ с, образовавшиеся радикалы вступают в реакции с органическими молекулами клеток, что приводит к из­менению биологических свойств молекул. Описанные процессы первых трех фаз являются первичными и определяют дальнейшее развитие лучевого по­ражения.

В следующей за ними четвертой, биологической фазе химические изме­нения молекул преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувстви­тельным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вы­зывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. В ре­зультате облучения в зависимости от величины поглощенной дозы клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении. Время протекания четвертой фазы очень различно и в зависимости от условий мо­жет растянуться на годы или даже на всю жизнь.

По характеру распределения в организме человека радиоактивные веще­ства можно условно разделить на следующие группы.

1. Остеотропные - отлагающиеся преимущественно в скелете - изотопы
стронция, бария, радия, циркония, плутония и др.

2. Концентрирующиеся в печени: церий, лантан, плутоний и др.

3. Равномерно распределяющиеся по системам (тритий, углерод, инерт­ные газы, железо и др.).

4. Накапливающиеся в мышцах: калий, рубидий, цезий.

5. Накапливающиеся в селезенке, лимфатических узлах, надпочечниках:
ниобий, рутений.

6. Накапливающиеся в щитовидной железе: радиоактивный йод-131.

Таблица

Источники и уровни радиации