В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа

Человек постоянно существует в среде естественной и искусственной радиации. Радиоактивные элементы входят в состав Земли, на поверхность планеты воздействует космическое излучение, создавая естественный радиационный фон.

В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа

loading...

Естественный фон варьирует в широких пределах. Только в европейской части СНГ он колеблется от 70 до 200 мбер/год. Предельно допустимой дозой радиации для человека считается 500мбер/год.

Понятие и виды радиационного воздействия

Радиоактивность – это трансформация нестабильных изотопов. Процесс превращения сопровождается испусканием частиц, обладающих различной способностью к проникновению:

  • α-излучение возникает в результате распада ядер атомов 235U, 238U, 239Pu, Ra;
  • β-излучение происходит внутри самого атома при выбросе позитивно заряженных электронов тритием, стронцием;
  • γ- излучение – поток квантов.

α-частицы – характеризуются значительной массой, влияющей на способность их к проникновению – задержать поток α-частиц способен, например, лист целлюлозы. Они также обладают относительно невысокой скоростью. Но заряд энергии, который несут эти частицы – большой. Сталкиваясь с живой клеткой, они наносят максимальный вред.

В организм α-частицы проникают через повреждения на коже, с жидкостью, продуктами питания, воздухом. Внедряясь, радиоизотопы транспортируются током биологических жидкостей (кровью, лимфой) в ткани органов и оказывают на них выраженное повреждающее воздействие на клеточном уровне.

Скорость β-частиц сравнима практически со скоростью света. Стремительно двигаясь, мелкие и более легкие β-частицы глубже проникают в биологические объекты. β-излучение проходит на 1-2 см вглубь живых тканей.

Сталкиваясь с плотными средами, β-частицы отдают им значительную часть своей энергии, утрачивая часть способности к ионизации. Попадая внутрь, частицы откладываются в тканях, медленно, годами разрушая их.

Γ-излучение имеет электромагнитную природу и сопровождает разрушение атомов. При этом выделяются фотоны, двигающиеся со скоростью света.

Они транспортируются на большие расстояния от источника радиоактивности. Чтобы задержать γ-излучение, необходима значительная толщина плотных материалов – бетона или металла.

  Чем опасно гамма-излучение и способы защиты от него?

В основе нейтронного излучения лежит техногенная природа. Оно появляется при управляемой ядерной реакции. Испускаемые в результате нейтроны не имеют достаточной силы, но обладают высокой проникающей способностью. В живых тканях нейтронное излучение вызывает серьезные нарушения.

Рентгеновское имеет определенное сходство по действию с γ-излучением, но с меньшей способностью к проникновению из-за большей длины волны.

Таким образом, радиация включает несколько видов излучений, по-разному воздействующих на людей, животных, растения – все виды очень опасны для жизни.

Механизм воздействия радиации на живую клетку

Элементарные частицы, пролетая сквозь клетки, передают им свой заряд. Повреждающему воздействию, в первую очередь, подвергается ДНК – хранилище наследственной информации.

Чувствительность этой мишени во много раз превышает чувствительность других клеточных структур.

Под действием радиоактивного излучения происходит разрушение связей в молекулах клеточного вещества, образование отрицательных радикалов. Это приводит к сбою передачи наследственной информации и возникновению мутаций в последующих поколениях.

Механизм воздействия радиации на живую клетку

Но ДНК отвечает и за процессы клеточного деления. Нарушение ее пространственной структуры приводит к беспорядочному, лавинообразному делению и возникновению злокачественных процессов. Воздействие радиации на живую клетку происходит в несколько этапов:

  • физический – происходит поглощение энергии частиц;
  • физико-химический – атомы веществ внутри клетки возбуждаются (ионизируются);
  • химический – в результате разрыва связей образуются свободные радикалы;
  • биомолекулярный – изменяется состав молекул основных биоактивных веществ;
  • биологический и физиологический – происходят изменения на органном и системном уровнях.

Эффекты от радиационного облучения могут длиться от нескольких секунд до нескольких столетий. Различают прямое и косвенное воздействие радиации на живой организм. Это воздействие заключается в следующем:

  • прямое – происходит возбуждение атомов, образуются ионы, появляются свободные радикалы. Эти химически активные молекулы вступают в реакции, нарушая структуру клеток;
  • косвенное – образовавшиеся под действием радиации продукты окисления вступают в реакции с биоактивными веществами в клетке, приводя к нарушениям цитосостава.
  Вредно ли излучение от wifi роутера

Биологическое действие и радиационные повреждения

Даже кратковременное облучение в размере выше 50 бэр может вызвать повреждения организма. При облучении в 300-500 бэр около 50% людей, подвергшихся радиационному воздействию такой дозы излучения, умирают от лучевой болезни.

В зависимости от времени воздействия радиации на живой организм, происходят следующие изменения:

Время радиационного воздействия Эффекты на разных этапах
10-24-10-4 секунд Происходит поглощение энергии в результате воздействия всех видов радиации (α, γ, рентгеновского, нейтронного излучения)
10-12 – 10-8 секунд Физический и химический этапы воздействия. Происходит первичная ионизация в клетках по «пути следования» частиц. Возбуждаются и ионизируются вещества внутри клеток.
От 10-7-10-5 секунд до 1-2 часов Отмечаются химические нарушения. Молекулы в клетках возбуждаются до нарушения теплового равновесия.
Секунды, минуты, часы Нарушение обменных процессов, изменение структур белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.
Минуты, часы, недели Структурные и функциональные нарушения на уровне тканей, органов, систем. Гибель клеток и организма в целом.
Годы, сотни лет Устойчивое и необратимое нарушение функций, мутации и негативное воздействие на потомство. Полиорганные нарушения в виде рака, лейкоза, смерть.

В зависимости от дозы радиационного облучения, нарушения происходят на следующих уровнях:

Доза поглощенной радиации (Гр) Органы-мишени Прогноз течения патологии
1-10 Костный мозг Различный
10-20 Кишечник Полностью неблагоприятный (смерть в течение 2-3 недель)
20-80 Сосудистая система Абсолютно неблагоприятный (смерть через несколько часов или суток)
˃ 80 Головной мозг Абсолютно неблагоприятный (смерть через несколько часов или суток)

Воздействие радиационного излучения на клетку вызывает:

  • блокирование митотического деления;
  • невозможность клеточного воспроизведения;
  • смерть.

Торможение и отсрочка по времени митотического деления клетки происходит под воздействием определенной дозы радиации. Установлено, что на каждый 1 Гр облучения, клетка задерживает процесс деления на 1 час.

Это защитная клеточная реакция – во время действия радиации ДНК остается в стабильной форме, появляется время для восстановления клетки.

  Чем вредна компьютерная томография для здоровья?

Действие радиации на ДНК

С увеличением дозы радиации происходит митотическая гибель клеток, которые делятся очень редко или не делятся вообще. Причем в самой клетке аномальные процессы еще не выражены. При инкорпорации изотопов происходит процесс их накопления в отдельных органах и тканях. Степень поражения органов при внутреннем облучении зависит от:

  • уровня и активности попавших внутрь частиц;
  • локализации радиоактивных частиц;
  • времени элиминации радиоизотопов.

В систему выведения входят почки, печень, ЖКТ, легкие, кожа. Компенсаторные процессы не могут полностью устранить последствия влияния радиации на организм. Нарушения накапливаются, 20% патологических изменений необратимы.

При увеличении дозы или времени экспозиции этот процент увеличивается, приводя к гибели организма.

На женский прогенез (развитие и созревание половых клеток) влияют даже незначительные дозы радиации, вызывая отдаленные последствия в виде мутаций, гибели плода или бесплодия. Физические дозы радиации влияют на хромосомную аберрацию, вызывая токсические и мутагенные процессы.

Доказана бластомогенная активность различных видов радиации в отношении живых организмов. Изучение влияния радиации на здоровье и генофонд необходимо для предотвращения пагубного действия радиации, получая в то же время пользу от использования ее применения.

Оставьте ответ:

Ваш электронный адрес не будет опубликован.