Поняття про іонізуючі випромінювання, види випромінявань і їхні основні характеристики. Біологічна дія іонізуючих випромінювань.

Іонізуючим випромінюванням (радіацією) називається будь-яке випромінювання, що прямо чи побічно викликає іонізацію середовища.

Техногенними джерелами іонізуючого випромінювання є підприємства ядерно-паливного циклу, прискорювачі заряджених часток, рентгенівські установки та інше.

У природі існують стійкі і нестійкі хімічні елементи. Нестійкі елементи розпадаються на ядра атомів інших елементів.

Процес спонтанного перетворення ядер атомів нестійких елементів називається радіоактивним розпадом. Цей самовільний розпад неможливо прискорити, сповільнити або зупинити. Розпад ядер супроводжується випромінюванням компонентами якого є альфа- (), бета- (), гамма- () випромінювання та нейтрони.

Основною властивістю іонізуючого випромінювання є його всепроникаюча здатність.

Під час роботи з радіоактивними елементами значення має не їх маса, а кількість ядер, що розпадаються за секунду. Час, протягом якого кількість ядер внаслідок самочинних перетворень зменшується вдвічі, називається періодом напіврозпаду. Період напіврозпаду для різних ізотопів коливається від долі секунди до багатьох мільярдів років.

При випромінюванні радіоактивних речовин середовище (об’єкт) поглинає відповідну кількість енергії, тому зміни, що будуть в ньому відбуватися, залежать від кількості поглинутої їм енергії та маси. Позасистемна одиниця поглинутої дози – рад.

На організм людини різні види іонізуючого випромінювання навіть при однаковій поглинутій дозі будуть чинити різну біологічну дію. Тому для оцінки ступеня опромінення людини необхідно знати не лише поглинуту дозу, а й вид випромінювання.

Для оцінки біологічної дії радіації на організм людини вводиться поняття еквівалентної дози, що визначається як добуток поглинутої дози на коефіцієнт якості даного випромінювання. Одиницею еквівалентної дози є бер (біологічний еквівалент рада).

Одиницею експозиційної дози, яку використовують для кількісної оцінки іонізуючої дії є рентген (Р).

Дозу в 1Р створює джерело випромінювання масою 1кг за 1годину на відстані 1м.

Організм людини не може відчути навіть згубної дози переопромінення, без спеціальних приладів не може дізнатися про наявний рівень радіації.

Природа дії іонізуючого випромінювання на живу речовину досить складна і багатопланова. Проаналізуймо послідовно всі стадії цієї дії.

Перша стадія практично миттєва. З наведеного порівняно легко уявити, що відбувається в нашому тілі після розпаду одного з радіонуклідів. Найчастіше викинутий з великою швидкістю агент (а, (З чи у) мчить, лишаючи позаду рідкий (у і (3) чи густий (а) ланцюг з іонів, пошкоджених молекул, збуджених фрагментів останніх тощо. Більшість цих ефемерних утворень короткий час мають аномальну здатність до невластивих для нормальних молекул реакцій. Не дивно, що вони отримали відповідну (наукову) назву: радикали. Радикали є первинним продуктом опромінення, утвореним на першій ("миттєвій") стадії розвитку біологічного пошкодження.

Друга стадія теж нетривала, бо утворені активні фрагменти негайно вступають в реакції (переважно окислювальні), утворюючи вторинні продукти, що являють собою змінені чи деформовані білки й інші важливі біомолекули. Насичення киснем живої тканини на цій стадії посилює її пошкодження радіацією, а відсутність його підвищує опірність тканини й організму до дії іонізуючого випромінювання.

Серед радіопротекторів (речовин, які "захищають" від радіації будь-яким способом) є субстанції, прийом яких внутрішньо знижує вміст кисню у тканинах людини, їх треба вводити до опромінення, а не після нього.

Вторинні продукти є своєрідною отрутою. Хоч їхня маса невелика, та вони істотно порушують ніжний і точно настроєний механізм молекулярних реакцій всередині наших клітин. Останні особливо вразливі до дії вторинних продуктів у критичний (заключний) момент підготовки до поділу й утворення нової клітини. Зовнішнє втручання у цей вирішальний для продовження життя момент особливо небажане.

Боротьба клітин з вторинними продуктами є третьою стадією розвитку шкідливої дії іонізуючого випромінювання. У межах можливого (ресурсів і наявного часу до моменту поділу) клітина одночасно намагається нейтралізувати шкідливі речовини і відремонтувати (здійснити репарацію) пошкодження.

Хоч "біоремонт"— процес надто складний, та мільярди років еволюції поступово створили кілька способів такого ремонту. Один з них передбачає навіть репарацію такої великої й унікальне важливої молекули, як ДНК, вже за 15 хвилин ліквідовуючи половину іонізаційних пошкоджень.

Третя стадія триває від секунд до тижнів (залежно від темпу репарації і поділу клітин). На цій стадії найбільше страждають клітини, що швидко й часто поділяються: клітини ембріонів, червоного кісткового мозку, лімфатичних тканин, статевих залоз тощо. Саме вони найчутливіші і першими пошкоджуються у нашому тілі.

Найбільшу опірність дії радіації виявляють ті наші клітини, які взагалі не поділяються або роблять це надзвичайно рідко: великі нервові клітини, кістки, хрящі тощо.

Якщо іонізуюче випромінювання діє безперервно з малою інтенсивністю (типу природного фону), то ремонтні служби клітин встигають ліквідувати всі (або майже всі) пошкодження. Це відповідає нормальному способу життя, стабільному стану здоров'я.

Наслідки одноразового інтенсивнішого опромінення можуть бути нейтралізовані самими клітинами без помітної шкоди для всього організму. Якщо ж рівень іонізаційного пошкодження істотно перевищує "ремонтну потужність" клітин, уникнути розвитку біологічного ураження на наступному етапі вже не можна.

Четверта (остання) стадія біологічного ушкодження не має чітко виявленого закінчення. Для конкретної особини ця стадія закінчується її прискореною чи "нормальною" смертю, а для її виду триває і далі, бо уражена особина могла передати ушкоджені гени потомству. Остання стадія радіаційного ураження теж характеризується боротьбою за виживання, тільки цього разу весь організм намагається знищити пошкоджені радіацією клітини (а вони можуть навіть зумовити появу ракової пухлини), замінивши їх здоровими. Цим займається, як відомо, імунна система організму. Що сильніший радіаційний удар, то менше у неї шансів перемогти і ліквідувати його наслідки.