30. Ефект іонізації біологічної тканини.

Швидко рухаючись ядерні частинки, поширюючись у будь-якому середовищі, будуть зіштовхуватися (взаємодіяти) з молекулами й атомами речовини, розтрачуючи при цьому свою енергію.

Механізм поглинання енергії різних за своїй фізичній природі випромінювань (рентгенівських і гамма-квантів, заряджених частинок, нейтронів) неоднаковий, але в кінцевому рахунку він зводиться до виникнення іонів і збуджених атомів і молекул. Ефект іонізації, властивий усім цим випромінюванням, дозволяє віднести їх до однієї категорії – іонізуючих промінів.

Ефект іонізації полягає в тім, що заряджена частинка електрично взаємодіє з електроном на зовнішній оболонці атома чи молекули речовини, через яку вона пролітає. Це приводить до розриву зв'язку цього електрона з відповідним атомом або молекулою, в наслідок чого атом або молекула стає позитивно зарядженим іоном. Позитивний іон разом з електроном, що відірвався, утворює пару іонів. Електрон, зірваний з оболонки атома при первинному зіткненні з іонізуючою частинкою, може у свою чергу іонізувати молекули й атоми середовища, що зустрічаються на його шляху, поки не вичерпає свою кінетичну енергію і не приєднається до нейтральної молекули з утворенням негативного іона. На утворення пари іонів витрачається тільки частина енергії іонізуючої частинки. Повна ж передача її енергії супроводжується утворенням у поглинаючому середовищі багатьох пар іонів. На кожну пару іонів виникає, крім того, два-три збуджених атома чи молекули. Перескок електрона з ближньої до ядра атома оболонки на більш далеку (на що також витрачається енергія) «збуджує» атом. При зворотному перескоку електрона на ближню оболонку надлишок енергії випромінюється у виді фотонів видимого, ультрафіолетового світла чи рентгенівських променів. Спалахи світла, які виникають у деяких речовинах (сцинтиляторах), при поглинанні випромінювання можуть бути зареєстровані за допомогою фото примножувача й електронного пристрою. Це один зі способів виявлення і виміру параметрів іонізуючих випромінювань.

31.Поняття про дози іонізуючого випромінювання, Одиниці виміру доз.

Одиниця поглиненої дози будь-якого виду іонізуючого випромінювання зветься рад. Доза, що дорівнює 1 рад, означає, що кожен грам речовини, при опроміненні, поглинає 100 ерг енергії. Безпосередньо визначити кількість поглиненої енергії, а отже і поглинену дозу, можна в тому випадку, якщо поглинаюче середовище в кінцевому рахунку хімічно не змінюється; тоді вся енергія іонізуючого випромінювання перетворюється в тепло. Цей ефект вимірюють у калориметрі – приладі, у якому можна визначити кількість тепла, що виділилося. Але зробити це дуже важко, тому що навіть великі дози іонізуючого випромінювання, перетворені в тепло, дають дуже невеликий підйом температури.

Практично дозу визначають по числу пар іонів, що утворюються у визначеному обсязі повітря. Для цього існує багато приладів різної конструкції, призначених для виміру іонізаційного ефекту.

Дозу рентгенівських та гамма-променів, що називають експозиційною, обмірювану цими приладами і виражають у рентгенах (Р). Загальноприйнята вже багато років одиниця рентген означає, що в 1 см3 сухого повітря при 00С і тиску 760 мм рт. ст. утворюється 2,08·109 пар іонів. Для виміру активності, радіоактивних речовин прийнята спеціальна одиниця – кюрі (Ku). Один Ku означає, що за 1 с розпадається 3,7·1010 атомів;

32.Відносна біологічна активність іонізуючих випромінювань, еквівалентна доза.    

Неоднакова біологічна дія різних видів і енергії випромінювань при одній і тій же поглиненій дозі привело до необхідності враховувати відносну біологічну ефективність (ВБЕ).

Відносна біологічна ефективність буде мінятися в досить широких межах у залежності від об'єкта й умов опромінення, а також обраного показника дії іонізуючого випромінювання. Так, наприклад, те саме променеве ураження – виникнення катаракти (помутніння кристалика) у 50% мишей при опроміненні рентгенівськими променями викликалася дозою 800 рад, а при опроміненні нейтронами – дозою 200 рад. У даному випадку ВБЕ дорівнює чотирьом.

Ця величина зростала, якщо опромінення тією же дозою здійснювалася не відразу, а окремими порціями. Для гігієнічних розрахунків приймають відносні величини, що наведені в табл. 2.3. Отже, доза швидких нейтронів величиною в 1 рад зробить таку ж біологічну дію на людину, що і доза 10 рад рентгенівських чи гамма-променів. Якщо людина піддавалася змішаному опроміненню гамма-променями і нейтронами, простого підсумовування дози (кількості поглиненої енергії) ще недостатньо для того, щоб оцінити можливий біологічний ефект.

33.Хімічна дія іонізуючого випромінювання.

Головною складовою частиною всіх живих організмів, у яких йдуть інтенсивно процеси обміну речовин, є вода. Людський організм містить приблизно 65…85% води, деякі органи його тіла – до 90% води. Тому увага радіо біологів притягнута до пошуків відповіді на те, що відбувається у воді і водяних розчинах під впливом іонізуючого випромінювання. Це складає предмет дослідження радіаційної хімії води.

Розглянемо, що теоретично може відбутися при опроміненні чистої води. Дослідження свідчать: молекули води будуть іонізуватися. Вони втрачають електрон і перетворюються в позитивний іон. Записати цю реакцію можна так:

іонізуюче випромінювання (hν) → Н2О → Н2О+ + електрон (е-).

Електрон, що відлітає, взаємодіє з нейтральною молекулою води і перетворює її в негативний іон – Н2О–. Іони такого роду вкрай хитливі. Цим іони Н2О+ і Н2О– відрізняються від іонів Н+ і ОН–, що утворюються при електричній дисоціації молекул води. Продуктом розщеплення іонів Н2О+ і Н2О– є вільні радикали. При розщепленні іонів води утворюються радикали ОН• та ОН– (крапка в хімічного символу означає, що даний атом чи група атомів є вільним радикалом).

Якщо ж електрон знову приєднається до тієї молекули, відкіля спочатку вилетів, молекула знову стане електронейтральною, але перейде в сильно збуджений стан. Надлишкова енергія буде витрачена на розщеплення молекули з утворенням вільних радикалів.

Отже, при впливі іонізуючого випромінювання на чисту воду виникають вільні радикали Н• і ОН•; де Н• – атомарний водень. У такому стані атом водню може існувати тільки дуже короткий час – порядку 10-5…10-6 с. У цей термін два атоми водню з'єднаються разом, утворюючи молекулу водню, або вільні радикали, що виникають при розщепленні молекули, Н• і ОН• з'єднуються, створивши знову молекулу води, або Н• втратить електрон, віддавши його іншому атому, і перетвориться в іон Н+, чи нарешті, якщо у воді розчинене яка-небудь речовина, Н• може приєднатися до нього. Настільки ж хитливий і вільний радикал ОН•. У цій сукупності атомів одна валентність кисню зв'язана з воднем, а інша залишається незайнятою. Для перетворення в стійке з'єднання необхідне заміщення вільної валентності в радикалі ОН•. Потрібно, щоб непарний електрон став парним і в молекулі, що утворилася, було б парне число електронів.

34.Радіочутливість живих організмів.+ 35.Джерела радіоактивної небезпеки.

Чутливість до іонізуючого опромінення різних живих організмів на диву дуже широкого діапазону. Наприклад, ріст одного з видів грибка може бути загальмований геть лише 0,01 Р, у той же час мухи, опромінені дозою 80 000 Р, літають, годуються і поводяться як звичайно. Інфузорію убиває доза значно вище 300 000 Р. Але і це не межа. Одноклітинна водорість хлорела – цей ймовірний майбутній постачальник кисню, а може бути, і їжі для космонавтів, хоча і «занедужує» але не гине від доз у мільйони рентгенів.

Недавно співробітники лабораторії в Лос-Аламосі (США) помітили, що вода, яка оточує занурений у неї ядерний реактор, помутніла. Під мікроскопом у краплі води було виявлено величезне число бактерії виду Pseudomanos. І це в умовах, коли доза у воді за 8 годин складала 10 млн. Р. Бактерії розмножилися, харчуючись іонообмінною смолою водяних фільтрів. У живому світі бактерія Pseudomanos – рекордсменка по стійкості до опромінення. Залишається загадковим, як при таких величезних дозах бактерії в стані жити і розмножуватися. По всім даним, у клітинах навіть при значно менших дозах повинні були би згорнутися білок і розірватися молекули ДНК.