Шпаргалка по "Естествознанию"

3.     При внутреннем облучении исключается поглощение альфа-частиц роговым слоем кожи (альфа-активные вещества становятся наиболее опасными).

4.     За небольшим исключением РВ распределяются в тканях организма неравномерно, а выборочно концентрируются в отдельных органах, ещё более усиливая их облучение.

5.     В случае внутреннего облучения нет возможности использовать методы защиты, которые разработаны для внешнего облучения (экранирование, сокращение времени нахождения в поле действия РВ, удаление от источника облучения).

Для уменьшения радионуклидов, поступающих с пищей, необходимо систематически приниматьрадиопротекторы - вещества, которые связывают радионуклиды и повышают устойчивость организма к радиоактивному воздействию Эти вещества содержатся в некоторых пищевых продуктах и в растениях (яблочное повидло, неосвещенный яблочный сок, черноплодная рябина, ежевика, морковь, облепиха, тисячолистник), а также в продуктах пчеловодства (мед, прополис, маточное молоко и др.) Все эти продукты эффективно действуют при систематическом их применении. Оранжевое окраски - это внешний признак насыщения фруктов и овощей каротином Много каротина у моркови, томатах, свекле, абрикосах, тыкве . Однако немало его и в лиственных растениях, где зеленый хлорофилл маскирует оранжевый цвет (петрушка, укроп, салат и т.п.) Полезными с точки зрения радиозащитных действия являются продукты, имеющие синий цвет (черная смородина, черноплодная рябина, столовые бурь яки, темные сорта винограда.

В условиях проживания на загрязненной радионуклидами территории следует учитывать основные принципы снижения внутреннего облучения:

– уменьшение поступления радионуклидов в организм;

– усиление выведения радионуклидов из организма;

– использование радиопротекторных свойств пищи;

– обогащение рациона минеральными солями с целью замещения радионуклидов в организме и восполнения дефицита микроэлементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Что такое  ионизирующее излучение? Основные  виды и свойства ионизирующих  излучений.

Ионизирующие излучения - излучения, которые при взаимодействии с веществом приводят к ионизации его атомов и молекул. К ионизирующим излучениям относят фотонные, или электромагнитные (ультрафиолетовое излучение, Т-излучение, рентгеновские лучи), и корпускулярные (потоки α- и β-частиц, ускоренные электроны, протоны) излучения, продукты деления тяжёлых ядер (позитроны, дейтроны, заряженные мезоны, гипероны) и др. Источниками природных ионизирующих излучений являются космические лучи, излучения естественных радиоактивных веществ. К источникам ионизирующих излучений относятся также искусственные радионуклиды, рентгеновские аппараты, ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц. Действие ионизирующих излучений может быть непосредственным и косвенно ионизирующим. Непосредственными являются корпускулярные излучения — заряженные частицы с кинетической энергией, достаточной для того, чтобы вызвать ионизацию при столкновении с атомами вещества; косвенными — электромагнитное излучение, в частности рентгеновское и Т-излучение, потоки нейтронов и незаряженных мезонов и гиперонов. Ионизирующее излучение способно вызывать все виды мутаций: геномную, хромосомную, генную и аберрации хромосом. В целом все эффекты, развивающиеся при действии ионизирующего излучения на человека, условно подразделяются на 2 группы: соматические, возникающие у облучённого; наследственные, проявляющиеся у потомства. Среди них различают стохастические эффекты (для к-рых вероятность проявления рассматривается как функция дозы) и нестохастические. К стохастическим относятся некоторые соматические эффекты, в первую очередь возникновение злокачественных новообразований, обусловливающих главный соматический риск облучения в сравнительно небольшой дозе, и наследственные эффекты. 

В веществе быстрые заряженные частицы взаимодействуют с электронными оболочками и ядрами атомов. В результате взаимодействия с быстрой заряженной частицей электрон получает дополнительную энергию и переходит на один из удаленных от ядра энергетических уровней или совсем покидает атом. В первом случае происходит возбуждение, во втором ионизация атома.

При прохождении вблизи атомного ядра быстрая частица испытывает торможение в его электрическом поле. Торможение заряженных частиц сопровождается испусканием квантов тормозного рентгеновского излучения. Наконец, возможно упругое и неупругое соударение заряженных частиц с атомными ядрами. Длина пробега частицы зависит от ее заряда, массы, начальной энергии, а также от свойств среды, в которой частица движется. Пробег увеличивается с возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности

среды. При одинаковой начальной энергии массивные частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами более эффективно и быстрее растрачивают имеющуюся у них энергию. Проникающую способность бета-частиц обычно характеризуют минимальной толщиной слоя вещества, полностью поглощающего все бета-частицы. Например, от потока бета-частиц, максимальная энергия которых 2 МэВ, полностью защищает слой алюминия толщиной 3,5 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Способы обнаружения  и измерения ионизирующих излучений.

В результате взаимодействия радиоактивного излучения со внешней средой происходит ионизация и возбуждение ее нейтральных атомов и молекул. Эти процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды. Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют ионизационный, химический и сцинтилляционный методы.

Ионизационный метод. Сущность его заключается в том, что под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в нее поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами возникает направленное движение ионов, т.е. Проходит так называемый ионизационный ток, который легко может быть измерен. Такие устройства называют детекторами излучений. В качестве детекторов в дозиметрических приборах используются ионизационные камеры и газоразрядные счетчики различных типов. 

Химический метод. Его сущность состоит в том, что молекулы некоторых веществ в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения. Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию. 

Сцинтилляционный метод. Этот метод основывается на том, что некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий, вольфрамат кальция) светятся при воздействии на них ионизирующих излучений. Возникновение свечения является следствием возбуждения атомов под воздействием излучений: при возвращении в основное состояние атомы испускают фотоны видимого света различной яркости (сцинтилляции). Фотоны видимого света улавливаются специальным прибором – так называемым фотоэлектронным умножителем, способным регистрировать каждую вспышку. 

Приборы, предназначенные для обнаружения и измерения радиоактивных излучений, называются дозиметрическими. Их основными элементами являются воспринимающее устройство, усилитель ионизационного тока, измерительный прибор, преобразователь напряжения, источник тока. Они классифицируются следующим образом:

Первая группа – это рентгенметры-радиометры. Ими определяют уровни радиации на местности и зараженность различных объектов и поверхностей. Сюда относят измеритель мощности дозы ДП-5В (А,Б) -базовая модель. На смену этому прибору приходит ИМД-5.

Вторая группа. Дозиметры для определения индивидуальных доз облучения. В эту группу входят: дозиметр ДП-70МП, комплект индивидуальных измерителей доз ИД-11.

Третья группа. Бытовые дозиметрические приборы. Они дают возможность населению ориентироваться в радиационной обстановке на местности, иметь представление о зараженности различных предметов, воды и продуктов питания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Радиочувствительность. Реакция органов и систем человека  на облучение.

Радиочувствительность – это чувствительность биологических объектов к действию ионизирующих излучений. Альтернативным понятием является радиоустойчивость (радиорезистентность).

Знание механизма воздействия радиации на человека, возможностей органов и систем человека противостоять радиации позволяет принять дополнительные меры по выживанию в условиях радиоактивного загрязнения среды. 
Известно, что тело человека состоит: из воды примерно на 65%, белков, человеческих клеток на 18%, жиров на 10%, углеводов на 5%, других органических и неорганических веществ на 2%. Если из рассмотрения исключить воду, то белки составят 51,5%, липиды – 47,7%, клетки – 3%. 
Воздействие радиации происходит как на молекулярном уровне, так и на уровне клеток, органов и систем человека. 
Следует иметь в виду, что при переходе от изолированной клетки к ткани, к органу и организму все явления усложняются. Это происходит потому, что не все клетки поражаются в равной степени, а тканевой эффект неравен сумме клеточных эффектов: ткани, а тем более органы и системы нельзя рассматривать как простую совокупность клеток. Находясь в составе ткани, клетки в значительной степени зависимы и друг от друга, и от окружающей среды. Митотическая активность, степень дифференцированности, уровень и особенности метаболизма, а также другие физиологические параметры отдельных клеток не безразличны для их непосредственных «соседей», а следовательно, и для всей популяции в целом. 
Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД50 – доза облучения, вызывающая гибель 50% облученных человек. Степень радиочувствительности сильно варьируется в пределах вида, организма, клетки.  Следовательно, чтобы правильно оценить последствия облучения организма человека, необходимо оценить радиочувствительность на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. На клеточном уровне радиочувствительность зависит от: организации генома, состояния системы репарации ДНК, содержания в клетке антиоксидантов, активность ферментов, утилизирующих продукты радиолиза, интенсивности окислительно-восстановительных процессов. Наиболее радиочувствительными в организме будут ткани, имеющие резерв активно размножающихся малодифференцированных клеток (кроветворная ткань, гонады, эпителий тонкого кишечника). Наименее радиочувствительными (наиболее радиоустой- 
чивыми) будут высокоспециализированные малообновляющиеся ткани (мышечная, костная, нервная). Исключение составляют тольколимфоциты. На органном уровне радиочувствительность зависит не только от радиочувствительности тканей, составляющих данный орган, но и от его функций. Следует рассмотреть действие излучения на отдельные органы сначала при внешнем облучении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Влияние ионизирующих  излучений на молекулу ДНК.

Действие ионизирующего излучения на биомакромолекулы в основном опосредовано продуктами радиолиза воды [ von Sonntag 2006 ]. При взаимодействии высокоэнергетических фотонов или заряженных частиц с молекулой воды в качестве первичных продуктов образуются либо молекула H2O в возбужденном состоянии, либо катион-радикал H2O?+ и электрон , а далее за счет их спонтанного распада и рекомбинации возникают АФК , а также радикалы H, гидратированные электроны ?aq и ряд других продуктов. При этом каждая частица, тормозясь в воде и постепенно отдавая энергию, может производить большое число продуктов радиолиза [ von ea 2006 ]. Образующиеся молекулы АФК сосредоточены вдоль трека проходящей частицы, что увеличивает вероятность взаимодействия с частями биомакромолекулы- мишени, находящимися поблизости друг от друга. В случае ДНК это приводит к тому, что под действием ионизирующего излучения часто возникают "кластерные повреждения" - модифицированные звенья ДНК, расстояние между которыми меньше нескольких нуклеотидов. Важным источником АФК в природе служит солнечный свет, который поглощается многими соединениями- фотосенситизаторами в живых клетках с дальнейшей передачей энергии на молекулы O2.

Вне зависимости от источника АФК при обсуждении их действия на ДНК следует учитывать их относительную реактивность. O2 и H2O2 достаточно слабо реагируют с различными группами ДНК, в то время как OH чрезвычайно реакционноспособен. С другой стороны, меньшая реакционноспособность O2 и H2O2 приводит к тому, что они способны диффундировать на большее расстояние, чем OH, который реагирует с молекулами-мишенями практически сразу после образования. Поэтому для повреждения ДНК эндогенными АФК огромное значение имеет восстановление менее реакционноспособных АФК ионами переходных металлов до радикалов OH. Из таких реакций в клетке чаще всего протекает цикл Габера-Вейса , катализируемый ионами железа , всегда связанными в некотором количестве с молекулой ДНК:

Fe2+ + H2O2 = Fe3+ +*OH + OH-

Fe3+ + *O2- = Fe2+ + O2

Помимо АФК, упомянутых выше, повреждать клеточную ДНК могут синглетный кислород [ von Sonntag 2006 ] и активные формы азота, из которых наиболее важен пероксинитрит , образующийся при рекомбинации O2 и важного биологического медиатора NO [ Radi, ea 1998 ].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. Влияние ионизирующих излучений на человеческую клетку.

Ионизирующее излучение вызывает образование свободных ионов в веществе – отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных атомов, из которых эти электроны вылетели.Ионизация в промышленных материалах, как правило, не причиняет им вреда, так как в большинстве случаев образовавшиеся ионы просто рекомбинируют. Однако в некоторых материалах радиация нарушает атомную структуру до такой степени, что видоизмененные атомы вступают в химические реакции друг с другом. Так происходит, например, в рентгеновской пленке. Аналогичные процессы происходят и в живых тканях, поэтому ионизация может быть чрезвычайно вредна для них. Она вызывает разделение молекул в клетках, что может привести либо к их гибели, либо к нарушению процессов их размножения. Воздействие ионизирующего излучения на клетки живых тканей подразделяют напрямое и косвенное. В первом случае радиация напрямую взаимодействует с компонентами клетки, в частности с дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), которая отвечает за то, какую функцию выполняет клетка. Видоизменив ДНК, можно получить клетку совсем другого рода, вероятно, даже раковой природы. В случае косвенного воздействия излучение взаимодействует с молекулами воды, которые составляют около 80 % вещества клетки человеческого организма. Энергия, поглощаемая водой, приводит к образованию свободных радикалов.Свободные радикалы – это молекулы, обладающие очень высокой реакционной способностью из-за наличия в них неспаренных электронов; они образуются в результате деления молекулы воды. Свободные радикалы могут, в свою очередь, образовывать соединения, такие как перекись водорода, которые могут навредить ходу химических реакций в клетке, а значит, также привести к ее гибели или изменению ее функции.

Поврежденная ионизирующим излучением клетка имеет следующие «перспективы»:

• клетка может полностью и без нарушений регенерировать благодаря соответствующим способностям человеческого организма;
• клетка может погибнуть при попытке размножиться. В результате у тканей и органов с большой потерей здоровых клеток могут возникнуть существенные функциональные повреждения. Для каждой человеческой ткани или органа существует некий порог количества излучения, превышение которого приведет к клинически заметным негативным последствиям. Чем сильнее это превышение, тем больше вреда наносится органу;
• клетка может восстановиться с нарушениями и продублировать свою несовершенную структуру в будущих циклах размножения. С течением времени такие клетки могут трансформироваться под действием внешних факторов (например, химикатов, диеты, новых доз облучения, неправильного образа жизни и т.п.). После нескольких лет инкубационного периода они могут спровоцировать появление лейкемии или злокачественных опухолей (рака). Такие отдаленные скрытые эффекты называются стохастическими (или случайными).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. Болезни, вызываемые  ионизирующим излучением.

Важнейшие биологические реакции организма человека на действие ионизирующей радиации условно разделены на две группы. К первой относятся острые поражения, ко второй — отдаленные последствия, которые, в свою очередь, подразделяются на соматические и генетические эффекты. 
Острые поражения. В случае одномоментного тотального облучения человека значительной дозой или распределения ее на короткий срок эффект от облучения наблюдается уже в первые сутки, а степень поражения зависит от величины поглощенной дозы. При облучении человека дозой менее 100 бэр, как правило, отмечаются лишь легкие реакции организма, проявляющиеся в изменении формулы крови, некоторых вегетативных функций. При дозах облучения более 100 бэр развивается острая лучевая болезнь, тяжесть течения которой зависит от дозы облучения. Первая степень лучевой болезни (легкая) возникает при дозах 100-200 бэр, вторая (средней тяжести) — при дозах 200-300 бэр, третья (тяжелая) — при дозах 300-500 бэр и четвертая (крайне тяжелая) — при дозах более 500 бэр. 
Дозы однократного облучения 500-600 бэр при отсутствии медицинской помощи считаются абсолютно смертельными. Другая форма острого лучевого поражения проявляется в виде лучевых ожогов. В зависимости от поглощенной дозы ионизирующей радиации имеют место реакции I степени (при дозе до 500 бэр), II (до 800 бэр), III (до 1200 бэр) и IV степени (при дозе выше 1200 бэр), проявляющиеся в разных формах: от выпадения волос, шелушения и легкой пигментации кожи (I степень ожога) до язвенно-некротических поражений и образования длительно незаживающих трофических язв (IV степень лучевого поражения). При длительном повторяющемся внешнем или внутреннем облучении человека в малых, но превышающих допустимые величины дозах возможно развитие хронической лучевой болезни. 
Отдаленные последствия. К отдаленным последствиям соматического характера относятся разнообразные биологические эффекты, среди которых наиболее существенными являются лейкемия, злокачественные новообразования, катаракта хрусталика глаз и сокращение продолжительности жизни. 
Лейкемия — относительно редкое заболевание. Большинство радиобиологов считают, что вероятность возникновения лейкемии составляет 1—2 случая в год на 1 млн населения при облучении всей популяции дозой 1 бэр. 
Злокачественные новообразования. Первые случаи развития злокачественных новообразований от воздействия ионизирующей радиации описаны еще в начале XX столетия. Это были случаи рака кожи кистей рук у работников рентгеновских кабинетов. 
Сведения о возможности развития злокачественных новообразований у человека пока носят описательный характер, несмотря на то что в ряде экспериментальных исследований на животных были получены некоторые количественные характеристики. Поэтому точно указать минимальные дозы, которые обладают бластомогенным эффектом, не представляется возможным. Развитие катаракты наблюдалось у лиц, переживших атомные бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки; у физиков, работавших на циклотронах; у больных, глаза которых подвергались облучению с лечебной целью. Одномоментная ката-рактогенная доза ионизирующей радиации, по мнению большинства исследователей, составляет около 200 бэр.