Доза радиации
Нам известно, что большая доза радиации, называемая дозой острого облучения, вызывает угрозу для здоровья, и чем выше эта доза — тем выше риск для здоровья. Нам также известно, что радиация влияет на разные клетки в организме по-разному.
Наиболее сильно страдают от радиации клетки, которые подвергаются частому делению, а также те, что не специализированы. Так, например, клетки в зародыше, кровяные клетки, и клетки репродуктивной системы больше всего подвержены отрицательному влиянию радиации.
Кожа, кости, и мышечные ткани менее подвержены воздействию, а самое малое влияние радиации — на нервные клетки. Поэтому в некоторых случаях общее разрушительное воздействие радиации на клетки, менее подверженные влиянию радиации меньше, даже если на них действует большее количество радиации, чем на клетки, более подверженные влиянию радиации.
Согласно теории радиационного гормезиса малые дозы радиации, наоборот, стимулируют защитные механизмы в организме, и в результате организм становится крепче, и менее подвержен заболеваниям. Необходимо заметить, что эти исследования на данный момент на начальной стадии, и пока неизвестно, удастся ли получить такие результаты за пределами лаборатории.
Сейчас эти эксперименты проводят на животных и неизвестно, происходят ли эти процессы в организме человека. Из этических соображений трудно получить разрешение на такие исследования с участием людей, так как эти эксперименты могут быть опасны для здоровья.
Источники излучения и его использование
Ионизирующее излучение в среде может возникнуть благодаря либо естественным, либо искусственным процессам. Естественные источники излучения включают солнечное и космическое излучения, а также излучение некоторых радиоактивных материалов, таких как уран.
Такое радиоактивное сырье добывают в глубине земных недр и используют в медицине и промышленности. Иногда радиоактивные материалы попадают в окружающую среду в результате аварий на производстве и в отраслях, где используют радиоактивное сырье. Чаще всего это происходит из-за несоблюдения правил безопасности по хранению радиоактивных материалов и работе с ними или из-за отсутствия таких правил.
Стоит заметить, что до недавнего времени радиоактивные материалы не считались опасными для здоровья, и даже наоборот, их использовали как целебные препараты, а также они ценились за их красивое свечение. Урановое стекло — пример радиоактивного материала, используемого в декоративных целях.
Это стекло светится флюоресцентным зеленым светом благодаря тому, что в него добавлен оксид урана. Процент содержания урана в этом стекле относительно мал и количество выделяемой им радиации невелико, поэтому урановое стекло на данный момент считают безопасным для здоровья.
Из него даже изготавливают стаканы, тарелки, и другую посуду. Урановое стекло ценится за его необычное свечение. Солнце излучает ультрафиолет, поэтому урановое стекло светится и в солнечном свете, хотя это свечение намного более выражено под лампами ультрафиолетового света.
У радиации множество применений — от производства электроэнергии до лечения больных раком. В этой статье мы обсудим, как радиация влияет на ткани и клетки людей, животных и биоматериала, уделяя особое внимание тому, как быстро и насколько сильно происходит поражение облученных клеток и тканей.
Мощность дозы излучения
Многие ученые считают, что общее количество радиации, которому подвергся организм — не единственный показатель того, насколько сильно облучение влияет на организм. Согласно одной теории, мощность излучения — также важный показатель облучения и чем выше мощность излучения, тем выше облучение и разрушительное влияние на организм.
Некоторые ученые, которые исследуют мощность излучения, считают, что при низкой мощности излучения даже длительное воздействие радиации на организм не несет вреда здоровью, или что вред для здоровья незначителен и не нарушает жизнедеятельность. Поэтому в некоторых ситуациях после аварий с утечкой радиоактивных материалов, эвакуацию или переселение жителей не проводят.
Эта теория объясняет невысокий вред для организма тем, что организм адаптируется к излучению низкой мощности, и в ДНК и других молекулах происходят восстановительные процессы. То есть, согласно этой теории, воздействие радиации на организм не настолько разрушительно, как если бы облучение происходило с таким же общим количеством радиации но с более высокой мощностью, в более короткий промежуток времени.
Эта теория не охватывает облучение на рабочем месте — при облучении на рабочем месте радиацию считают опасной даже при низкой мощности. Стоит также учесть, что исследования в этой области начались сравнительно недавно, и что будущие исследования могут дать совсем другие результаты.
Стоит также отметить, что согласно другим исследованиям, если у животных уже есть опухоль, то даже малые дозы облучения способствуют ее развитию. Это очень важная информация, так как если в будущем будет обнаружено, что такие процессы происходят и в организме человека, то вероятно, что тем, у кого уже есть опухоль, облучение приносит вред даже при малой мощности.
В правилах безопасности при работе с радиоактивными веществами нередко указывают максимально допустимую суммарную дозу радиации и мощность поглощенной дозы излучения. Например, ограничения по облучению, выпущенные Комиссией по ядерному надзору США (United States Nuclear Regulatory Commission) рассчитаны по годовым показателям, а ограничения некоторых других подобных агентств в других странах рассчитаны на помесячные или даже почасовые показатели.
Некоторые из этих ограничений и правил разработаны на случай аварий с утечкой радиоактивных веществ в окружающую среду, но часто основной их целью является создание правил безопасности на рабочем месте. Их используют, чтобы ограничить облучение работников и исследователей на атомных электростанциях и на других предприятиях, где работают с радиоактивными веществами, пилотов и экипажей авиакомпаний, медицинских работников, включая врачей радиологов, и других. Более подробную информацию об ионизирующем излучении можно найти в статье поглощенной дозе радиации.
Общие сведения
Излучение — природное явление, которое проявляется в том, что электромагнитные волны или элементарные частицы с высокой кинетической энергией движутся внутри среды. В этом случае среда может быть либо материей, либо вакуумом. Излучение — вокруг нас, и наша жизнь без него немыслима, так как выживание человека и других животных без излучения невозможно.
Без излучения на Земле не будет таких необходимых для жизни природных явлений как света и тепла. В этой статье мы обсудим особый тип излучения, ионизирующее излучение или радиацию, которая окружает нас везде. В дальнейшем в этой статье под излучением мы подразумеваем именно ионизирующее излучение.
Опасность для здоровья, вызванная радиацией
Литература
Определения
Вначале рассмотрим некоторые определения. Существует множество способов измерять радиацию, в зависимости от того, что именно мы хотим узнать. Например, можно измерить общее количество радиации в среде; можно найти количество радиации, которое нарушает работу биологических тканей и клеток; или количество радиации, поглощенной телом или организмом, и так далее. Здесь мы рассмотрим два способа измерения радиации.
Общее количество радиации в среде, измеряемое на единицу времени, называют суммарной мощностью дозы ионизирующего излучения. Количество радиации, поглощенное организмом за единицу времени, называют мощностью поглощенной дозы.
Суммарную мощность дозы ионизирующего излучения легко найти с помощью широко распространенных измерительных приборов, таких как дозиметры, основной частью которых обычно являются счетчики Гейгера. Работа этих приборов более подробно описана в статье об экспозиционной дозе радиации.
Радиация и биологические материалы
У ионизирующего излучения очень высокая энергия, и поэтому оно ионизирует частицы биологического материала, включая атомы и молекулы. В результате электроны отделяются от этих частиц, что приводит к изменению их структуры. Эти изменения вызваны тем, что ионизация ослабляет или разрушает химические связи между частицами.
Нарушение работы клеток зависит от того, насколько радиация повредила их структуру. В некоторых случаях нарушения не влияют на работу клеток. Иногда работа клеток нарушена, но повреждения невелики и организм постепенно восстанавливает клетки в рабочее состояние.
В процессе нормальной работы клеток нередко случаются подобные нарушения и клетки сами возвращаются в норму. Поэтому если уровень радиации низок и нарушения невелики, то вполне возможно восстановить клетки до их рабочего состояния. Если же уровень радиации высок, то в клетках происходят необратимые изменения.
При необратимых изменениях клетки либо работают не так, как должны, либо перестают работать вовсе и отмирают. Повреждение радиацией жизненно важных и незаменимых клеток и молекул, например молекул ДНК и РНК, белков или ферментов вызывает лучевую болезнь.
Повреждение клеток может также вызвать мутации, в результате которых у детей пациентов, чьи клетки поражены, могут развиться генетические заболевания. Мутации могут также вызвать чрезмерно быстрое деление клеток в организме пациентов — что, в свою очередь, увеличивает вероятность заболевания раком.
Условия, которые усугубляют влияние радиации на организм
На данный момент наши знания о влиянии радиации на организм и о том, в каких условиях это влияние усугубляется, ограничены, так как в распоряжении исследователей имеется совсем немного материала. Большая часть наших знаний основана на исследованиях истории болезни жертв атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, а также жертв взрыва на Чернобыльской АЭС.
Стоит отметить, что некоторые исследования влияния радиации на организм, которые проводили в 50-х — 70-х гг. прошлого века, были неэтичны и даже бесчеловечны. В частности, это исследования, проводимые военными в США и в Советском Союзе. Большая часть этих экспериментов была проведена на полигонах и в специально отведенных зонах для тестирования ядерного оружия, например на полигоне в Неваде, США, на ядерном полигоне на Новой Земле на нынешней территории России, и на Семипалатинском испытательном полигоне на нынешней территории Казахстана.
Радиоактивные выбросы во время этих экспериментов принесли вред здоровью военных, а также мирных жителей и животных в окрестных районах, так как меры по защите от облучения были недостаточны или полностью отсутствовали. Во время этих учений исследователи, если можно их так назвать, изучали воздействие радиации на организм человека после атомных взрывов.
С 1946 по 1960-е эксперименты по влиянию радиации на организм проводили также в некоторых американских больницах без ведома и согласия больных. В некоторых случаях такие эксперименты проводили даже над беременными женщинами и детьми. Чаще всего радиоактивное вещество вводили в организм больного во время приема пищи или через укол.
В основном главной целью этих экспериментов было проследить, как радиация влияет на жизнедеятельность и на процессы, происходящие в организме. В некоторых случаях исследовали органы (например, мозг) умерших больных, которые при жизни получили дозу облучения.
