Іонізаційні негативні фактори середовища
Іонізуючі випромінювання — це таке випромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних знаків (іо-нів). Воно має високу енергію та властивість руйнувати біологічні об’єкти.
Види іонізуючого випромінювання:
1. Корпускулярне випромінювання — потік частинок, що утворюються при ядерних перетвореннях (a- і b-частинки, протони, нейтрони та ін.):
а)a-випромінювання — це потік позитивно заряджених частинок (ядер ато-мів гелію), які рухаються зі швидкістю до 20 000 км/с. Довжина пробігу a-частинки у повітрі до 11 см, в біологічних тканинах — до 140 мкм;
б) b-випромінювання— це потік електронів чи позитронів, що рухаються зі швидкістю близької до швидкості світла (250 000 км/с). Довжина пробігу b-частинки у повітрі — до 40 м, у живій тканині — до 4 см.
2. Фотонне випромінювання — потік електромагнітних коливань високих і надзвичайно високих енергій, що рухаються зі швидкістю світла (у вакуумі близько 300 000 км/с) — це g-, рентгенівські і ультрафіолетові промені:
а) g-випромінювання виникають при збудженні ядер атомів або елементарних частинок під час ядерних вибухів, розпаді ядер радіоактивних речовин, або проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Довжина хвилі (1000-1)·10-15 м. Завдяки значній енергії, це випромінювання може іонізувати різні речовини, а також характеризується великою проникаючою здатністю — сотні і тисячі метрів у повітрі;
б) рентгенівське випромінювання виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, і має довжину хвилі (1000-1)·10-12 м. Це сукупність гальмівного та характеристичного вип-ромінювання, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ.
Характеристики іонізуючого випромінювання:
1) іонізуюча спроможність випромінюваннявизначається питомою іонізацію, тобто числом пар іонів, що утворюються в одиниці об’єму, одиниці ма-си середовища або одиниці довжини шляху (найбільша у a-випромінювання, у b-випромінювання — приблизно в 100 разів менша, а у g-випромінювання — приблизно в 1000 раз менша ніж у a-випромінювання);
2) проникаюча спроможність випромінювання—визначається довжиною пробігу у середовищі, тобто шляхом, пройденим часткою в речовині до її по-вної зупинки (найбільша — у g-випромінювання, найменша — у a-променів)
Джерела іонізуючих випромінювань:
1) природні (космічні промені, природні радіонукліди, які природно розподіле-ні у землі, воді, повітрі та інших елементах біосфери);
2) штучні(ядерні вибухи, атомні електростанції та дослідницькі ядерні реак-тори, прискорювачі заряджених часток, радіоактивні відходи, рентгенівські апарати, прилади засобів зв’язку високої напруги, штучні ізотопи та ін.).
Способи опромінення організму людини:
1) зовнішній, що здійснюється радіоактивними речовинами, які знаходяться поза організмом людини;
2) внутрішній, що здійснюється радіоактивними речовинами, які потрапили всередину організму через органи дихання, шлунково-кишковий тракт, шкір-ні покриви та слизові оболонки. Внутрішнє опромінення триває до тих пір, поки радіоактивна речовина не розпадеться або не буде виведена з організму в результаті процесів фізіологічного обміну. Воно небезпечне тим, що викли-кає виразки різних органів, які тривало не гояться, і злоякісні пухлини.
Дози іонізуючого випромінювання (міра дії):
1) експозиційна доза—характеризує іонізуючу спроможність випромінюван-ня у повітрі. Одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на 1 кг (Кл/кг). Позасистемна одиниця — рентген (Р, мР, мкР), 1 Р=2,58·10-4 Кл/кг;
2) поглинута доза (Д)характеризує енергію іонізуючого випромінювання, що поглинається одиницею маси опромінюваної речовини. Вимірюється в греях (1 Гр=1 Дж/кг) або в позасистемних одиницях радах (1 Гр=100 рад);
3) еквівалентна дозавизначає біологічний вплив різних видів іонізуючого ви-промінювання на організм людини та служить для оцінки радіаційної небез-пеки цих видів випромінювань. У системі СІ одиницею вимірювання еквіва-лентної дози є зіверт (1 Зв=1 Дж/кг, 1 Зв»100 Р, 1 Зв=1 Гр), позасистемною одиницею є бер (1 Зв=100 бер).
Величина дози, яку отримує людина, залежить від виду випромінювання, енергії його частинок, щільності потоку та тривалості дії. Поглинута та експози-ційна дози випромінювання, що належать до одиниці часу, визначають потужні-сть доз (рівень радіації). Рівень радіації характеризує ступінь забруднення міс-цевості та вказує, яку дозу може дістати людина, перебуваючи на забрудненій тери-торії, за певний проміжок часу. Одиницею вимірювання рівня радіації є рентген, рад та бер за 1 годину.
У результаті дії іонізуючого випромінювання на організм людини в ткани-нах можуть виникати складні фізичні, хімічні та біологічні процеси. При цьому порушується нормальне протікання біохімічних реакцій та обмін речовин в ор-ганізмі. В залежності від поглинутої дози випромінювання та індивідуальних особливостей організму викликані зміни можуть носити зворотній або незворотній характер. При незначних дозах опромінення (<50 Р) вражені тка-нини відновлюються. Тривалий вплив доз, які перевищують гранично допустимі межі, може викликати незворотні зміни в окремих органах або у всьому ор-ганізмі й виразитися в хронічній формі променевої хвороби. Віддаленими нас-лідками променевого враження можуть бути променеві катаракти, злоякісні пу-хлини. Особливості дії іонізуючого випромінювання на організм людини: 1) органи чуття не реагують на іонізуюче випромінювання; 2) висока руйнівна еф-ективність поглинутої енергії випромінювання — навіть дуже мала його кіль-кість може спричинити глибокі біологічні зміни в організмі; 3) наявність при-хованого (інкубаційного) періоду проявлення впливу іонізуючого випроміню-вання (період уявного благополуччя, що може бути досить довгим при опромі-неннях у малих дозах, але скорочуватись зі збільшенням дози; 4) вплив малих дози іонізуючого випромінювання може підсумовуватись чи накопичуватись в організмі (кумулятивний ефект); 5) вплив опромінювання може проявлятися безпосередньо на живому організмі у вигляді миттєвих уражень (соматичний ефект) або через деякий час у вигляді різноманітних захворювань (соматично-стохастичний ефект); 6) іонізуюче випромінювання негативно вливає не лише на дану людину, а й на її майбутніх нащадків (генетичний ефект); 7) ступінь впливу іонізуючого випромінювання залежить від індивідуальних особливостей організму людини; 8) при одній і тій самій дозі випромінювання у дітей вража-ється більше клітин, ніж у дорослих, тому що у дітей всі клітини перебувають у стадії поділу; 9) наслідки опромінення істотно залежать від його дози та часто-ти (одноразова дія іонізуючого випромінювання великої дози викликає більші зміни в організмі людини, ніж його фракціонована дія); 10) різні органи органі-зму людини мають різну чутливість до випромінювання. Найсильнішого нега-тивного впливу зазнають клітини червоного кісткового мозку, щитовидна зало-за, легені, молочні залози, статеві органи, печінка, нирки, селезінка, очі, тобто органи, клітини яких мають високий рівень поділу.
Внаслідок дії радіації відбувається гальмування функцій кровотворних органів, звуження судин, розлад шлунково-кишкового тракту, імунної сис-теми організму. Тривалий вплив іонізуючого випромінювання в дозах, що пе-ревищують гранично допустимі, може викликати: порушення сну, погірше-ня апетиту, сухість шкіри, розлади органів травлення, порушення обміну речо-вин, зміни в серцево-судинній системі, руйнування кровоносних судин, крово-виливи в судинах мозку та серцевому м’язі, випадання волосся, катаракту, по-рушення діяльності статевих органів, різке збільшення генетичних дефектів.
Існують порогові значення дози опромінення. За одноразової рівномірної дії g-випромінювання на все тіла з дозою до 25 рад суттєві зміни у стані здо-ров’я людини не настають. При дозі у 25-50 рад мають місце тимчасові зміни складу крові, які відносно швидко зникають. При дозах 50-100 рад виникає почуття втоми, порушується нормальний стан працездатності, помірні зміни складу крові, у 10 % опромінених спостерігається блювання. При більших дозах вини-кає променева хвороба. Хронічна форма розвивається в результаті тривалого опромінення дозами, що перевищують ліміти дози. Більш віддаленими наслід-ками променевого ураження можуть бути променеві катаракти, злоякісні пух-лини та ін. Гостра форма променевої хвороби виникає в результаті опромі-нення великими дозами за короткий проміжок часу. При дозах порядку тисяч рад ураження організму може бути миттєвим.
Основні методи виявлення і вимірювання іонізуючих випромінювань:
1) фотографічнийметод засновано на впливі іонізуючих випромінювань на світлочутливий шар фотоплівки, щільність потемніння якої пропорційна дозі опромінення;
2) хімічний метод ґрунтується на здатності іонізуючих випромінювань спричи-нювати хімічні зміни деяких речовин, що супроводжується появою нового забарвлення розчину цих речовин;
3) сцинтиляційний метод використовує явище світіння (сцинтиляції) деяких речовин під впливом іонізуючих випромінювань, кількість спалахів пропор-ційна інтенсивності випромінювання;
4) іонізаційний метод використовує явище іонізації атомів речовин під впли-вом іонізуючого випромінювання, внаслідок чого електрично нейтральні ато-ми розпадаються і утворюються іони. Якщо в опромінену речовину помісти-ти електроди і подати напругу від джерела постійного струму, то виникає іо-нний струм, сила якого пропорційна інтенсивності випромінювання. На цьому методі ґрунтується робота дозиметрів.