Основные типы воздействия ионизирующего излучения на живые организмы
Ионизирующая радиация при действии на живой организм вызывает два различных вида эффектов, болезненного типа.
- Детерминированные, или пороговые, эффекты (сюда относят лучевую болезнь, лучевой ожог, лучевую катаракту, лучевое бесплодие, различные аномалии в эмбриональном развитии и пр.)
- стохастические, или вероятностные, беспороговые эффекты, такие как раковые опухоли, лейкозы, многие наследственные болезни. Они происходят у одних организмов и не происходят у других, подчиняясь лишь законам статистической вероятности. Все это заболевания неспецифические, однако излучение повышает частоту их проявления.
Вызванные излучением химические реакции развиваются лавинообразно, вовлекая в разрушительный процесс множество биомолекул, даже не задействованных излучением. Такова специфика действия ионизирующего излучения на живой организм. Эффекты могут развиваться в течение различных промежутков времени: от нескольких секунд до десятилетий.
Механизм воздействия на организм
Излучение вызывает в организме целый ряд обратимых и необратимых изменений.
Основным механизмом воздействия служат процессы ионизации составляющих биомолекулы атомов. Распад сложных молекул при разрывах химических связей – является прямым последствием действия радиации.
Большая роль в развитии негативных биологических эффектов принадлежит радиационно-химическим изменениям, связанным с продуктами радиолиза воды. Водородные высокоактивные вступают в химические реакции с биомолекулами, что способствует нарушению биохимических процессов организма. При этом нарушаются нормальные обменные процессы, замедляется и прекращается развитие тканей, формируются новые химические соединения и вещества, не свойственные организму и опасные для него. Это вызывает нарушение функционирования отдельных органов и систем организма.
Лучевая болезнь
Острые поражения могут развиваться при однократном равномерном гамма-облучении организма и поглощенной дозе более 0,5 Гр. При дозе от 0,25 до 0,5 Гр могут происходить временные изменения в составе крови, которые быстро исчезают. При поглощении дозы 0,5-1,5 Гр заметно чувство усталости, примерно у 10% облученных (наиболее чувствительных) могут наблюдаться рвота, происходят умеренные изменения состава крови.
При получении дозы от 1,5 до 2,0 Гр может возникнуть острой лучевая болезнь в наиболее легкой форме, она проявляется как продолжительная лимфопения, в 30-50% случаев отмечают сильную рвоту в течение одних суток после облучения.
Лучевая болезнь средней тяжести вызывается дозой 2,5- 4,0 Гр. При этом в 20% случаев происходит смертельный исход, гибель наступает в интервале 2-6 недель после облучения. Доза от 4,0 до 6,0 Гр вызывает обычно тяжелую форму лучевой болезни, смертность достигает 50%, и гибель происходит в течение первого месяца. При более высоких дозах отмечена крайне тяжелая лучевая болезнь, практически со 100% летальным исходом вследствие кровоизлияний в различных органах или инфекционных заболеваний.
Одна из наиболее коварных особенностей ионизирующего излучения – это его способность провоцировать отдаленные последствия для организма: лейкозы, злокачественные опухоли, быстрое и раннее старение.
В случае непрерывного или повторного облучения в дозах, существенно более низких, чем те, которые могут вызвать острую форму лучевой болезни, может развиваться хроническая лучевая болезнь. При ней происходят изменения в крови, характерные симптомы со стороны нервной системы, местные поражения кожи и хрусталика, снижение иммунитета организма.
Кумулятивный эффект
Некоторые радиоактивные элементы поглощаются и накапливаются в определенных органах, что приводит к особенно высокой локальной интенсивности радиации, даже в условиях общего невысокого ее уровня.
Кальций, радий, стронций и другие родственные им элементы аккумулируются в костях, изотопы йода аккумулируются в тканях щитовидной железы, некоторые редкоземельные элементы в основном концентрируются в печени. Равномерно распределяются по организму изотопы цезия, рубидия, они вызывают угнетение кроветворной функции, атрофию семенников, развитие опухолей мягких тканей.
