Радиобиология

1.Строение атома. Атом-солнечная сист.в миниатюре. Размер атома-10^-8,ядро10^-13см. Ядро состит из протона,нейтрона,электрона.Орбитали:k,m,l,n,o,q.p.На каждой орбитали находится определенное количество электронов. Me=0,000548а.е.м. е на внутр.оболочках связаны прочнее,чем на внешн.оболочке.Структура орбит и колич-во е на внешн.обол-ке опред-ют химич.индивид-ть элемента.е несет в себе один элементарный отрицат.заряд электричества 1,6*10^-9Кл.Сумма числа протонов и нейтронов в ядре атома данного элемента-массовое число.Суммарная масса атома почти целиком сосредоточена в ядре.

2.Изотопы-это атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов,но различ-ся по числу нейтронов,относ-ся к разновидностям одного и того же хим.элемента.Хим.элем.могут существовать в виде относит-но устойчивых ядерн.структур(стабильный изотоп) и радиоактивных изотоп.Стабильность ядра опред-ся соотнош-ем числа протонов и нейтронов.

U²³⁸ ₉₂ р-96,N-238-96=146.

Яд.структуры нестабильны и они подвержены распаду.Для хим.элем.,расп-ых в конце,образ-ся радиоактивн.сем-ва(урана и тория).Радиоакт.распад-проц.самопроизвольный,внутриядерный,на кот-ые физ.и хим. Факторы воздействовать не могут.У радионуклеидов время от времени вырыв-ся компактная группа из двух N и двух Р.В дальнейшем этот жлем.яв-ся нестабильным.1е-неспаренный,и он вылетает из ядра.При каждом распаде присх-ит радиоактивн.излуч-е.Радиоактивн.явл-я,происх-ие в природе-естеств.,если получ-ое искусственно при ядерн.р-ях-искусств.

3.Виды излуч-ий, и их проникающая спос-ть.Радиация вкл-ет в себя все виды электромагн-го изл-я(свет,радиоволны,энергия солнца и проникающие энергии). Проникающ.рад-я созд-ся галактическими солнечн.изл-ии,наличием радиоактивных элем-ов в почве,воздухе и во всех материалах,исп-ых в хоз-ой деят-ти чел-ка.Ионизир-ая рад-я,проходя ч/з ткани и клетки живых орг-ов,разрывает хим.связи внутри мол-л и выз-ет измен-е в структуре. Иониз.изл-я возн-ет при радиоактивн.распаде ядерных превр-ях,торможение заряж-ых частиц в в-ве при взаимод-ии обра-ся ион разных знаков.y-изл-е-которкомагнитное изл-е,длина волны менее 0,01нм.Изл-я испуск-ся возбужд-ми атомными ядрами при ядерн.р-ях,радиоактивн.превр-ий атомн.ядер,при столкнов-ии частицы и античастицы.α-изл.-самая тяжелая частица;ядро атома Не;2прот.и 2нейтр.Положит.заряд+2испуск-ся при радиоакт-ом распаде урана и радия.Обладают наименьш.проник-ей сп-ью.При попадании внутрь орг-ма опасны,т.к.способны выбивать электроны из обол-ки любого нейтр-го атома,в.ч.тело ч-ка,при этом обр-ся +заряж.ионы.β-изл.предст-но отриц.заряж.электронами и положит.заряж-ми позитронами.Встр-ся при искусств.радиоакт.заряд.

Нейтронное  изл-е обр-ся при делении ядер атомов Uи Pu.Они электрически нейтральные,очень глубоко проникают во всякое в-во и теряет свою энергию только при соударении с ядрами атомов.При этом,атомы стабильн.изотопов превр-ся в радиоактивн.изотопы,их проник.сп-ть =y-изл-ем.Нейтринное изл-е обр-ся при В-распаде,они очень малы и обладают чрезвычайной проник-ей спос-тю.Они редко или не взаимод-ют с в-ом,свободно проходят сквозь землю и солнца.

4.Особенности взаимодействия  ионизир-их изл-ий с веществом.Негативное возд-е иониз-их изл-ий на орг-м или на в-во связано с их спос-тю выбивать электроны из живой материи или переводить электроны в возбужд-ое сост-е.Если при возд-ии энергии,один или неск-ко е обрыв-ся от обол-ки,происх-ит-ионизация атома.Если е переходит на др.орбиту,более удаленную от ядра,но при этом не покидает его,происх-ит возбуждение атома.Данный процесс сопровожд-ся поглощ-ем энергии.При рохожд-ии заряж-ой частицы ч/з в-во теряется энергия,кот-ая расход-ся на иониз-ю или возбужд-е.Это повтор-ся до тех пор,пока заряж.частица не утратит свою энергию.В зав-ти от знака заряда,пр прохожд-ии ч/з в-во,частица притягив-ся или отталкив-ся.Чем больше масса летящей частицы,тем меньше она отклон-ся от первонач-го направл-я.При взаимод-ии заряж.частиц с в-ом,выд-ся упругое и неупругое взаимод-е.Упругое-суммарная кинетичес.энергия частиц, до взаимод-ии равна суммарной кинетич.энергии после из взаимод-я.Неупругое-проц.,при кот-ом часть кинетич.энергии частиц расход-ся на ионизацию и возбужд-е атомов,возб-е ядер,расщепл-е ядер или тормозное изл-е.

5.Основные эффекты  взаимод-я α-изл-я с веществом.1)упругое рассеяние α-частиц на атомных ядрах,2)неупругое взаимод-е3)ионизация.При взаимод-ии αчастицы с орбитальным е,е выбив-ся,ему придается энергия,атом преврат-ся в положит.заряд,4)возбуждение.При получении дополн.энергии е от α-частицы,она переходит на др.орбиту.5)если α-частица обладает достат.энергией для преодоления кулоновских сил,она проникает в ядро,кот-ая распад-ся в послед-ем с испускание нейтронов для у-изл-ий.

6.Основные эффекты  взаимод-я В-изл.с веществом.1)упругое взаимод-е-при притягивании В-част.к положит.ядрам,при этом измен-ся траектория движ-я.2)неупругое взаимод-е-если В-част.обладает высок.энергией,а поглотителем служит материал большой плотности,то при этом возн-ет тормозное излуч-е.При этом выд-ся у-лучи.3)возбуждение. -при прохожд-ии В-част.ч/з электронную оболочку,передает свою энергию электронам.4)ионизация-если В-част.выталкивает е с орбиты.

7.Доза излучения  и его мощность.Дозиметрия-это измерение рассеяния и поглощения энергии ионизир-го изл-я в опред-ом в-ве.Доза изл-я зав-т от энергии и вида падающего изл-я,а ткже от природы поглощающего материала.Радиометрия-обнаружение и измерение числа распадов атомных ядер в радиоактивных источниках по испускаемому ядрами изл-ий.Биол.действие иониз.изл-ий на орг-м обусловлено возбужд-ем и ионизацией на орг-м обусловлено возб-ем и иониз-ей атомов и молекул биол.среды,когда им перед-ся опред.колич-во энергии.Часть поступ-го изл-я пронизывает облучаемый объект,не оказывая никакого действия,а часть лучей поглощ-ся.Поглощен.доза-это энергия иониз-го изл-я,поглощ-ая в-ом в перерасчете на единицу массы.Мощность-2,77*10^-6Гр/с.Экспозиционная доза-оценка колич-ва падающей энергии изл-я по вызываемой ею иониз-ии в возд.;прим-ся для измер-я глубоколежащих тканей живого орг-ма и колич-ой хар-ки рентгеновского и У-изл.,действ-их внешне на объект.Мощн.-7,17*10^-8Кл.Эквивалентная доза-способ оценки колич-ва действия поглощ-ой энергии излуч-я,учит-ую различн.биолог.эффект-ть отд.видов изл.Эффективн.эквивал.доза прим-ся для оценки биол.эффекта или меры риска при облуч-ии орг-ов и тканей и орг-ма в целом,с учетом влияния разных видов изл-я и радиочувствит-ти отд.орг-ов.

8.Ионизационные  детекторы излучений.Радиоакт.изл-я не восприним-ся органами чувств ч-ка,поэтому исп-ют спец.приборы,действие кот-ых основаны на физико-хим.эффектах,возн-их при возд-ии иониз-их изл-ий с во-ом-это ионизационные детекторы-в них происх-ит ионизация газовой среды.Исп-ют сухой возд./Заряженные частицы,попавшие в камеру детектора,выз-ют первичн.иониз-ю,в послед-ем идет вторичн.иониз-я газовой среды.Когда появ-ся напряжение,положит.ионы собир-ся на катоде,отриц-на аноде.Возн-ет иониз-ый ток,кот-ый фиксир-ся регистрац-ым прибором.

1)Ионизац-ые камеры-измеряют все типы ядерных изл-ий и их исп-ют как индивид-ые дозиметры.Они изм-ют иониз.ток с силой 10^-14-10^-15А.(КД-0,2;ДП-24).2)Пропорцион.счетчики-1)цилиндрич. 2)приямоугольн. Аноды в форме металлич-ой нити,а пов-ть цилиндра-катод. (САТ-7).3)Счетчики Гейгера-Мюллера-герметически запаянная стеклян.трубка.Сод-ит инертный газ.Исп-ся для регистр-ии αиγ-изл.(СБМ-12)4)Люминисцентные-в них под действ-ем изл-ий происх-ит ионизация и возбуждение атомов.При переходе атомов обратно из возб-го и иониз-го сост-я,высвеч-ся энергия в виде вспышки света.Энергия тока преобр-ся в электрич.сигнал.5)Полупроводниковый детектор-действие основано на св-ве полупроводников пропускать эл.ток под действием иониз.изл-ий.6)Фотографические счетчики7)химические8)калориметрическое.

9.Приборы для  измерения ионизирующих излучений.1)Радиометры-для измерения активности радиоактивных в-в,плотности потока иониз-их изл-ий,удельной объемной активности газов,жидкостей,аэрозолей,прод-ов растит.и жив.происх-я,удельной поверхностной активности.(стационарные и переносные).РКС-18Р-для измерения активности αиβизл.,с плоских источников пов-ти.УМФ-2000-для измер-я природной и питьевой воды,αиβлучей.РКГ-АТ1320-для измер-я активности γ-изл.радионуклеидов.2)Дозиметры-для измерения экспозиц-ой дозы рентгеновского и γ-изл.,а также поглощенной дозы и интенсивности иониз-их изл-ий.(стационарные и портативные).ДП-58,ИД-1,Терра-МРС-05,СН-4,3)Спектрометры-для измер-я распредел-я изл-ий по энергии,заряду и массам,также пространственно-временных распред-ий.

10.Источники радиоактивного  загрязнения ОС.С/х радиоэкология заним-ся обесп-ем полноценной и безопасной среды обитания ч-ка в усл-ях возд-я на него радиации и радиоакт-го загр-я ч/з почву,воздух,воду,удобр.и пищев.прод-ты.На чел-ка и жив.постоянно возд-ют радиоационный фон земного и космич-го происх-я.Естеств.-обусловлен излуч-ем природных радионуклеидов Земли и космическим излуч-ем. Технологически измененный естеств.-формир-ся из природн.ист-ов ионизир-го изл-я,это радионуклиды,извлеч-ые из недр Земли вместе с полезными ископаемыми или содерж-ся в строит.материалах жилищ.Искусственный-загр-е ОС иск-ми радионуклеидами,образ-ся при расщепл-ии ядер урана и плутония.В биосфере земли сод-ся более 60%естеств.радионукл-ов,кот-ые извлек-ся из недр земли вместе с газом,нефтем,кам.углем,строит.материалом.Одним из источников радиации яв-ся камен.угль.Опасны фосфорные залежи,из кот-ых извл-ют мин.удобр.К искусств.ист-ам облуч-я отн-ся ядерные взрывы,авария на АЭС,отходы атомн.пром-ти,исп-е радиоакт.элем-ов в медицине и различн.обл-ях н-ки.

11.Последствия  использования ядерной энергии.При функциониров-ии атомн.электростанций,разработано полный ядерный цикл,кот-ый сост-ит из различн.стадий:1)добыча урановой руды,2)перераб-ка уран.руды,3)изотопное обогащ-е,4)произв-во топлива,5) «выгорание» топлива в реакторе, 6)вторичная обраб-ка отработ-го топлива,7)захоронение радиоактивных отходов.

Наиболее опасными счит-ся отработанное топливо АЭС.Атомный реактор производит в год до 30т отработ-го топлива,1т=180млн.Кu.Основная масса отходов накаплив-ся на площадках АЭС.Российск.АЭС ежегодно накапл-ют до 10тыс.т отходов.В наст.время строят подземные могильники для захоронения радиоактивн.отходов в твердом виде.Авария:08.10.57-В Англии на одном из реакторов Аэс произошла авария,28.03.79-в США на АЭС-частичное расплавление активной зоны реактора,26.04.86-катастрофа в Чернобыле.

12.Типичные ситуации  радиоактивногно загр-я внешн.среды.1)разовые выбросы во внешн.среду больш.колич-в радиоактивн.в-в(после яд.взрывов и радиац.аварий)2)непрерывное медленно убывающее во времени радиоактивн.загр-е с/х угодий из атмосф.ист-ка после ядерн.взрывов или значит-ых выбросов промышл.радиоактивн.прод-ов в атмосф.3)остаточное радиоактивное загр-е террит-ии,приводящее к загр-ю с/х прод-ии в рез-те почвенного поступл-я радионукл-ов,развив-ся как следствие первой или второй ситуации. С течением времени после взрыва,уровень рад-ии резко сниж-ся и связана с распадом короткоживущих радионукл-ов,но поражающее действие ост-ся у долгожив-их радионукл-ов.1)При авариях наибольш.опасность предст-ют аэрозольные частицы.Они распр-ся на огромн.терри-ии и с возд-ом попадают в орг-ны дых-я.2)Набл-ся при глобальном радиоактивном нападении.Если облако достигнет тропосферы,выпадение нач-ся только по истеч-ии 3сут.В зав-ти от рельефа,сезона года,метеоролог.усл-ий,мощности и высоты взрывов,и дост-ют своего максимума ч/з 20сут.после взрыва.Крупные частицы оседают в р-не их образов-я и взрыва и выз-ют локальное загр-е.Более мелкие частицы попадают в верхн.слои тропосферы и рассеив-ся возд.потоками,далее оседают и приводят к регион-ым и глоьальным загр-ям террит-ии.Очищение от мелкодисперсных частиц после взрыва прод-ся 7мес-1год.3)Загр-е долгожи-ми радионуклеидами.Основн.ист-к загр-я с/х прод-ии –почва,при этом воздух очищ-ся. Уровень загр-я террит-ии в теч-ии длит.периода времени не меняется;связано наличием в почве долгожив-их изотоп.

13.Токсичность  радионуклидов.-это степень биол-го действия данного изл-я на орг-м.Токсикология из-ет проникновение в молекулярные структуры ткани орг-ма радиоактивных ы-в на живые орг-мы.Основные ф-ры,обусл-ие токсичность:1)зав-т от вида и энергии изл-я,периода полураспада.2)физ-хим.св-в в-ва,в составе кот-го радионуклеид попадает в орг-м,3)типа распред-я по тканям и орг-м,4)скорости выдел-я из орг-ма.Энергия изл-я имеет прямую связь с поражением орг-ма(чем она сильнее,тем больше пораж-ся).Вид изл-я яв-ся одной из главн.хар-к,опред-их токсичность радиоизотопа.Чем выше энергия и короче пробег частицы,тем больше у нее линейная передача энергии.Наибольш.действие оказ-ют те радионукл-ды,кот-ые легко обр-ют газы и водорастворимые сед-я.Они в больш.кол-ве всасыв-ся в кровь,быстро распростр-ся по всему орг-му или концентр-ся в соотв-их орг-ах.Нерастворимые радиоакт.частицы,попадая в легкие,на слиз.обол-ки,в жел-киш.тракт с кормом и водой,могут адсорбиров-ся эпител.кл-ми или задержив-ся в желудке,киш-ке и длит.время облучать тк.,вызывая явное местное радиац-ое поражение.

14.Поступление,накопление  и выделение радионуклеидов из орг-ма жив-ых.Поступают:через органы дыхания, пищеварит. тракта, кожный покров, слиз.обол-ки и раны.Накопление рад-ов в орг-ах и тк.жив.связано с физ-хим.св-ми изотопов,видом жив.,их возрастом,физиолог.сост-ем,видом самого орг-ма и ткани.Кратность накопления-отнош-е получ-ой активн-ти радионукл-ов в орг-ах и тк.к их ежесуточному поступлению в орг-м.Наибольш.опасность предст-ют те радион-ды,кот-ые имеют высок.кратность накопления.Во время длит.поступл-я рад-ов в орг-м жив-ых скорость их накапл-я меняется.Вначале-интенсивно,а затем-постепенно замедл-ся и наступает равновесие м/у вновь поступ-ми рад-ми и выводимыми.С этого периода дальнейш. увел.сод-я их в орг-ме жив.не происходит. Выделение-попавшие в орг-м рад-ды уч-ют в ОВ,они вывод-ся из орг-ма ч/з те же самые выделит.сист., что и их стабильные носители. Основн.кол-во рад-ов вывод-ся ч/з жел-киш.тракт и почки,в меньш.степени-ч/з легкие и кожу.У берем.и дактир.жив.-с плодом и молоком.Скорость вывед-я рад-ов зав-т от их природы,от вида,возраста,физиол.сост-я жив. И ряда др.факторов. Наиболее быстро из орг-ма вывод-ся рад-ды,депонир-ся в тк.,где чкорость ОВ высокая.Основн.ф-ом, опред-им пути выведения рад-ов из орг-ма,яв-ся из физ-хим.св-ва.

15.Метаболизм и  токсикология некоторых радионукл-ов.Молодые прод-ты дел-я-смесь короткожив-их рад-ов.Спад их активн-ти происх-ит очень быстро,ч/з каждые 7периодов времени в 10раз.По мере радиоакт. Превр-ий меняется изотопный состав смеси прод-ов деления,измен-ся всасыв-е,распред-е, накопл-е в орг-ме и их биол.действие. Наибольш.степень поражения при поступл-ии нерастворимой смеси с кормом-в жел-киш.тракте,при поедании растворим.смеси-в щитов.железе, жел-киш.тракте,кровеносн.сист. В зав-ти от поступ-го кол-ва смеси короткожив-их рад-ов-острая, подострая, хроническая лучевая болезнь.Горячие частицы- мельчайшие частицы остатков ядерн.топлива или пыли с навед-ой радиацией высок.радиоакт-ти. Доля рад-ти атм.возд.приход-ся на горяч.частицу в периоде выпадения рад-ых остатков после яд.наземного взрыва-до 10% общего колич-ва наход-ся в атмосф.рад-ов. Горяч.частицы атм.аэрозолей прон-ют в орг-м жив.с вдыхаемым возд-ом,водой и кормом.Попавшие в орг-м горяч.частицы оказ-ют на окруж.тк.радиац-ое возд-е,степень кот-го зав-т от размера частицы,ее радиоакт-ти,прод-ти периода полураспада рад-ов,сод-ся в частице и радиочувствит-ти кл.и тк.орг-ма.

16.Переход  радионуклидов  в продукцию жив-ва.  Переход  радионуклидов  из  кормов  в  продукцию животноводства зависит  от  уровня и полноценности кормления животных, их возраста,физиологического состояния, продуктивности и других факторов.У высокопродуктивных     животных     коэффициент     перехода радионуклидов  из  кормов  в  организм ниже,  чем у низкопродуктивных.  Существенное влияние  на  величину  коэффициента перехода оказывает сбалансированность рационов кормления животных по основным и, особенно, минеральным элементам питания. В условиях содержания коров на малопродуктивном  естественном  пастбище,  с  изреженным травостоем, отмечается  многократное  повышение перехода цезия-137 в молоко. Это объясняется  как  низким  качеством  травяного корма на естественном пастбище,  так  и  заглатыванием животными почвенных частиц верхнего слоя дернины с высокой концентрацией в ней радиоцезия.  В  случае  недостатка  в  хозяйстве кормов с низким содержанием цезия-137  на заключительной стадии откорма рекомендуется применение ферроцианидных препаратов.