Ионизация - это физический процесс, его остановить нельзя. Он протекает с участием больших градиентов энергии.

Ионизация и зоны рассеяния электронов.

На ионизирующие излучения в организме формируются патологические реакции во всех его структурных образованиях.

Электрон и атом. Какую бы энергию ни несли гамма - кванты, они не могут разрушить форму или кристаллическую решетку вещества.

Импульса энергии гамма - кванта достаточно лишь на взаимодействие с другими квантами. Поскольку ядра атомов окружены электронными оболочками, то чаще всего происходит взаимодействие высокоэнергетического гамма - кванта и электрона. В результате электрон получает дополнительную энергию и покидает пространство атома, а иногда и вещества, сталкивается с другими квантовыми системами и передает их электронам свою кинетическую энергию, вызывая цепную реакцию вторичной ионизации.

Пространство, в котором происходит вторичная ионизация, называется з о н о й р а с с е я н и я. Ее форма и размеры зависят от энергии энергонесущих частиц и гамма-квантов. Сам процесс комптоновского рассеяния – следствие ионизации атома.

Молекула. Появление ионизированных атомов в составе химических соединений превращает нейтральные молекулы в свободные радикалы. В электролитах реактивного пространства организма нарастают неуправляемые свободнорадикальные реакции присоединения. Они могут повреждать молекулы ДНК, инактивировать ферменты, образовывать новые суррогатные соединения, активировать реакции перекисного окисления.

Клетка. В результате ионизации и последующих за ней событий в клетках организма начинают происходить химические превращения с преобладанием реакций присоединения - эрзац - реакций. Это реакции, по существу, непрограммные, или «шумовые». Они вносят помехи в метаболизм клеток, закисляют цитоплазму. Развивается ацидоз. Изменяются условия работы ферментной системы, катализаторов, ингибиторов и самих химических реакций. В цитоплазме образуются суррогаты - новые вещества с неизвестными свойствами. Повреждаются квазикристаллические чехлы ДНК, генетические структуры, происходят мутации клеток.

Энергия, освобождающаяся при единичной ионизации, поглощается очень небольшой частью общего объема клетки; прямое поражение затрагивает молекулы лишь в этой части. В большинстве клеток имеется обилие идентичных молекулярных компонентов, которые обновляются, если контрольные центры остаются неповрежденными. В этом случае нарушения у какой-либо из способных к возобновлению молекул не вызывают специфических эффектов. С другой стороны, центры, контролирующие индивидуальные функции внутри клетки, представляют собой наборы спаренных генов, каждый из которых - часть очень крупной молекулы ДНК. Повреждение даже одного члена такой пары может иметь губительные последствия для жизнедеятельности клетки.

Вероятность повреждения генов пропорциональна общему числу ионизаций, происходящих в клетке.

Повреждения на молекулярном, клеточном и других уровнях при определенных условиях восстанавливаются. Степень репарации может изменяться в зависимости от гидрофильности тканей, их метаболической активности, содержания кислорода, полноценности работы антиоксидантных систем и других факторов. При необратимых изменениях наступает а п о п т о з. В других случаях клетка может выжить, но с необратимыми повреждениями. Если они носят генетический характер, то проявляются в виде уродств и наследуются дочерними клетками.

Ткань. Гибель отдельной клетки в ткани с нормальным обменом и воспроизводством представляет обычное явление. Резервные возможности размножения у таких тканей, как кожа, значительны, и в этом случае гибель клеток становится значимой лишь тогда, когда это явление принимает массовый характер или когда повышенные темпы гибели клеток не компенсируются воспроизводством новых. Становится невозможным восстановление пула.

Если вновь формирующаяся ткань образуется из здоровых клеток, она функционирует нормально. Однако если происходит репликация клеток с повреждением ДНК, при ослаблении иммунных реакций и общей регуляции, может начаться патоплазия пула. В одних случаях он уменьшается и ткань дистрофирует. В других начинается бесконтрольное деление и разрастание генетически чужеродной ткани – опухоли.

Тяжесть поражения, вызванного чрезмерной дозой облучения, зависит от того, получает ли организм всю дозу одномоментно или дробно, в несколько приемов. При дробном облучении большинство тканей успевают в той или иной степени адаптироваться и восстановиться, поэтому лучше переносят серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием (защита временем).

Органы и системы. Реакция разных органов и систем человека на облучение неодинакова. Красный костный мозг, другие элементы кроветворной системы, репродуктивные органы и глаза более уязвимы при облучении.

Другие органы относительно меньше чувствительны к ионизирующим воздействиям: почки, печень, мочевой пузырь, зрелые хрящевые ткани.

Следует учитывать, что не во всех тканях происходит замещение клеток. Некоторые нейроны не способны делиться в обычных условиях, от воздействия неблагоприятных факторов ухудшается их способность восстанавливаться методом «слияния» с предшественниками. А по мере уменьшения их пула снижается регуляторная мощность мозга, затухают жизненно важные процессы, развиваются тяжелые болезни и старение организма.

Специфика действия ионизирующих излучений на биологические объекты связана не только с количеством энергии, а и формой, в которой эта энергия передается: индуцированные свободными радикалами химические реакции вовлекают в этот процесс массу молекул, не затронутых излучением, – в т о р и ч н а я и о н и з а ц и я.

Никакой другой вид энергии (тепловая, электрическая и др.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Например, смертельная доза ионизирующего излучения для человека, равная 600 бэр, соответствует поглощенной энергии 6·104 эрг/г. Если эту энергию подвести в виде тепла, то она нагрела бы тело менее чем на 0,001°C (тепловая энергия, усвоенная со стаканом горячего чая). А такая же энергия, поглощенная в процессе ионизации, способна вызвать лавину неуправляемых биохимических нарушений, сместить рН внутренней среды, нарушить кислотно-щелочное равновесие и в результате вызвать гибель организма.

Возникаюшие в организме повреждения разнородны. Чем больше энергии излучений поглотят ткани, тем обширнее повреждения и тяжелее последствия облучения. Когда регуляторные и защитные реакции на высоком уровне, организм приспосабливается практически к любым естественным лучевым нагрузкам. Его адаптация может долгие годы компенсировать постоянно причиняемые повреждения. Но с возрастом, при расстройствах здоровья метаболизм в клеточных структурах затухает. Снижаются функциональные возможности органов иммунокомпетентной системы, эндокринных желез, ферментной активности печени, сердечно-сосудистой и нервной систем. Положение усугубляется физическим или моральным истощением, стрессом, травмой и пр. В таком состоянии организму не хватает регуляторной и функциональной мощности. Он не может компенсировать повреждения и сохранять статус-кво внутренней среды. Уменьшается водородный показатель, и к регуляторно-функциональной несостоятельности присоединяются смещения реактивных свойств метаболитов, извращаются естественные биохимические реакции. В таких условиях организм вынужден перейти на аварийное регулирование. Нарушается привычное функциональное равновесие систем, формируется новое общее состояние – п а т о л о г и ч е с к о е.

Многие ликвидаторы аварии на Чернобыльской АЭС первое время пребывали в состоянии активации, ощущали прилив бодрости, работоспособности, хорошо выглядели. Но беда приближалась неумолимо. Несмотря на плановую медицинскую профилактику осложнений, улучшенные питание и социальные условия, за 15 лет, прошедших после аварии, из 850 тыс. участников 55 тыс. умерли, более 100 тыс. стали инвалидами. Через 19 лет 90% оставшихся в живых предъявляют серьезные жалобы на здоровье. Это пациенты с распространенным симптомокомплексом и большим набором хронических заболеваний.

В с я к и е столкновения человека с ионизирующими излучениями таят опасность. При адаптивной интенсивности ионизирующие воздействия компенсируются защитными реакциями без особого ущерба для здоровья. Повышение дозы воздействия или утрата здоровья могут способствовать развитию деструктивных биологических процессов.

Не следует забывать один из выводов сравнительно недавно родившейся научной отрасли – р а д и о б и о л о г и и:

Ионизирующие излучения вредны и только вредны для биоты, для человека. Чем меньше мощность облучения, тем меньше вред, но он остается при л ю б о й, сколь угодно малой, дозе облучения. Низший предел вреда – природ­ный радиационный фон.

Таким образом, все живущие на Земле организмы ежесекундно, от момента своего зачатия и в течение всей жизни непрерывно подвергаются высокоэнергетическому облуче­нию земного и космического происхож­дения. И длится жизнь человека до тех пор, пока его здоровье и защитные реакции в состоянии противостоять и компенсировать комплекс повреждений, и в первую очередь ионизирующих.

Радон

Радон - инертный газ, попадающий в атмосферу из почв, скальных пород и строительных материалов. Средняя концентрация радона на уровне земли вне помещений создает облучение 8 Бк/ч·м^-3. Средневзвешенное содержание радона в помещениях создает облучение 16 Бк/ч ·м^-3. По оценке ГНЦ Института Биофизики, на долю радона вместе с дочерними продуктами радиоактивного распада приходится до 75% годовой эффективной дозы облучения, получаемой от почвенных источников. Накопление радона в помещениях происходит в зависимости от скорости воздухообмена, наличия подвалов и пр. Относительное распределение радона в домашних помещениях 4 : 3 : 1 (соответственно, кухня – ванная – спальня).

Среди радиоактивных ядов радон – один из самых опасных. Не случайно допустимая для человека доза радона в 10 раз меньше допустимой дозы бета- и гамма-излучений.

Уже через час после введения в кровь кролику сравнительно небольшой дозы радона, 10 микрокюри, количество лейкоцитов в крови резко сокращается. Затем поражаются лимфатические узлы, селезенка, костный мозг...

Не столько сам радон задерживается в живом организме, сколько радиоактивные продукты его распада. Все исследователи, работавшие с твердым радоном, подчеркивают непрозрачность этого вещества. А причина непрозрачности одна: моментальное оседание твердых продуктов распада. Эти продукты «выдают» весь комплекс излучений: альфа-, бета-, гамма.

Радон - инертный радиоактивный газ. Он просачивается по трещинам из подземных глубин, проникает через фундамент и пол в жилые помещения. Источником радона в помещениях могут служить и строительные материалы.
ГОСТы ограничивают применение стройматериалов с интенсивностью распада более 200 Бк/кг, но и это большие показатели. Поэтому дома из кирпича, камня, бетона, пенобетона и пр. не могут быть экологически чистыми. Даже деревянные дома с подвалом – накопителем радона - «ядерным погребом» или камином очень опасны для здоровья.

Действие радона двоякое. Во-первых, вместе с водой радон попадает в пищеварительную систему и облучает органы пищеварения. Во-вторых, люди вдыхают выделяемый из воды радон при ее использовании (ингаляционный способ). За 5-7 минут включенный душ увеличивает концентрацию радона в ванной комнате в 30-40 раз. Опасность кроется в сильном ионизирующем излучении альфа-частиц, которое становится причиной злокачественных новообразований в легких, бронхах, трахее.

Вода из артезианских скважин и глубоководных колодцев содержит большое количество радона.

В США уровень содержания радона в грунтовых водах колеблется от 10 до 100 Бк/л (в отдельных районах доходя до сотен и даже тысяч Бк/л).

Агентство по охране окружающей среды США (USEPA) рекомендует Американскому национальному стандарту качества воды предельной величиной содержания радона в питьевой воде считать 300 pCi/l (что составляет 11,1 Бк/л). В новых российских Нормах Радиационной Безопасности (НРБ-99) предельный уровень содержания радона в питьевой воде, при котором уже требуется вмешательство, установлен на уровне 60 Бк/кг.

Суммарная доза облучения, получаемая человеком от радона, больше дозы от любых других источников радиации, вместе взятых.

По данным Всемирной организации здравоохранения, доля раковых заболеваний легких, вызванных вдыханием радона, составляет до 15%.

В России существуют целые радоноопасные регионы.

О важности проблемы радона говорит принятый в 1995 г. Федеральный Закон «О радиационной безопасности населения». В 2000 году Правительством РФ принята Федеральная целевая программа «Ядерная и радиационная безопасность России» с отдельной подпрограммой «Радон». Эти законодательные акты вводят новые нормы радиационной безопасности.

Основной профилактический способ снижения концентрации радона в жилом помещении - систематическое проветривание.