Биологическое действие ионизирующего излучения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Биологическое действие ионизирующего излучения

Бейбалаев К.Б.

В основе действия ионизирующего излучения лежит его взаимодействие с веществом, т.е. передача энергии излучения атомам и молекулам среды (эффект возбуждения и ионизации). При этом биологические изменения, происходящие в организме велики, а поражения тяжелы. Это связано с тем, что вслед за чисто физическим явлением (первичные эффекты - возбуждение и ионизация), протекающим в момент контакта, развивается вторичный эффект, т.е. полученные продукты ведут ряд химических и биохимических процессов, которые в совокупности превращаются в биологическую реакцию организма на излучение.

Первичные реакции, вызываемые излучением в организме, развиваются в водной фазе, которая является основной частью в количественном отношении всех организмов; в ней растворены все органические и неорганические вещества и интенсивно идут процессы обмена веществ.

При взаимодействии излучения с нейтральной молекулой воды из нее выбывает е-и превращается в «+» ион, а е- присоединяется с нейтральной молекулой воды и становится отрицательным ионом молекулы воды (H2O-).

Н2О+ + е-; е- + Н2О>Н2О-.

Ионы H2O+, H2O- неустойчивы и расщепляются на свободные радикалы:

H2O+>Н++ОН? (окислитель);

H2O->Н?+ОН-(восстановитель).

Они (радикалы: Н? и ОН?) за 10-5сек образуют:

Н?>+Н>Н2;

Н?>+ОН>Н2О;

Н?> -е- >Н+.

Подобно Н? неустойчив и ОН?.

Первой ступенью преобразования энергии излучения в энергию химических реакций является образования радикала НО2(гидроперексид); это осуществляется при наличии в водной среде растворенного О2:

Н?+ О2>НО2

Н2О + О2 >ОН? + НО2;

НО2 + НО2>Н2О2 + О2.

В воде с растворенными НО2 в силу своих окисляющих свойств отнимает е- у другого соединения и превращается в НО2-, а затем НО2- + Н+ > Н2О2.

Н2О2 образуется в воде и без О2, если облучатель обладает большой плотностью ионизации (б- частица) и радикалы ОН? находятся в непосредственной близости - ОН? + ОН? > Н2О2.

Радикалы образуются и в органической среде

RH > R? + H? (в течении 10-11 - 10-12сек); в дальнейшем они образуют:

H2, Н2О2, О, НО2, О2, Н2О4(высший перексид).

Отсюда прогнозирование и учет свободных радикалов получаемых при расщеплении ионов («+», «-») воды под воздействием излучения крайне необходимо при работе с излучением и угрозе воздействия его на организм.

В зависимости от энергии, излучение проходит различное расстояние и в пути отдает свою энергию атомам вещества и само застревает в пути. При этом взаимодействии происходит два эффекта:

1. Возбуждение и ионизация, которые протекают одновременно в течение 10-8 сек., если кинетическая Е > Е связи с ядром (на образование пары ионов в воздухе потребуется 33 эв, для аргона - 25 эв);

2. Если возбужденный атом не ионизируется, то наступает рекомбинация; поглощенная энергия выделяется как г- или рентгеновское излучение или превращается в тепловую.

Рис. 1

биологический ионизирующий человеческий водный

Воздействие ионов «+», «-» в среде неоднозначное, оно зависит от химического состояния и характеристики среды (вещества) подвергшиеся облучению. При этом наблюдается:

- разложение (бромистого серебра на фотопластинке);

- разрушение H2O на Н и О с образованием в последующем радикалов - ОН? (окислитель) и Н? (восстановитель).

Н2О > е- - Н2О+; е- + Н2О> Н2О-

Н2О+> Н+ + ОН?

Н2О > Н? + ОН-

Биологический эффект воздействия ионов «+» и «-» у человека проявляется:

А) избыток «+» ионов способствует быстрому утомлению и снижает производительность труда;

Б) «-» ионы обладают универсальностью действия; меняется функции отдельных органов, поведение организма, нервно-психическое состояние, улучшается состав крови, успокаивается дыхание, повышается обмен веществ.

Количество «-» в воздухе окружающей среды подвержены изменению: в жилых помещениях оно уменьшается до 25 в 1 см3, что едва хватает на поддержание жизненных процессов, а в воздухе лесных массивов и лугов колеблется от 700 до 1500, иногда достигает до 15000 ионов в 1 см3.

Учитывая количественные изменения и положительное воздействие «-» ионов разработаны аэроионизаторы и созданы электрокурорты в предгорных зонах у лесных массивов в масштабах регионов (особенно Северо-кавказских) и страны в целом.

Размещено на Allbest.ru