Конспект урока Поглощенная доза излучения и её биологическое действие

Урок «Поглощенная доза излучения и её биологическое действие» (пресс-конференция)

Ведущий. Радиация - один из многих естественных факторов окружающей среды, радиоактивность - неотъемлемый элемент нашего бытия, который в условиях научно-технического прогресса, эксплуатации различных ядерных установок (в том числе реакторов АЭС) приобрёл важное значение в проблеме безопасности жизни и здоровья людей. Сегодня у нас в гостях ученые, которые дадут научное разъяснение явлениям, связанным с радиацией, ответят на ваши вопросы. Каждый из вас может задать вопрос гостям, высказать свою точку зрения. А сейчас слово предоставляется академику.

Ученик - академик. Я хочу напомнить вам некоторые события из истории изучения радиоактивных излучений и их свойств. Вы знаете, что радиоактивность открыл А.Беккерель в 1896 г., когда он обнаружил собственное излучение (а не люминесцентное ) солей урана, интенсивность которого : а)растет с увеличением концентрации урана в соединение; б) не зависит от давления и температуры; в) не изменяется под действием электрического и магнитного полей; г) не зависит от вида химического соединения, в которое входит уран.

В 1898 г. Мария Склодовская-Кюри доказала наличие подобного излучения у тория, а затем она и Пьер Кюри открыли новые излучающие элементы: полоний и радий, после чего она ввела в физику понятие «радиоактивность».

На следующий год Э.Резерфорд установил, что радиоактивное излучение неоднородно и состоит из двух компонент, имеющих разную проницаемость; лучи с малой проницаемостью он назвал а- лучами, с большей - в- лучами. Еще через год (в 1900 году) была обнаружена третья компонента, позже названая у- лучами. После исследования этих компонент в электрическом и магнитных полях оказалось, что а- лучи - это дважды ионизированные атомы (ядра) гелия (а- частицы), в- лучи - поток быстрых электронов, а у- лучи - электромагнитные волны высокой частоты.

Закон радиоактивного распада: N=N₀ *2 ^-t/T, говорящий о том, что если радиоактивное вещество имеет N₀ радиоактивных атомов в начальный момент времени, то через время t таких атомов в нем останется N (остальные распадутся); Т - период полураспада, т.е. время, за которое распадается половина всех радиоактивных атомов. Для радиоактивного изотопа йода Т=8,05 сут. (¹³¹I); для изотопа цезия Т=30,2 (¹³⁷Cs) и Т=2,062 (¹³⁴Cs) лет; для стронция (⁹⁰Sr) Т= 29,6 лет.

Вот почему при ядерной аварии (в частности, Чернобыльской) период «йодной опасности» невелик, «цезиевой» продолжителен. Облучение происходит при этом не только извне, но и изнутри - в результате поглощения пищи, содержащей яти вещества. Обследование населения эвакуированного из чернобыльской зоны, показало концентрацию радиоактивного йода в щитовидной железе и её массовое увеличение.

Ведущий. С физико-дозиметрическими аспектами ионизирующих излучений вас познакомит представитель радиометрического центра исследований.

Ученик - «радиометрист» . Для оценки действия на организм разных радиоактивных веществ важно знание такой величины, как активность радиоактивного изотопа - характерного для него количества распада атомов в 1 сек , т.е. активность A= N/t.

В СИ активность измеряется в беккерелях: 1Бк=1 распад/с; 1 Бк = 2,7*10^-11 Ки или 1 Ки = 3,7*10 ¹⁰ Бк

Таким образом, при радиоактивности вещества, равной 1 Ки, в нем за 1с происходит 3,7*10¹⁰ распадов ядер атомов.

На территориях, подвергшихся загрязнению радиоактивными изотопами, допускались следующие дозы активности в расчете на 1 км² :

• до 1 Ки - нет ограничений, разрешалось даже строительство санаториев, домов отдыха, пионерских лагерей;

• до 5 Ки - практически нет ограничений;

• до 15 Ки - вводится систематический контроль за сельскохозяйственной продукции, продуктами питания;

• до 40 Ки прекращается какое либо сельскохозяйственные производства; население эвакуируется.

С учетом внутреннего обучения при поступлении радионуклидов в организм человека с продуктами питания и через органы дыхания эти критерии плотности загрязнение почв были уточнены:

ограничение вводятся при

• 15 Ки / км² в случае цезия- 137,

• Ки/км² - стронция 90,

• 0,1 Ки/км² - плутония- 239 и 240.

После Чернобыльской аварии территории с плотностью загрязнения цезием-137 выше 15 Ки/км² были обнаружены в Киевской, Житомирской, Могилевской, Гомельской и Брянских областях.

Ведущий. Слово предоставляется специалисту метеорологической службы.

Ведущий.Предоставляю слово радиологу.

УЧЕНИК-«РАДИОЛОГ»

Я хочу познакомить вас с понятием «поглощенная доза излучения», которое играет большую роль в состоянии здоровья обученного радиацией человека. Поглощенная доза излучения - это отношение поглощенной энергии Е ионизирующих лучей в массе облученного тела: D=E|m; она измеряется в грэях: 1Гр=1Дж/1кг.

В случае наличия лишь природного фона излучений поглощенная доза за год составляет 2мГр. При однократном кратковременном облучении всего тела, когда поглощенная доза равна 1Гр, не возникает никаких серьезных отклонений в состоянии здоровья человека. Эта доза представляет собой тот порог выше которого проявляются эффекты облучения:

• при дозах 1-2,5 Гр организм ставиться перед выбором: «заболеть - не заболеть» ;

• при дозах 2,5-6 Гр - «выздороветь - умереть»,

• причем при дозе 3 Гр достигается предел индивидуальных различий и шанс «заболеть» одинаков для всех облученных. Чем больше доза, тем тяжелее протекает лучевая болезнь и скорее наступает смерть.

Кроме индивидуальных различий на степень поражения реакции влияет радиочувствительность, характерная для разных возрастных групп - детей, людей среднего возраста и стариков. В тканях детского организма концентрация радиочувствительных молекул и клеток выше, чем у взрослых людей, поэтому воздействие радиации на детей сильнее, однако в их организме более высока эффективность восстановительных процессов. У пожилых людей восстановительные процессы протекают плохо, что и определяет их повышенную поражаемость радиацией.

Ведущий. О механизме биологического действия радиации расскажет нам сотрудник института биофизики.

Ведущий. Сейчас - врач исследователь, представитель центра радиационной медицины расскажет нам о генетических последствиях излучения.

«Медик - генетик». Ионизирующее излучение - достаточно интенсивный мутагенный фактор, который может влиять на генетические свойства организма. Если какая-то часть популяции живых организмов подвержена действию мутагенного фактора и увеличивается частота мутации генов, то в популяции могут появляться особи с признаками патологии.

Как известно, в каждой соматической клетке человека 46 хромосом, каждая из которых представлена молекулой ДНК, связанной с белком. Гены, каждой из которых представляют собой участок ДНК, несут информацию о структуре белковой молекулы; они - материальные носители наследственной информации. В хромосомном наборе наличествуют пары хронологических хромосом (46=2*23).

В одних и тех же локусах (местах расположения) гомологичных хромосом находятся так называемые аллельные гены, которые контролируют альтернативные признаки. Если, например, ген А (отца) - контролирует карий цвет глаз, а ген а ( матери) - голубой, то у ребенка, согласно законам классической генетики, будут присутствовать в генотипе оба гена, но проявит свое действие ген доминантного (преобладающего) признака.

При образовании половых клеток (гамет) из каждой пары гомологичных хромосом в гамету попадает одна хромосома. При нормальном процессе у человека в каждую из гамет уходит по 23 хромосомы; при нарушении - хромосомы какой- либо пары не расходятся, так что в одной из гамет оказывается 22, а в другой 24 хромосомы. Если такая яйцеклетка оплодотворена нормальным спермием, то возникает организм, клетки которого содержат 47 или 45 хромосом. Нерасхождение может произойти в любой паре хромосом. Но каждая хромосома несет так много наследственной информации, что потеря одной из хромосомы или появления добавочной большей частью ведет к внутриутробной гибели организма. Жизнеспособные организмы возникают лишь в случае нерасхождения некоторых хромосом, но тогда рождаются дети с определенными болезнями. (Одно из наиболее распространенных хромосомных заболеваний - синдром Дауна, характеризующийся неустойчивостью детей к инфекционным заболеваниям, пониженной жизнеспособностью (доживают в основном до 16 лет) и значительной умственной отсталостью.)

Воздействие радиации способствуют мутации генов, нарушает нормальный процесс образования гамет и вызывает аномалию хромосомного набора, что ведет к увеличению мертворожденных и частоты появления врожденных пороков у детей, а так же к нарушению иммунитета их организма.

Ведущий. Итак, ученые, специалисты в области радиационных явлений, кратко ознакомили вас с основными сведениями о радиационной опасности и готовы ответить на ваши вопросы.

Вопрос академику. В первые дни после аварии на Чернобыльской АЭС руководители здравоохранения убеждали нас, что ничего страшного не произошло. Между тем некоторые средства массовой информации называли тогда Киев «советской Хиросимой». Конечно, это была метафора. И все же, насколько она соответствует действительности?

Ответ. В Киеве не было ни взрывной волны, ни массового лучевого поражения, ни огромных дозовых нагрузок. Тем не менее при взрыве реактора было выброшено топлива (причем с большим разнообразием радионуклидов) в десятки раз больше того ядерного материала, которых находился в бомбах, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. Так что по выброшенной в окружающую среду радиоактивности Чернобыльская катастрофа на несколько порядков перекрывает японскую. А по последствиям в здоровье людей, которые могут появляться на протяжении нескольких десятилетий, она не уступает японской трагедии.

Вопрос медику. Со дня аварии на ЧАЭС минуло уже много лет. Какие сделаны статистические выводы о влиянии малых доз радиации на здоровье людей, которых в свое время упрекали в «радиофобии»?

Ответ. Если радиофобия и наблюдалась, то, по-видимому, лишь потому, что в первый период после аварии люди были лишены необходимой информации. А неизвестность и страх - родные сестры. Хотя далеко не обо всех последствиях чернобыльской катастрофы можно уверенно судить и сегодня. Тем не менее некоторые выводы сделаны. Для человека вредна любая доза радиации. В результате аварии на ЧАЭС возросло количество онкологических заболеваний среди населения, подвергшегося облучению, отмечены рост болезней крови у детей; существенное снижение противовирусного и противоракового иммунитета. Важно знать такой факт: из-за отсутствия информации о распространении радиоактивных выбросов («облаков») жители не укрывались в закрытых помещениях, а затем лишь немногие из них подверглись ионотерапии. Это усугубило вредное воздействие произошедшего на здоровье людей. Во избежание подобного в будущем необходимо не только ужесточить меры безопасности АЭС, но и преодолеть невежество в отношении к радиоактивности, ввести обязательный радиометрический контроль продуктов питания (овощей, мяса, молока и пр.), окружающей среды.