Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
270
В. В. Вольхин. Общая химия
Эффекты, которые вызывают излучения в веществе, зависят от ряда факторов: а) энергии излучения (увеличивается энергия - возрастают эффекты); б) проникающей способности излучения (у-лучи обладают высокой проникающей способностью, ?-излучение поглощается примерно 1 см вещества в биологических тканях, а-излучение задерживается кожным покровом); в) ионизирующей способности излучения (у-лучи образуют на своем пути редкие ионные пары, а-лучи оставляют плотный след ионизированных частиц); г) химических свойств радионуклида (разная способность удерживаться в живом организме).
Радионуклиды характеризуются периодом полураспада ty , в соответствии с величиной которого происходит понижение уровня радиоактивности (см. раздел 5.1). Но для биологических объектов имеет значение также биологический период полувыведения, в течение которого половина поглощенного радионуклида покидает организм. С помощью величин физического периода полураспада и биологического периода полувыведения /|/ (g) можно вычислить средний эффективный период воздействия /.„|„],
излучения на биологический объект (организм или отдельный его орган): / • /
_ |/2(<1» '''2(6)
1/2(ф) 1/2(6)
Примеры:
Радионуклид /|/2«|,) *|/2(б) /Эфф
'JjSr 28,1 года 11 лет 7,9 года
13J Cs 30,23 года 70 дней 69,6 дня
1J'I 8,07 дня 138 дней 7,6 дня
2JjPu 2,44-104 лет 120 лет 120 лет
Стронций близок по химическим свойствам к кальцию и легко замещает его в составе костей, что объясняет высокое значение для него /|/2(б). Радионуклид '"„1Sr вызывает заболевание лейкемией и раком. Радионуклид Cs удерживается, в основном, в мышечных тканях и легче, чем стронций, выводится из организма. Радионуклид 1J31I концентрируется в щитовидной железе и сохраняется в ней практически
весь период своего существования. Выведению радионуклида 1J31I из организма способствует обычный иод (KI). Он вступает в изотопный обмен с радионуклидом. Плутоний, попавший в организм человека, остается в нем на всю жизнь. Помимо того, что 2JJ Pu имеет большой период полураспада, этот элемент является самым токсичным из всех известных элементов. Как уже отмечалось (см. раздел 5.4), летальная доза плутония для человека - 10~б г, а концерогеныая - еще меньше. Свои особенности поведения в живом организме и окружающей среде проявляют и радионуклиды других элементов.
Обсуждая биологические эффекты ионизирующих излучений, следует различать действие больших и малых доз облучения. Большие дозы облучения могут вызвать немедленный эффект, приводящий к болезни или смертельному исходу. Чувствительность живых организмов к облучению весьма различна. Смертельная доза для бактерий составляет около 104 Гр, для насекомых - 103 Гр, для млекопитающих -10 Гр. Для человека JID50 составляет 4 Гр, a JID10O - 7 Гр. Острый лучевой синдром
Ядерные реакции
271
проявляется в недомогании, тошноте, общей слабости, кровотечениях, упадке сил, выпадении волос.
Малые дозы облучения повышают вероятность заболевания раком и вызывают мутации, приводящие к генетическим изменениям. Наиболее непредсказуемы последствия генетических изменений. Большинство мутаций носит рецессивный характер, т.е. они проявляются только в тех случаях, когда в организме встречаются две однородные мутации. Вероятность этого проявления возрастает в случае накопления мутаций у многих людей.
В качестве максимальной дозы излучения, не причиняющей вреда здоровью человека, при единовременном его действии принято 0,025 Гр. При систематическом облучении организма человека допустимой признают годовую дозу 0,005 Гр, или 0,15 за 30 лет. Эквивалентная доза облучения за счет радиоактивного фона составляет для человека в течение года около 0,0013 Зв. Наиболее чувствительными к облучению являются туловище, половые железы, костный мозг.
Что же происходит в организме под действием ионизирующих излучений? В тканях организма высокое содержание воды. Ионизирующие излучения вызывают радиолиз воды, в результате которого образуются радикалы H*, ОН*, O2", HO2", пероксид водорода Н2О2 и сольватированный электрон е"(Р). Все эти частицы обладают высокой реакционной способностью и вызывают множество дальнейших реакций. Под действием радикалов происходит разрушение клеточных мембран, изменение ферментативной активности. Радикалы H' и е"(Р) реагируют с нуклеиновыми кислотами, вносят в них изменения, что приводит к образованию ложных нуклеотидов и к возникновению мутаций. Под действием радикалов и H2O2 происходит разрыв мостиков в молекуле ДНК.
Сложные процессы протекают в клетках, образуется ряд производных, обладающих мутагенным действием. Считают, что этим негативным процессам благоприятствуют кислородсодержащие окислители. Поэтому при защите от действия облучения целесообразно использовать в качестве лекарственных препаратов восстановители. В частности, предложены восстановители, содержащие тиольные группы, в том числе глутатион и цистеин. А вот кофеин противопоказан, он препятствует восстановлению структур ДНК и таким образом усиливает мутагенное действие облучения.
