Одиниці вимірювання радіоактивних випромінювань

Серед різноманітних видів іонізуючих випромінювань, як уже за-значалося вище, надзвичайно важливими при вивченні питання небез-пеки для здоров'я і життя людини є випромінювання, що виникають в результаті розпаду ядер радіоактивних елементів, тобто радіоактивне випромінювання.

Щоб уникнути плутанини в термінах, варто пам'ятати, що радіоак-тивні випромінювання, незважаючи на їхнє величезне значення, є од-ним з видів іонізуючих випромінювань. Радіонукліди утворюють ви-промінювання в момент перетворення одних атомних ядер в інші. Вони характеризуються періодом напіврозпаду (від секунд до млн років), ак-тивністю (числом радіоактивних перетворень за одиницю часу), що характеризує їх іонізуючу спроможність. Активність у міжнародній системі (СВ) вимірюється в беккерелях (Бк), а позасистемною одини-цею є кюрі (Кі). Один Кі = 37 х 109Бк. Міра дії іонізуючого випро-мінювання в будь-якому середовищі залежить від енергії випромінювання й оцінюється дозою іонізуючого випромінювання. Останнє ви-значається для повітря, речовини і біологічної тканини. Відповідно роз-різняють експозиційну, поглинену та еквівалентну дози іонізую-чого випромінювання.

Експозиційна доза характеризує іонізуючу спроможність випромі-нювання в повітрі, вимірюється в кулонах на 1 кг (Кл/кг); позасистем-на одиниця — рентген (Р); 1 Кл/кг = 3,88 х 103Р. За експозиційною дозою можна визначити потенційні можливості іонізуючого випромі-нювання.

Поглинута доза характеризує енергію іонізуючого випромінювання, що поглинається одиницею маси опроміненої речовини. Вона вимі-рюється в греях Гр (1 Гр=1 Дж/кг). Застосовується і позасистемна одиниця рад (Ірад = 0,01Гр= 0,01 Дж/кг).

Доза, яку одержує людина, залежить від виду випромінювання, енергії, щільності потоку і тривалості впливу. Проте поглинута доза іонізуючо-го випромінювання не враховує того, що вплив на біологічний об'єкт однієї і тієї ж дози різних видів випромінювань неоднаковий. Щоб вра-хувати цей ефект, введено поняття еквівалентної дози.

Еквівалентна доза є мірою біологічного впливу випромінювання на конкретну людину, тобто індивідуальним критерієм небезпеки, зумов-леним іонізуючим випромінюванням. За одиницю вимірювання еквіва-лентної дози прийнятий зіверт (Зв). Зіверт дорівнює поглинутій дозі в 1 Дж/кг (для рентгенівського, б і в випромінювань). Позасистемною одиницею служить бер (біологічний еквівалент рада). 1 бер = 0,01 Зв.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань

Під впливом іонізаційного випромінювання атоми і молекули жи-вих клітин іонізуються, в результаті чого відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які впливають на характер подальшої життєді-яльності людини.

Згідно з одними поглядами, іонізація атомів і молекул, що вини-кає під дією випромінювання, веде до розірвання зв'язків у білкових молекулах, що призводить до загибелі клітин і ураження всього організму. Згідно з іншими уявленнями, у формуванні біологічних наслідків і іонізуючих випромінювань відіграють роль продукти радіолізу води, яка, як відомо, становить до 70% маси організму людини. При іонізації води утворюються вільні радикали Н+ та ОН , а в присутності кисню — пероксидні сполуки, що є сильними окислювачами. Останні вступаютьу хімічну взаємодію з молекулами білків та ферментів, руйнуючи їх, в результаті чого утворюються сполуки, не властиві живому організму. Це призводить до порушення обмінних процесів, пригнічення фер-ментних і окремих функціональних систем, тобто порушення життє-діяльності всього організму.

Вплив радіоактивного випромінювання на організм людини можна уявити в дуже спрощеному вигляді таким чином. Припустімо, що в організмі людини відбувається нормальний процес травлення, їжа, що надходить, розкладається на більш прості сполуки, які потім надходять через мембрану усередину кожної клітини і будуть ви-користані як будівельний матеріал для відтворення собі подібних, для відшкодування енергетичних витрат на транспортування речовин і їхню переробку. Під час потрап-ляння випромінювання на мембрану відразу ж порушуються молекулярні зв'язки, ато-ми перетворюються в іони. Крізь зруйновану мембрану в клітину починають надходи-ти сторонні (токсичні) речовини, робота її порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація електронів, тобто повернення їх на свої місця. Молекулярні зв'язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо ж доза опромінення висока або дуже багато разів повторюється, то електрони не встигають рекомбінувати; молекулярні зв'язки не відновлюються; виходить з ладу велика кількість клітин; робота органів розладнується; нормальна життєдіяльність організму стає неможливою.

Специфічність дії іонізуючого випромінювання полягає в тому, що інтенсивність хімічних реакцій, індуційованих вільними радикала-ми, підвищується, й у них втягуються багато сотень і тисячі молекул, не порушених опроміненням. Таким чином, ефект дії іонізуючого випро-мінювання зумовлений не кількістю поглинутої об'єктом, що опромі-нюється, енергії, а формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії (теплова, електрична та ін.), що поглинається біологічним об'єктом у тій самій кількості, не призводить до таких змін, які спри-чиняє іонізуюче випромінювання.

Також необхідно відзначити деякі особливості дії іонізуючого ви-промінювання на організм людини:

* органи чуття не реагують на випромінювання;

* малі дози випромінювання можуть підсумовуватися і накопичува-тися в організмі (кумулятивний ефект);

* випромінювання діє не тільки на даний живий організм, але і на його спадкоємців (генетичний ефект);

* різні органи організму мають різну чутливість до випромінювання.

Найсильнішого впливу зазнають клітини червоного кісткового моз-ку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи, тобто органи, клітини яких мають високий рівень поділу. При одній і тій самій дозі випро-мінювання у дітей вражається більше клітин, ніж у дорослих, тому що у дітей всі клітини перебувають у стадії поділу.

Небезпека різних радіоактивних елементів для людини визначаєть-ся спроможністю організму їх поглинати і накопичувати.

Радіоактивні ізотопи надходять всередину організму з пилом, по-вітрям, їжею або водою і поводять себе по-різному: деякі ізотопи роз-поділяються рівномірно в організмі людини (тритій, вуглець, залізо, полоній), деякі накопичуються в кістках (радій, фосфор, стронцій), фінші залишаються в м'язах (калій, рубідій, цезій), накопичуються в щитовидній залозі (йод), у печінці, нирках, селезінці