Вопрос №7.. Вопрос №27.. Вопрос №47.. Вопрос №67.. Список литературы.

Вопрос №7.

· Электромагнитные и корпускулярные ионизирующие излучения. Происхождение ядерных излучении и их физические свойства.

Ионизирующее излучение (далее - ИИ) – это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т. е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион – происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2, 5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.

Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т. к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др. ).

Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β --излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β +-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.

Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.

Нейтронное излучение – еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.

Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.

Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.

Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.

Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10-12 до 10-7. Источник рентгеновских лучей – рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

В рентгеновской трубке есть два электрода – катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины – то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т. к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение – то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.

Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т. д.

Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др. ) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла). [1]

Вопрос №27.

· Основные причины изменений, возникающих в организме животного при действии на него ионизирующего излучения.

Ионизация атомов и молекул живой материи является первичным начальным этапом биологического действия излучения. Особое значение при облучении живого организма имеет ионизация молекул воды, которая составляет 75% объема всех органов и тканей человека и животных. В результате ионизации молекул воды в известных условиях образуются радикалы, которые могут вступать в реакцию с веществами, способными как окисляться, так и восстанавливаться. Из них наибольшее значение имеют атомарный водород (H), гидроксил (OH), гидроксид (HO2), перекись водорода (H2O2).

Свободные радикалы вступают в реакцию с активными структурами ферментных систем — сульфгидрильными группами (SH), превращая их в неактивные дисульфидные группы (S — S). В результате нарушается каталитическая активность очень важных тиоловых ферментных систем, участие которых абсолютно необходимо в синтезе нуклеопротеидов и нуклеиновых кислот — важнейших элементов в жизнедеятельности организма.

Под влиянием облучения количество дезоксирибонуклеиновой кислоты и дезоксирибонуклеопротеидов в ядрах клеток значительно снижается, замедляется скорость их обновления.

Так как свободные радикалы живут чрезвычайно короткий срок (доли секунды), то естественно возникает вопрос, каким образом они обеспечивают указанные длительные процессы. Для объяснения этого выдвинута теория возникновения цепных самоускоряющихся реакций, которые вызываются свободными радикалами.

Роль свободных радикалов в биологическом действии ионизирующих излучений косвенно подтверждается опытами, показывающими, что в условиях резкого снижения возможности образования радикалов вследствие уменьшения парциального давления кислорода (гипоксия) резистентность организма к действию ионизирующего излучения повышается.

Реакция организма на ионизирующее излучение зависит от многих факторов: дозы облучения, вида излучения, длительности воздействия, размеров облучаемой поверхности, индивидуальной реактивности организма.

Поступление в организм радиоактивных веществ в виде газов, паров, аэрозолей через дыхательные пути, заглатывание радиоактивных частиц, растворов и радиоактивных веществ, попадание с загрязненных рук и проникновение через поврежденную и неповрежденную кожу приводят к внутреннему облучению организма.

Интенсивность поражения при этом зависит от количества радиоактивного вещества, способа поглощения, химических и физических свойств (растворимости, дисперсности аэрозолей), периода полураспада и полувыведения, степени накопления в отдельных органах и других условий.

При попадании внутрь организма наиболее опасны α -излучатели, обладающие большой ионизирующей способностью; значительную опасность представляют также и β -излучатели, характеризующиеся хотя и меньшей, но все же значительной ионизирующей способностью.

Распределение в организме и выведение из него радиоактивных веществ зависят от их физико-химических свойств и функционального состояния организма.

Некоторые вещества накапливаются в определенных органах, например йод (I) — в щитовидной железе, радий (Ra226), стронций (Sr89, Sr90) —в костях, натрий (Na24) и цезий (Cs137) распределяются в организме более или менее равномерно. Под влиянием различных причин с течением времени может происходить перераспределение радиоактивных веществ в тканях.

Накопление радиоактивных веществ в отдельных органах и тканях при длительном действии обусловливает развитие в них патологических изменений, например злокачественных новообразований.

Из организма радиоактивные вещества выделяются через желудочно-кишечный тракт, почки, а газообразные изотопы (радон, торон и др. ) — через дыхательные пути. Некоторые вещества могут выделяться слизистой оболочкой рта, кожей, молочными железами. Значительная часть радиоактивных изотопов выделяется в основном в первые дни после поступления в организм, однако многие элементы (стронций, торий, радий и др. ) выделяются медленно и недолго задерживаются в нем.

Важной характеристикой поведения радиоактивных веществ в организме является скорость снижения их активности. Для ее оценки используется понятие «эффективный период» — время, в течение которого активность содержащегося в организме изотопа уменьшается вдвое. Оно зависит от периода полураспада изотопа и периода его полувыведения из организма, т. е. времени, в течение которого из организма удаляется половина находящегося в нем радиоактивного вещества. Для короткоживущих радиоактивных элементов эффективный период фактически определяется процессами распада и выведения, для долгоживущих — в основном выведением.

Нарушения состояния здоровья вследствие воздействия ионизирующего излучения возможны при. невыполнении правил охраны труда во время работы с радиоактивными веществами.

В зависимости от степени поражения патологический процесс, вызванный ионизирующим излучением, может проявиться в острой или хронической форме лучевой болезни.

Острая форма лучевой болезни может возникнуть при кратковременном однократном облучении, например при аварии, хроническая лучевая болезнь — при многократном длительном облучении в дозах, превышающих предельно допустимые.

Острая лучевая болезнь — общее лучевое поражение организма, при котором клинические явления возникают рано. Характеризуется болезнь как общетоксическими симптомами (слабость, тошнота, утомляемость и др. ), так и специфическими признаками поражения кроветворных органов, желудочно-кишечного тракта, центральной нервной и других систем. Различают четыре периода течения болезни (начальный, скрытый, разгар и исход), которые в зависимости от дозы облучения и индивидуальной чувствительности человека могут проявляться по разному. Легкая форма возникает при действии ионизирующей радиации в дозе свыше 100 р. В начальный период заболевания может наблюдаться однократно рвота в первые сутки после облучения, а в последующем — небольшая общая слабость в течение 2—3 недель. Заболевание средней степени тяжести характеризуется поражением кроветворных органов, которое наиболее выражено в фазе разгара болезни. При тяжелой форме (100—1000 р), помимо глубокого нарушения кроветворения, болезнь характеризуется опасностью возникновения массивных кровотечений и инфекционных осложнений.

Крайне тяжелая форма лучевой болезни (более 1000 р) развивается при явлениях поражения желудочно-кишечного тракта и характеризуется непрерывной рвотой и диареей с кровавыми выделениями. После облучения в дозе более 10 000 р основные симптомы лучевой болезни связаны с поражением центральной нервной системы, которое проявляется сразу после облучения.

Хроническая лучевая болезнь может быть результатом длительного внешнего или внутреннего облучения в дозах, превышающих в 10 и более раз предельно допустимые для лиц, профессионально работающих в сфере действия ионизирующей радиации. Начальные проявления лучевой болезни при длительном облучении выражаются неустойчивостью вегетативной регуляции (колебания содержания в крови форменных элементов, кровяного давления, моторной и секреторной функций желудочно-кишечного тракта) и функций центральной нервной системы (в частности, психофизиологических). При прогрессировании заболевания (в случае продолжающегося облучения) появляются более стойкие изменения крови (лейкопения, тромбоцитопения, анемия).

Местное лучевое воздействие ү -, рентгеновского или β -излучения может вызывать поражения кожи. При дозах свыше 200 р наблюдается эпиляция с последующим восстановлением волос, если доза не превышает 600 р. Дозы до 1000 р могут вызывать реакцию, равнозначную тепловому или солнечному ожогу II степени. Пузыри начинают появляться через 1—2 недели после воздействия. Дозы, превышающие 1200 р, вызывают тяжелые повреждения по типу химических или контактных термических ожогов. Боль начинается сразу после облучения. Ткани некротизируются на различную глубину.

Хроническое облучение кожи в течение нескольких месяцев или лет вызывает поражение кожи типа экземы.

Описана лучевая катаракта как результат воздействия рентгеновых, ү -лучей и нейтронов. В эксперименте отмечено снижение иммунобиологической реактивности организма животных. [2]

Вопрос №47.

· Влияние ионизирующих излучений на иммунологическую реактивность животных.

На иммунологическую реактивность животных оказывают влияние разнообразные экологические факторы, среди которых существенное место занимает ионизирующая радиация.

Известно, что иммунная система является высокочувствительной к изменениям окружающей среды, в том числе и к радиационному излучению, вызывающему в организме каскад патологических реакций. Причем, большинство эффектов не прямо индуцированы облучением, а опосредованы через систему регуляции, через изменение иммунного и антиоксидантного статуса организма, чувствительности к действию окружающей среды.

Негативные сдвиги иммунологических параметров у животных, содержащихся на территориях, загрязненных постчернобыльскими радионуклидами, отмечены многими авторами. При этом иммунологические нарушения имеют существенное значение в развитии ближайших и отдаленных эффектов радиационного воздействия, стохастических и нестохастических - таких как повышение чувствительности к инфекционным болезням, развитие опухолей и др.

Среди иммунологических изменений, обнаруженных как в ранние сроки, так и через 10-15 лет после радиационного воздействия, отмечают: снижение барьерных свойств кожи и слизистых оболочек, угнетение гуморальной и клеточной неспецифической защиты, изменение некоторых иммунологических показателей. Это приводит к развитию вторичного иммунодефицита и проявлению ряда функциональных и морфологических изменений на клеточном и субклеточном уровнях. Все это отражается на формировании неспецифической резистентности и специфического иммунитета.

Одним из основных закономерных следствий радиационного иммунодефицита является развитие оппортунистических инфекций, вызванных условно-патогенной микрофлорой. Постоянное ее присутствие в репродукторных помещениях, нередко на фоне иммунологической недостаточности, вызывает массовые желудочно-кишечные, респираторные заболевания молодняка (сальмонеллез, колибактериоз и т. д. ), наносящие значительный экономический ущерб. [3]

Вопрос №67.

· Активность цезия -137 в суточном рационе коровы Арац = 8064Бк. Коэффициент перехода радиоизотопа из рациона в 1 л молока, К= 0, 62%. ПДК цезия-137 в молоке – 50 Бк/л. Рассчитать прогноз содержания радиоактивного цезия (А) в 1 л молока и сделать вывод о безопасности продукта для человека.

Дано: Решение:

Арац = 8064 Бк Апрод = Арац* К/100 = 8064*0, 62/100 = 50 Бк\л

К= 0, 62% Вывод: активность цезия-137 в 1 л молока равна

ПДК цезия-137= 50 Бк/л 50 Бк/л, что соответствует ПДК, следовательно,

продукт безопасен для человека. [4]

Найти:

Апрод =?

Заключение.

В данной работе были рассмотрены все вышеуказанные вопросы. Можно подвести краткий итог:

· К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

· Среди иммунологических изменений, обнаруженных как в ранние сроки, так и через 10-15 лет после радиационного воздействия, отмечают: снижение барьерных свойств кожи и слизистых оболочек, угнетение гуморальной и клеточной неспецифической защиты, изменение некоторых иммунологических показателей. Это приводит к развитию вторичного иммунодефицита и проявлению ряда функциональных и морфологических изменений на клеточном и субклеточном уровнях. Все это отражается на формировании неспецифической резистентности и специфического иммунитета.

· Ответ, полученный при решении задачи: Апрод=50 Бк/л, что соответствует ПДК и не представляет угрозы для человека.

Список литературы.

1. Виды радиационного излучения. Межведомственная информационная система по вопросам обеспечения радиационной безопасности населения и проблемам преодоления последствий радиационных аварий. [Электронный ресурс] URL: http: //rb. mchs. gov. ru/about_radiation/Radiacija_i_zdorove_cheloveka/O_radiacii_dostupnim_jazikom/item/5248 (дата обращения 14. 05. 20);

2. Биологическое действие ионизирующего излучения. [Электронный ресурс] URL: http: //www. stroitelstvo-new. ru/gigiena-truda/biologicheskoe-deystvie-ioniziruyuschego-izlucheniya. shtml (дата обращения 14. 05. 20);

3. Кудрин Л. П. Влияние радиационного фактора на иммунологическую реактивность свиней при специфической профилактике сальмонеллеза, 2001 - 161с. [Электронный ресурс] URL: https: //www. dissercat. com/content/vliyanie-radiatsionnogo-faktora-na-immunologicheskuyu-reaktivnost-svinei-pri-spetsificheskoi (дата обращения 14. 05. 20);

4. Ветеринарная радиобиология: метод. указания по изучению курса и выполнению контрольных работ / Новосиб. гос. аграр. ун-т. ИЗОП; сост.: Н. И. Мармулева., Л. А. Овчинникова, Е. Л. Дзю. – Новосибирск, 2017. – 30 с.

5. Ветеринарная радиобиология: краткий курс лекций для студентов 4 курса по специальности 36. 05. 01 - «Ветеринария»/Сост. Т. Н. Родионова// ФГБОУ ВО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2016. – 83 с.

⇐ Предыдущая 12