Wpływ promieniowania na organizmy ludzkie i przyrodę










 

 Reklama  Kontakt   






















 




  Temat:  Wpływ
promieniowania na organizmy ludzkie i przyrodę
Wpływ promieniowania na organizmy ludzkie i
przyrodęSpis treści:1) Definicja
promieniotwórczości.2) Główne typy promieniowania. a)
Promieniowanie alfab) Promieniowanie beta c) Promieniowanie
gamma3) Pozostałe rodzaje promieniowań.a) Promieniowanie
rentgenowskie b) Promieniowanie cieplne (termiczne)c)
Promieniowanie hamowaniad) Promieniowanie reliktowee)
Promieniowanie ultrafioletowef) Promieniowanie kosmiczneg)
Promieniowanie korpuskularneh) Promieniowanie cząsteczkowe
korpuskularnei) Promieniowanie podczerwonej) Promieniowanie
elektromagnetycznek) Promieniowanie charakterystycznel)
Promieniowanie4) Wpływ promieniowania na organizm
człowieka.a) Promieniowanie jonizująceb) Promieniowanie
niejonizujące5) Wpływ promieniowania ultrafioletowego na
skórę zdrową.6) Skutki napromieniowania ludzi 7)
Wpływ promieniowania na przyrodę.a) Na zwięrzęta i roślinyb)
Na komórki i cząsteczkic) Na efekt cieplarniany8)
Zastosowania wiązek promieniowania w medycynie i
radiobiologii.a) Zastosowania radioterapeutyczneb)
Sterylizacja radiacyjnac) Wytwarzanie izotopów
promieniotwórczych9) Pochłanianie promieniowania przez
rośliny i zwierzęta.10) Największe katastrofy
nuklearne1) Definicja
promieniotwórczości.Promieniotwórczość występuje, kiedy
jądro atomu dzieli się wytwarzając przy tym promienie lub cząstki, i
tworzy jądro innego pierwiastka. Pierwiastek promieniotwórczy to
taki, którego jądra dzielą się stopniowo w wyżej opisany sposób.
Takie jądra są nietrwałe, zwykle, dlatego, że mają albo bardzo duże
liczby masowe albo nierówno ważne liczby protonów i neutronów. Duże
dawki promieniowania są śmiertelne.2) Główne typy
promieniowania.a) Promieniowanie alfaTo strumień
dodatnio naładowanych jąder helu, czyli zlepionych ze sobą dwóch
protonów i dwóch neutronów. Skoro jądro atomu wyzbywa się dwóch
protonów, spada on w układzie okresowym o dwie pozycje – np. z
plutonu (94 protony) powstaje uran (92 protony). Cząstki alfa są na
ogół mało przenikliwe. W powietrzu rzadko dolatują dalej niż na
milimetry od źródła promieniowania. Przed tymi, które mają małą
energię, można się zabezpieczyć nawet kartką papieru.b)
Promieniowanie betaTo strumień szybko poruszających się
elektronów. Pojawia się, kiedy jeden z neutronów jądra rozpada się,
tworząc proton, elektron i neutrino. Jądro „awansuje” w układzie
Mendelejewa o jedną kratkę – np. z uranu (92) powstaje neptun (93),
a szybki elektron wyrzucany jest z jądra (neutrino także).c)
Promieniowanie gammaWysyłane jest przez jądra tych spośród
nietrwałych atomów, które w wyniku wcześniejszych przemian
promieniotwórczych są obdarzone nadmiarem energii. Atomy wysyłając
je, niejako „rozładowują się”. Promieniowanie gamma jest strumieniem
fal elektromagnetycznych (a nie cząstek, jak alfa i beta). Jądro
wysyłające ten rodzaj promieniowania nie zmienia swego położenia w
układzie okresowym, – czyli np. uran wysyłający promienie gamma
pozostaje uranem. Zarówno promienie beta, jak i gamma są bardzo
przenikliwe. Do ochrony przed nimi stosuje się grube osłony np. z
ołowiu.3) Pozostałe rodzaje promieniowań.a)
Promieniowanie rentgenowskie Rentgenowskie promieniowanie,
promieniowanie X, rodzaj promieniowania elektromagnetycznego (fale
elektromagnetyczne) o długości fali zawartej w przedziale od 0,1 pm
do ok. 50 nm, tj. pomiędzy promieniowaniem gamma i ultrafioletowym,
przy czym zakres promieniowania rentgenowskiego pokrywa się
częściowo z niskoenergetycznym (tzw. miękkim) promieniowaniem gamma
- rozróżnienie wynika z mechanizmu wytwarzania promieniowania:
promieniowanie rentgenowskie powstaje przy przejściach elektronów na
wewnętrzne powłoki elektronowe atomu, natomiast promieniowanie gamma
w przemianach energetycznych zachodzących w jądrze atomowym.
Promieniowanie rentgenowskie może mieć zarówno widmo liniowe
(promieniowanie charakterystyczne, przy czym energia niesiona przez
kwant charakterystycznego promieniowania X wyraża się wzorem
hν=Ei-Ef, gdzie: h - stała Plancka, Ei, Ef, - odpowiednio energia
stanu początkowego i końcowego elektronu w atomie), jak i widmo
ciągłe (powstające jako promieniowanie hamowania w procesie
oddziaływania cząstki naładowanej z materią, lampa rentgenowska).
Promieniowanie rentgenowskie wykorzystuje się w badaniach
strukturalnych (rentgenowska analiza strukturalna) oraz do badania
pierwiastkowego składu chemicznego (rentgenowska analiza widmowa).
Ponadto promieniowanie rentgenowskie szeroko stosuje się w
diagnostyce medycznej. Promieniowanie rentgenowskie odkrył w 1895
W.C. Roentgen.b) Promieniowanie cieplne
(termiczne)Promieniowanie cieplne, promieniowanie termiczne,
strumień energii fal elektromagnetycznych emitowanych przez ciało
znajdujące się w temperaturze większej od zera bezwzględnego. W
zależności od temperatury ciała w promieniowaniu cieplnym dominować
może promieniowanie o różnej długości fal (od kwantów gamma w
przypadku wczesnego Wszechświata do mikrofal w przypadku ciał o
temperaturze kilku K, najczęściej jest to jednak promieniowanie
podczerwone lub światło). Podstawowe własności emisji i
absorpcji promieniowania cieplnego przez ciała opisują prawa
promieniowania Kirchhoffa. Zależność całkowitego natężenia
promieniowania cieplnego od temperatury ciała opisuje prawo
Stefana-Boltzmanna. Rozkład długości fal promieniowania
cieplnego (dla ciała doskonale czarnego w danej temperaturze)
opisuje prawo promieniowania Plancka. Długość fali odpowiadająca
maksimum natężenia promieniowania cieplnego opisuje prawo
Wiena.c) Promieniowanie hamowaniaPromieniowanie
hamowania, promieniowanie rentgenowskie lub gamma emitowane przez
cząstkę naładowaną podczas jej wnikania do materii. Promieniowanie
hamowania powstaje w wyniku oddziaływania cząstki z polami
elektrostatycznymi jąder i elektronów w materii. Powstawanie
promieniowania hamowania wykorzystuje się do uzyskiwania
intensywnych wiązek promieniowania rentgenowskiego w lampach
rentgenowskich. Promieniowanie hamowania powstaje też jako
uboczne promieniowanie w lampach kineskopowych (np. w telewizorze),
lecz jego natężenie jest małe i równie mała jest jego
szkodliwość.d) Promieniowanie reliktoweReliktowe
promieniowanie, mikrofalowe promieniowanie tła, izotropowe
promieniowanie cieplne Wszechświata. Promieniowanie reliktowe jest
pozostałością po wysokoenergetycznych kwantach gamma wypełniających
wczesny Wszechświat wg modelu Wielkiego Wybuchu (Wszechświata
modele). Ze względu na znaczną wartość przesunięcia ku czerwieni,
energia tych fotonów odpowiada dziś promieniowaniu ciała doskonale
czarnego o temperaturze 2,7 K (leży w zakresie mikrofal, maksimum
rozkładu odpowiada długości fali 0,1 cm). Istnienie promieniowania
reliktowego przewidywał G.A. Gamow oraz astrofizycy amerykańscy z
Princeton R.H. Dicke i P.J.E. Peebles, przypadkowo odkryli je A.
Penzias i R.W. Wilson (1965, Nagroda Nobla 1978). Szczegółowo
promieniowanie reliktowe badał satelita amerykański COBE (Cosmic
Background Explorer). Badanie równomierności promieniowania
reliktowego ma wielkie znaczenie dla poznania ewolucji Wszechświata,
szczególnie jego tzw. wielkoskalowej struktury.e)
Promieniowanie ultrafioletoweUltrafioletowe promieniowanie,
ultrafiolet, nadfiolet, uv, promieniowanie elektromagnetyczne
(świetlne) o częstotliwościach pomiędzy zakresem światła widzialnego
a promieniowaniem rentgenowskim: odpowiada długości fali od 390 do
ok. 10 nm (granica pomiędzy promieniowaniem ultrafioletowym a
rentgenowskim jest umowna), dzieli się na ultrafiolet tzw. bliski
(390-190 nm) i daleki (190-10 nm). Ultrafioletowe
promieniowanie, choć niewidzialne, ma silne działanie fotochemiczne
- przy długości fali poniżej 300 nm wywołuje już jonizację i jest
zabójcze dla organizmów żywych. Znaczne ilości promieniowania
ultrafioletowego emituje Słońce - Ziemię chroni przed nim warstwa
ozonowa, pochłaniająca promieniowanie ultrafioletowe o długości fali
poniżej 285 nm, a także powietrze, które pochłania całkowicie
promieniowanie ultrafioletowe w zakresie ultrafioletu
dalekiego.f) Promieniowanie kosmiczneKosmiczne
promieniowanie, strumień jąder atomowych, kwantów gamma i neutronów
docierających do Ziemi z przestrzeni kosmicznej (tzw. promieniowanie
kosmiczne pierwotne) oraz innych cząstek, wytwarzanych przez
promieniowanie kosmiczne pierwotne w reakcjach jądrowych z jądrami
atomów gazów atmosferycznych (tzw. promieniowanie kosmiczne wtórne).
Oprócz cząstek elementarnych w reakcjach tych tworzone są tzw.
kosmogenne izotopy promieniotwórcze (np. 14C, 7Be, 10Be, 22Na itd.).
Średnia energia cząstek promieniowania pierwotnego wynosi 10
GeV, maksymalne energie są miliard razy większe. Łączny średni
strumień pierwotnego promieniowania kosmicznego wynosi ok. 1400
cząstek na m2 na sekundę i na steradian, przy czym są to głównie
jądra wodoru, tj. protony, stanowią one ok. 93% cząstek.
Promieniowanie pierwotne ma mieszane pochodzenie, jego głównymi
źródłami są: centrum Galaktyki, otoczki gwiazd supernowych (np.
mgławice planetarne), obiekty pozagalaktyczne i Słońce. W
promieniowaniu wtórnym obserwuje się wszystkie rodzaje cząstek
elementarnych, kolejne oddziaływania wysokoenergetycznych cząstek i
cząstek wtórnych tworzą, w zależności od rodzaju padających cząstek,
tzw. lawiny hadronowe (hadrony) lub tzw. lawiny elektromagnetyczne
(kwanty gamma i pary negaton z pozytonem). Natężenie i skład
wtórnego promieniowania kosmicznego zależy wyraźnie od wysokości
n.p.m. oraz, w wyniku oddziaływania z ziemskim polem magnetycznym,
od szerokości geograficznej. W pobliże powierzchni Ziemi dociera
głównie składowa mionowa (mion). Roczna dawka skuteczna otrzymywana
od promieniowania kosmicznego (suma wszystkich rodzajów cząstek) dla
przeciętnego mieszkańca Ziemi wynosi 0,37 mSv. Promieniowanie
kosmiczne odkrył (1910) Teodor Wulf (fizyk francuski, jezuita),
pierwszymi badaczami (m.in. w eksperymentach balonowych) byli: V.
Hess (od 1911), R.A. Millikan, W. Kolh�rster i in. Najwięcej odkryć
dokonano w tej dziedzinie w latach 1925-1965, np. odkryto wiele
cząstek elementarnych (m.in. pozyton, hiperony, mezony π i K, mion,
itd.).g) Promieniowanie korpuskularnePromieniowanie
korpuskularne, strumień cząstek elementarnych, jonów, atomów
cząsteczek itp. (np. alfa promieniowanie, beta promieniowanie). Ze
względu na falowo-korpuskularny charakter wszystkich obiektów
mikroświata (dualistyczna natura promieniowania) termin
promieniowanie korpuskularne ma głównie znaczenie
historyczne.h) Promieniowanie cząsteczkowe
korpuskularnePromieniowanie cząstkowe korpuskularne, ruch
cząstek materii. Zależnie od rodzaju tych cząstek i energii
kinetycznej ich ruchu właściwości promieniowań są różne.
Przykładami promieniowania cząstkowo korpuskularnego są:
promieniowanie alfa, promieniowanie beta oraz promieniowanie
neutronowe.i) Promieniowanie podczerwonePodczerwone
promieniowanie, promieniowanie infraczerwone, niewidzialne
promieniowanie elektromagnetyczne, formalnie zaliczane do fal
świetlnych, o długości fali od 760 nm do 2000 µm. Emitowane jest
przez rozgrzane ciała. Wykorzystuje się je w badaniach
strukturalnych (spektroskopia widma cząsteczek organicznych), w
lecznictwie (diatermia), a także do obserwacji w ciemności
(noktowizor, czujniki alarmowe) i w biologii. Promieniowanie
podczerwone odkrył w 1800 F.N. Herschel.j) Promieniowanie
elektromagnetycznePromieniowanie elektromagnetyczne, zaburzenia
pola elektromagnetycznego (fale elektromagnetyczne) rozchodzące się
w próżni z prędkością światła, polegające na poprzecznym (wzajemnie
do siebie i do kierunku rozchodzenia się fali) drganiu wektorów
natężeń pól magnetycznego i elektrycznego. Zgodnie z zasadą dualizmu
korpuskularno-falowego fale te można traktować jak strumienie
fotonów. Promieniowanie elektromagnetyczne może mieć charakter
promieniowania cieplnego lub inny: np. promieniowanie hamowania,
synchrotronowe promieniowanie.k) Promieniowanie
charakterystyczneCharakterystyczne promieniowanie,
promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie rentgenowskim, odkryte
przez Ch.G Barkla. Każdy pierwiastek, pobudzany do emitowania
promieniowania rentgenowskiego wysyła kwanty promieni X o ściśle
określonych, sobie właściwych (stąd: charakterystycznych) energiach.
Promieniowanie charakterystyczne wykorzystuje się w metodach analiz
chemicznych (np. PIXE). Zjawisko to znajduje proste wyjaśnienie na
gruncie fizyki kwantowej. Odpowiadają mu przejścia promieniste
elektronów z wysokich poziomów energetycznych na najbardziej
wewnętrzne orbitale elektronowe.l) Promieniowanie
jonizująceJonizujące promieniowanie, rodzaj promieniowania
przenikliwego, strumień wysokoenergetycznych fotonów (promieniowanie
gamma lub promieniowanie rentgenowskie) albo cząstek naładowanych
(np. elektronów czyli cząstek beta, cząstek alfa, protonów, jonów
itp.). Cząstki promieniowania jonizującego oddziałują
elektromagnetycznie z atomami ośrodka, przez co przekazują część
swojej energii elektronom ośrodka powodując
jonizację...4) Wpływ promieniowania na organizm
człowieka.a) Promieniowanie jonizującePromieniowanie
jonizujące oddziaływuje na wszystkie organizmy żywe a więc także na
człowieka, lecz jego skutki działania i następstwa zależą głównie
od:1. Rodzaju promieniowania jonizującego. 2. Natężenia
tego promieniowania. 3. Czasu ekspozycji organizmu żywego.
Szkodliwy wpływ promieniowania jonizującego na organizm żywy
i człowiek polega na wzbudzaniu i jonizacji atomów, które z kolei
mogą prowadzić do zmian czynnościowych i morfologicznych. Jednak nie
wszystkie zmiany w budowie i funkcjonowaniu materiału genetycznego
organizmu ujawniają się natychmiastowo. Zwykle aby zaobserwować
zmiany trzeba określonego odcinka czasu, są to tak zwane zmiany
późne. Skutki napromieniowania ciała ludzkiego przedstawiono w
tabeli nr 2. Biologiczne skutki promieniowania jonizującego u ludzi
można podzielić na dwie grupy:somatyczne - występujące
bezpośrednio po napromieniowaniu całego ciała. Późniejsze skutki
takiego napromieniowania to białaczka, nowotwory złośliwe kości,
skóry, zaćma, zaburzenia przewodu pokarmowego,
bezpłodność.genetyczne - związane z mutacjami w obrębie
materiału genetycznego. Małe dawki promieniowania pochłonięte
jednorazowo, dają obraz morfologiczny w postaci zmutowanych
organizmów dopiero w kolejnych pokoleniach. Z kolei duże dawki są
najczęściej dawkami letalnymi.Tab. Skutki napromieniowania
ciała ludzkiego.Dawka [Sv] Skutki napromieniowania0,25
brak wykrywalności skutków klinicznych0,25-0,50 zmiany obrazu
krwi0,50-1,00 mdłości, zmęczenie1,00-2,00 mdłości, wymioty,
wyczerpanie, zmniejszona żywotność, biegunka2,00-4,00 mdłości,
wymioty, niezdolność do pracy, pewna liczba zgonów4,00-6,00 50%
zgonów (wciągu 2 - 6 tygodni)6,00 i więcej prawie 100%
zgonówb) Promieniowanie niejonizującePromieniowanie
niejonizujące uważa się obecnie za jedno z poważniejszych
zanieczyszczeń środowiska. Promieniowanie to powstaje w wyniku
działania zespołów sieci i urządzeń elektrycznych w pracy, w domu,
urządzeń elektromedycznych do badań diagnostycznych i zabiegów
fizykochemicznych, stacji nadawczych, urządzeń energetycznych,
telekomunikacyjnych, radiolokacyjnych i radionawigacyjnych.
Negatywny wpływ energii elektromagnetycznej przejawia się tak zwanym
efektem termicznym, co może powodować zmiany biologiczne (np. zmianę
właściwości koloidalnych w tkankach), a nawet doprowadzić do śmierci
termicznej. Pole elektromagnetyczne wytwarzane przez silne źródło
niekorzystnie zmienia warunki bytowania człowieka, wpływa na
przebieg procesów życiowych. Może powodować wystąpienie zaburzeń
funkcji ośrodkowego układu nerwowego, układów: rozrodczego,
hormonalnego, krwionośnego oraz narządów słuchu i wzroku. Ludzie
pracujący w obrębie działania takiego pola są szczególnie podatni,
co potwierdzają badania lekarskie, na "chorobę radiofalową" zwaną
także "chorobą mikrofalową". Zespól ten charakteryzuje się
następującymi objawami:1. Pieczenia pod powiekami i
łzawienie. 2. Bóle głowy. 3. Drażliwość nerwowa. 4.
Wypadanie włosów. 5. Suchość skóry. 6. Oczopląs. 7.
Impotencja płciowa. 8. Zaburzenia błędnika. 9. Osłabienie
popędu płciowego. 10. Arytmia serca. 11. Objawy nerwicowe.
Obecność pól elektromagnetycznych ma wpływ nie tylko na
człowieka lecz także na pozostałą część ożywionej natury. U roślin
obserwuje się opóźniony wzrost i zmiany w budowie zewnętrznej, u
zwierząt natomiast zaburzenia neurologiczne, nieprawidłowości w
funkcjonowaniu układu krążenia, zakłócenia wzrostu, żywotności i
płodności.Tab. Charakterystyka wybranych rodzajów
promieniowania.Rodzaj promieniowania Właściwości
Znaczenie w środowisku Do zatrzymania wystarczyCząstki alfa
Promieniowanie korpuskularne. Tego typu promieniowanie jest
charakterystyczne dla dodatnio naładowanych atomów helu, jest także
emitowane przez niektóre radioizotopy, np. Uran, Rad. Promieniowanie
to charakteryzuje się najmniejszą przenikliwością spośród
promieniowania alfa, beta i gamma. Jest niebezpieczne, gdy źródło
promieniowania dostanie się do organizmu. Kartka papieru.Cząstki
beta Promieniowanie korpuskularne. Charakterystyczne dal cząstek
naładowanych dodatnio lub ujemnie, jest emitowane przez jądra
niektórych radioizotopów Jest niebezpieczne, gdy źródło
promieniowania dostanie się do organizmu. Może powodować oparzenia
skóry. Zwykłe szkło, cienka blacha metalowa, np. z
aluminium.Promieniowanie gamma Promieniowanie elektromagnetyczne
o dużej energii i małej długości fali, jest najbardziej przenikliwe
spośród alfa, beta i gamma, emitowane podczas rozszczepiania jądra
izotopów. Jest bardzo groźnym czynnikiem rażenia w przypadku skażeń.
Powoduje zmiany w strukturze DNA i chromosomów, może wywoływać
białaczkę, nowotwory skóry i kości Tarcze z metali ciężkich, np.
ołowiu.Promieniowanie rentgenowskie - X Promieniowanie
elektromagnetyczne o długości fali od 0,001A do 100A, rozróżnia się
promieniowanie rentgenowskie miękkie (mniej przenikliwe) i twarde
(bardziej przenikliwe). Jest niebezpieczne może wywoływać białaczkę.
Szkło ołowiowe. gruba blacha metalowa z ołowiu,
żelaza.Promieniowanie ultrafioletowe - UV Krótkofalowe
promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali 0,4nm - 10nm,
stanowi 9% promieniowania słonecznego, niewidzialne dla oka
ludzkiego, jest silnie pochłaniane przez warstwę ozonową. Dawki w
normie działają pozytywnie, zabijając mikroorganizmy chorobotwórcze,
inicjuje syntezę witaminy Du ssaków, ptaków. Nadmierne dawki są
szkodliwe dla zdrowia. (skóra, oczy) Filtry pochłaniające ten zakres
promieniowania.Promieniowanie widzialne Część promieniowania
słonecznego o długości fali w zakresie 0,4-0,75?m, widzialne dla
ludzkiego oka. Źródło energii decyduje o życiu na Ziemi, przebiegu
procesu fotosyntezy, stymuluje procesy rozrodu i rozwoju. Warunkuje
aktywność dobową i sezonową organizmów. Filtry pochłaniające dany
zakres promieniowania.Promieniowanie podczerwone Fale
elektromagnetyczne o długości większej niż 0,75?m, składnik
promieniowania słonecznego, niewidzialne dla oka ludzkiego, jest
emitowane przez nagrzane ciała Ma duże znaczenie ekologiczne,
głównie ze względu na wywoływanie efektu cieplarnianego. Wzmaga
procesy produkcji biologicznej. Filtry pochłaniające ten zakres
promieniowania.Promieniowanie o wysokiej częstotliwości. Fale
elektromagnetyczne o dł. fali 100 m do 1 mm. Promieniowanie tego
typu jest niewyczuwalne przez zmysły człowieka. Emitowane jest przez
urządzenia radio-telewizyjne, telekomunikacyjne, elektryczne i
elektroniczne. Działanie negatywne w postaci efektu termicznego
komórek. Blachy żelazne lub albuminowe o grubości 0,5mm oraz gęsta
siatka mosiężna lub miedziana.5) Wpływ promieniowania
ultrafioletowego na skórę zdrową.Promieniowanie słoneczne
jest promieniowaniem elektromagnetycznym, mieszczącym się w zakresie
od 290 do 400 nm. Obejmuje ono promieniowanie podczerwone, światło
widzialne oraz promieniowanie ultrafioletowe (UV). To ostatnie
dzieli się na trzy główne zakresy o różnych efektach biologicznych:
UVC, UVB, UVA.UVC jest promieniowaniem o
najkrótszej długości fali, tj. do 290 nm. Ma najwyższą energię, jest
silnie rumieniotwórcze, ale jest prawie całkowicie pochłaniane przez
warstwę ozonową atmosfery i w normalnych warunkach nie dociera na
powierzchnię Ziemi.Promieniowanie UVB o długości fali od 290
do 320 nm ma bardzo silne właściwości rumieniotwórcze, wzmaga
syntezę barwnika skóry i jest odpowiedzialne za oparzenia
skóry.UVA jest promieniowaniem o długości 320-400 nm, jest
mniej rumieniogenne, ale za to bardziej barwnikotwórcze od UVB.
Ilość UVA docierająca do powierzchni ziemi jest znacznie większa niż
UVB. Wysokie dawki UVA mogą wzmacniać odczyny rumieniowe i zwiększać
niekorzystne efekty biologiczne promieniowania UVB.Efekt
działania promieniowania ultrafioletowego na skórę człowieka zależy
od takich czynników jak: położenie geograficzne, zanieczyszczenie
środowiska (zmniejszenie stężenia ozonu w stratosferze) oraz pora
roku i dnia. Duże znaczenie odgrywa również zawód, tryb życia, wiek,
a także sposób ubierania się. Skutki biologiczne działania
promieniowania ultrafioletowego na skórę obserwuje się bezpośrednio
i wkrótce po naświetlaniu, lub też mogą one być odległe w
czasie.Bezpośrednią odpowiedzią skóry na promieniowanie UV
jest rumień, opalenizna i pogrubienie skóry. Najbardziej znanym,
bezpośrednim efektem biologicznego działania promieni UV jest rumień
posłoneczny. Należy podkreślić, iż każda postać rumienia jest
oparzeniem, czyli zjawiskiem niekorzystnym dla skóry. Jak już
wspomniano, w warunkach fizjologicznych rumień jest wynikiem
działania głównie promieni UVB. Jednakże długie promienie UV w
odpowiednio dużej dawce mogą wpływać na nasilenie reakcji
rumieniowej, wywołanej przez promienie
rumieniotwórcze.Odległe niekorzystne zjawiska skumulowanego
działania promieniowania słonecznego polegają na szybszym starzeniu
się skóry i stymulacji rozwoju jej nowotworów. Długotrwała
ekspozycja na UV może powodować wiele niekorzystnych zmian wyglądu
skóry, jej struktury i funkcji. Całość tych zmian określa się jako
starzenie skóry spowodowane światłem, czyli "photoaging". Skóra
narażona na przewlekłe działanie promieni słonecznych staje się
szorstka, pogrubiała, nieelastyczna. Tworzą się głębokie zmarszczki
i bruzdy oraz trwałe przebarwienia. Szczególnie nasilone zmiany
związane z długotrwałą ekspozycją na światło słoneczne można
zaobserwować w obrębie odsłoniętej skóry karku u ludzi, którzy ze
względów zawodowych przebywają przez długi okres czasu na powietrzu
(rolnicy, marynarze). Winę za proces posłonecznego starzenia się
skóry przypisywano początkowo głównie promieniowaniu UVB. Obecnie
uważa się że w procesie tym istotną rolę odgrywają również promienie
UVA, które oddziałują nie tylko na komórki naskórka, ale wnikają też
głębiej, docierają do skóry właściwej, powodując niekontrolowane
modyfikacje w naskórku, uszkadzają włókna kolagenenowe w skórze
właściwej oraz osłabiają mechanizmy odpornościowe.Światło
słoneczne odgrywa także zasadniczą rolę w rozwoju nowotworów skóry.
Proces nowotworzenia jest z jednej strony wynikiem mutagennego
działania UV na komórki naskórka, z drugiej ma związek ze swoistą
immunosupresją, umożliwiającą progresję nowotworów. W tym miejscu
należy również przypomnieć, że promieniowanie UV jest najsilniejszym
aktywatorem wolnych rodników. Jednym z najbardziej niebezpiecznych
działań tych cząsteczek jest destrukcja materiału genetycznego
komórki. Efektem końcowym tej agresji może być mutagenność, a w
efekcie powstanie nowotworu. Nie ma zgodności, czy w procesie tym
istotniejszą rolę odgrywa długotrwała ekspozycja, czy ostre
nasłonecznienia, prowadzące do oparzeń słonecznych. Wiadomo, że
ostre oparzeniowe odczyny posłoneczne mogą prowokować występowanie w
obrębie skóry znamion barwnikowych. Liczne znamiona barwnikowe są z
kolei czynnikiem ryzyka rozwoju czerniaka złośliwego. Badania
epidemiologiczne w populacji białej wskazują na stały wzrost
zachorowań na czerniaka skóry. Chociaż trudno wykazać bezpośredni
związek pomiędzy działaniem promieni UV a czerniakiem, obecnie
powszechnie panuje pogląd, że istotnym czynnikiem ryzyka w tym
nowotworze są oparzenia słoneczne, zwłaszcza we wczesnym
dzieciństwie. 6) Skutki napromieniowania ludzi.
Źródło ekspozycji Rodzaj narażenia lub badanej grupy Liczba
przebadanych osóbBombardowania i opad promieniotwórczy po
wybuchach jądrowych Ocalałe ofiary w JaponiiWyspiarze z Wysp
MarshallaSemipałatyńsk/Ałtaj (b. ZSRR) 86 5722 27330
000Radioterapia MiednicaKręgosłupSkóra
głowyPierśProcedury z użyciem radu-224Diagnostyka i
leczenia jodem-131 193 10813 91427 0004 2153
93855 619Medyczne badania rentgenowskie Fluoroskopia (klatki
piersiowej u gruźlików)Badania prenatalneKorzystanie z
kontrastu torowego 77 55744 61611 150Narażenie zawodowe
Wydobycie uranuStosowanie farb radowychPrzemysł jądrowy
(Japonia, Wielka Brytania, USA, Kanada) 64 4793 746210
573Zanieczyszczenia środowiska Mieszkańcy okolic rzeki Tieczy
(b. ZSRR) 26 485Promieniowanie naturalne Mieszkańcy obszarów o
wysokim poziomie promieniowania (Chiny, Indie) Radon w
kopalniach żelaza i cyny 106 0003 829W wyniku
zdetonowania bomb w Japonii ludzie byli narażeni na niemal
natychmiastowe promieniowanie. W przebadanej grupie 86 572 osób w
tzw. Life Span Study w latach 1950 - 1990 zanotowano [2] 7 578
zgonów z powodów guzów nowotworowych. Z porównania z grupą kontrolną
można wnosić, że 334 zgony można przypisać działaniu promieniowania
jądrowego. W tym samym czasie, 87 z obserwowanych 249 przypadków
zachorowań na białaczki można przypisać efektom napromieniowania. Z
rozpatrywanej grupy żyło w roku 1991 jeszcze 38 000 osób, a więc 44%
badanej populacji. Jak widać liczba zgonów spowodowana
promieniowaniem wynosi zaledwie 1% wszystkich zgonów, co wyraźnie
kłóci się z dość powszechnym odczuciem, które w skrajnym przypadku
utożsamia napromienienie z nieuchronnością zainicjowania
śmiertelnych zmian nowotworowych.Tabela 3. Roczna śmiertelność
kobiet w Nagasaki (na 100 000) badana w latach 1970-1976 [10]. Wiek
kobiet dotyczy okresu, w którym przeprowadzono
badania.Wiek[lata] Dawka [mSv] Grupa kontrolna(nie
napromieniona)< 5 > 10 30 – 39 87 78 10340 – 49
224 218 22350 – 59 569 428 51060 – 69 1303 833 151670 –
79 4161 3243 5305>80 12626 13158 19634Na podstawie danych
z Hiroszimy i Nagasaki można zupełnie dobrze ocenić ryzyko wywołania
choroby nowotworowej w wyniku ostrego napromieniowania. Współczynnik
0,45/Sv oznacza, że przy typowym ułamku zachorowań na śmiertelne
nowotwory w grupie kontrolnej (ok. 24%), bezwzględne ryzyko
zachorowania w wyniku naświetlań wynosi ok. 11%. Liczba ta zależy od
płci (ryzyko zachorowań u mężczyzn wynosi ok. 9% podczas gdy u
kobiet - 13% [2]), wieku i rodzaju nowotworu. Natomiast w wypadku
białaczek ryzyko jest około dziesięciokrotnie niższe (1% [2]) i po
około 20 latach od naświetlenia wydaje się systematycznie
zmniejszać. Również w wypadku raków litych podana liczba 11% może
ulec obniżeniu i to nawet ok. trzykrotnie wraz z czasem, który
upłynął od momentu napromieniowania. Oszacowania te dotyczą ostrego
napromieniowania. W obszarze małych dawek i mocy dawek oszacowanie
ryzyka prowadzi do liczb około dwukrotnie mniejszych. Wśród ofiar
Nagasaki, napromieniona grupa wskazuje na dłuższą przeżywalność,
jeśli za podstawę się weźmie ludzi w wieku powyżej 55 lat. Badane
kobiety zostały w czasie wybuchu napromienione niewielką dawką. Z
tabeli wynika, że w grupie kobiet napromieniowanych, badanych po
przekroczeniu przez nich 50 lat, śmiertelność znacząco spadła.
Podany przykład ilustruje tezę, iż promieniowanie w małych dawkach
może mieć dla organizmu skutek dobroczynny. Efekt taki znany jest
pod nazwą hormezy radiacyjnej.Tabela 3. Roczna śmiertelność
kobiet w Nagasaki (na 100 000) badana w latach 1970-1976 [10]. Wiek
kobiet dotyczy okresu, w którym przeprowadzono
badania.Wiek[lata] Dawka [mSv] Grupa kontrolna(nie
napromieniona)< 5 > 10 30 – 39 87 78 10340 – 49
224 218 22350 – 59 569 428 51060 – 69 1303 833 151670 –
79 4161 3243 5305>80 12626 13158 196347)
Wpływ promieniowania na przyrodę.a) Na zwięrzęta i
roślinySetki badań na zwierzętach i roślinach wskazują, że małe
dawki promieniowania skutkują zerowymi lub pozytywnymi ze względu na
zdrowie skutkami. Żadne z badań nie wykazało w przekonujący,
powtarzalny sposób szkodliwych skutków małych dawek. Wszystko to
silnie zaprzecza LNT. Efekty dobroczynne wykazano w ponad 2000 badań
przy naświetlaniu "całego ciała". Te dobroczynne skutki, to •
zmniejszenie liczby nowotworów, • zwiększenie średniego czasu
życia, • zwiększenie szybkości wzrostu, • wzrost wielkości i
masy ciała, • wzrost płodności i zdolności reprodukcyjnych,
• zredukowana liczba mutacji wraz ze spotęgowaniem funkcji
fizjologicznych i biologicznych.Badania, w których tych
efektów nie zaobserwowano dotyczyły często zwierząt o zmniejszonej
odporności lub utrzymywanych w warunkach sterylnych. Wykazano, że
reakcje fizjologiczne zwierząt i roślin na małe dawki promieniowania
są analogiczne efektom działania wielu naturalnych pierwiastków i
związków chemicznych, które w niewielkich ilościach stanowią
zasadnicze składniki pożywienia, natomiast przy wyższych stężeniach
są dla organizmu toksyczne. W istocie, efekty dobroczynne
promieniowania odkryto już w końcu XIX wieku. W 1896 r. prof.
W.Shrader z Uniwersytetu w Missouri, USA, stwierdził, że
naświetlanie promieniami X świnek morskich zaszczepionych pałeczkami
dyfterytu powodowało przetrwanie zwierząt, podczas gdy zwierzętanie
naświetlone umierały w ciągu 24 godzin. W innym badaniu,
przeprowadzonym w dwóch grupach myszy (płci męskiej), po 4000
osobników każda, prowadzono napromieniowanie myszy codziennie
różnymi dawkami i przy użyciu różnych mocy dawek. Porównując czas,
po którym zmarła połowa osobników widać było, że przeżycie
naświetlonych myszy było większe. W grupie myszy, które otrzymały
6,3 Gy/dzień, a całkowita dawka wynosiła 16,2 Gy, aż 83% myszy
przeżyło, podczas gdy 50% myszy z grupy kontrolnej już nie żyła.
Wydłużenie czasu życia obserwowano przy najniższych stosowanych
mocach dawek 7 mGy/dzień, co jest wielkością 800 razy większą niż
dopuszczalna - w myśl zaleceń ICRP - dla ludzi. Długa ekspozycja
łososi dawką 5,4 mGy/dzień spowodowała większy wzrost i przyrost
masy. Nawet u potomstwa tych łososi średnia masa ciała była o 17%
wyższa niż w grupie kontrolnej [8]. Z jaj naświetlonych dawką
6,4 Gy wykluwały się kurczęta, które rosły szybciej niż te
pochodzące z jaj nie naświetlonych. Dobroczynne skutki
promieniowania (włączając wzrost aktywności nerwowo-mięśniowej,
wczesne dojrzewanie, łatwiejsze uczenie się i zapamiętywanie
informacji itp.) stwierdzono u niektórych przebadanych populacji
ssaków, nie stwierdzono natomiast żadnych efektów szkodliwych, które
byłyby konsystentne z LNT.Hosoi i Yashimoto z Tohoku School
of Medicine stwierdzili, że przerzuty nowotworowe w płucach myszy
napromieniowanych małymi dawkami 150 � 600 mGy na całe ciało tuż
przed zaszczepieniem myszom komórek rakowych płuc uległy
zahamowaniu, przy czym dawka 150 mGy była tu dawką optymalną. Taki
efekt hamowania przerzutów trwał 6 godzin przy wstępnym naświetlaniu
dawką 200 mGy. Również najsilniejsze efekty osiągano, gdy
naświetlanie dawką 200 mGy prowadzono na 3 godziny przed i 3 godziny
po wprowadzeniu komórek rakowych. Jednocześnie wstrzyknięcie komórek
rakowych naświetlonych taka samą dawką nie produkowało wspomnianego
efektu, co wskazuje wyraźnie, że naświetlania działały tu na myszy,
a nie na same komórki rakowe.Wyniki badań przeprowadzonych
już w 1896 r. sugerowały istnienie efektów dobroczynnych niskich
dawek, jak zwiększenie odporności na infekcje, szybsze gojenie ran
itp. Wobec obowiązującej doktryny LNT wyniki te są ignorowane,
badania przeczące LNT były zaś bądź silnie ograniczane, bądź nie
dopuszczano do nich. Dr. H.Planel z Laboratoire de Biologie Medicale
we Francji, a także i inni badacze wykonali szereg eksperymentów
wskazujących na stymulującą rolę małych dawek promieniowania.
Działanie małych dawek okazuje się podobne działaniu witamin i
minerałów, których celem jest dostarczenie organizmowi odpowiednich
"sił życiowych". Pozytywne efekty dawek dla stymulacji
rozwoju i reprodukcji nasion i kiełków znane są od wielu już dekad.
Stymulujące efekty małych dawek trujących substancji zostały opisane
już w 1888 r. Efekty te stanowią raczej prawo, obserwowane też dla
promieniowania, ciepła i zimna i właściwie dla każdego czynnika,
który wpływa na funkcjonowanie komórek. Nawet antybiotyki mogą w
małych dawkach powodować przyspieszony rozwój bakterii! W
roku 1987 Planel, a w 1996 Luckey, a także inni pokazali, że
niedomiar naturalnego promieniowania wpływa negatywnie na rozwój
mikrobów, roślin i bezkręgowców, w podobny sposób jak brak
naturalnych składników pożywienia, witamin czy minerałów. Wg tych
uczonych, promieniowanie jonizujące jest zasadniczym czynnikiem
stymulującym życie. I z tego punktu widzenia, większość organizmów
żyje w warunkach niedoboru promieniowania!Nie ulega
wątpliwości, że efekty hormetyczne były obserwowane, a dowody na ich
istnienie zostały zebrane na zwierzętach, roślinach i organizmach
niżej zorganizowanych. Znakomity przegląd tego zagadnienia został
podany przez Calabrese�a i Baldwina. Autorzy ci - w poszukiwaniu
odpowiedzi na pytanie, dlaczego ta dobrze udokumentowana hipoteza
nie została zaakceptowana jako swoisty kanon - dokonali również
analizy historycznej i społecznej tego zagadnienia. Oba cytowane
artykuły są godne polecenia, gdyż niezależnie od problemu hormezy
jako takiego, pokazują meandry dalszych losów osiągnięć naukowych,
ich akceptacji [27] lub odrzucenia, wykorzystania z pożytkiem dla
ogółu lub też zmarginalizowania z powodów często dalekich od
szlachetnych.b) Na komórki i cząsteczkiDr. Gunnar
Walinder, radiobiolog ze Szwecji, jak i inni biolodzy pokazali, iż
powstawanie zmiany nowotworowej na poziomie komórkowym i na poziomie
całego organizmu jest procesem złożonym i iteracyjnym, a rozwój
zainicjowanego nowotworu z biologicznych względów nie pozwala na
przyjęcie hipotezy LNT, zgodnie z którą bezpośrednie uszkodzenie
podwójnej nici DNA w wyniku przejścia cząstki promieniowania
jonizującego stymuluje rozwój procesów prowadzących do nowotworu.
Wobec złożoności tych procesów, hipoteza LNT oparta jest więc na
dość wątpliwym założeniu. Całe kolonie komórek i organizmów wykazują
reakcje adaptacyjne do promieniowania, o ile reakcje immunologiczne
w tych organizmach funkcjonują poprawnie. Wykazano też, że
altruistyczne samobójstwo komórek, apoptoza, jest stymulowane przez
promieniowanie. Zdaniem Pollycove�a i Peperiello [cytowanym w [8]):
"efekty biologiczne promieniowania nie są uwarunkowane liczbą
powstających mutacji DNA, ale oddziaływaniem na procesy obronne.
Przy wysokich dawkach, promieniowanie je niszczy, przy niskich -
stymuluje".c) Na efekt cieplarnianyNaładowane cząstki
promieniowania kosmicznego, bombardujące naszą atmosferę, mogą mieć
znaczny wpływ na globalne zmiany klimatu na Ziemi. Naukowcy
zajmujący się tematem globalnego ocieplenia klimatu od wielu lat
borykali się z problemem różnego zachowania się temperatury
przypowierzchniowej i tej panującej w innych warstwach atmosfery. Ta
pierwsza rosła nieznacznie acz wyraźnie z czasem, sugerując
narastanie efektu cieplarnianego na Ziemi. Druga cały czas
pozostawała jednak na niezmienionym poziomie. Na skutek tej
różnorodności zachowań wielu naukowców sugerowało, że globalne
ocieplenie klimatu to tylko niepotwierdzona jeszcze
hipoteza.Te niejednoznaczności próbowała tłumaczyć hipoteza
angażująca zmienność pokrywy chmur na Ziemi, niestety nie potrafiła
ona z wystarczającą dokładnością odtworzyć obserwowanych różnic
temperatur.Praca opublikowana w najnowszym numerze "Journal
of Geophysical Research-Space Physics" przez Fangqun Yu ze State
University of New York wydaje się rzucać inne światło na problem
globalnego ocieplenia klimatu.Yu przekonuje, że znaczny
wpływ na globalną pokrywę chmur na naszej planecie może mieć
promieniowanie kosmiczne. Zachowanie chmur nie tylko zmienia się
wraz ze zmieniającym się natężeniem strumienia cząstek, ale także
wygląda inaczej na różnych wysokościach nad powierzchnią
Ziemi.Poszczególne warstwy ziemskich chmur odmiennie
wpływają na ziemską temperaturę: o ile chmury wysokie odbijają
dochodzące do Ziemi promieniowanie słoneczne, a więc zapobiegają
nadmiernemu nagrzaniu powierzchni, chmury niskie, do tworzenia
których może się przyczyniać promieniowanie kosmiczne, odbijają z
powrotem ku Ziemi wyemitowane przez nią promieniowanie cieplne, a
więc utrudniają ochłodzenie położonych poniżej warstw.Wpływ
promieniowania kosmicznego na tempo powstawania chmur wydają się
potwierdzać najnowsze badania satelitarne, dzięki którym wykryto
korelację pomiędzy natężeniem promieniowania kosmicznego i
rozmiarami powierzchni Ziemi pokrytymi przez chmury
niskie.Według Yu, jony wygenerowane przez zderzenia cząstek
promieniowania kosmicznego z atomami atmosfery sprzyjają tworzeniu
się niskich chmur i powodują, że są one bardziej gęste. Efekt jest
jeszcze potęgowany przez wpływ gazów cieplarnianych generowanych
przez naszą cywilizację.8) Zastosowania wiązek
promieniowania w medycynie i radiobiologii.a) Zastosowania
radioterapeutyczneJako urządzenie do rutynowych napromieniowań
terapeutycznych znalazły zastosowanie trzy rodzaje akceleratorów :
liniowe akceleratory wysokonapięciowe typu Van der Graaffa ,
betatrony oraz liniowe akceleratory wielkiej częstotliwości.
Pierwszy typ akceleratora jest już w praktyce nieużywany. Najszerzej
używane są liniowe akceleratory w.cz. Biologiczne
oddziaływanie promieniowania określa się za pomocą jonizacji, która
zachodzi pod działaniem promieniowania w tkankach. Jednostką
jonizacji jest 1 rad –dawka, przy której w każdym gramie substancji
absorbowane jest 100 ergów energii. W celu zmniejszenia żywotności
komórek niezbędne są dawki 20...30 krad. Już przy znacznie
mniejszych dawkach powstają w tkankach gwałtowne zmiany, w
szczególności przestają goić się rany pooperacyjne. Ogólne
napromieniowanie ciała dawką powyżej 15 rad może stanowić
niebezpieczeństwo dla zdrowia. Przy dawkach ogólnych ok. 700 radów
następuje śmierć w ciągu dwóch –trzech tygodni na skutek porażenia
organów krwiotwórczych (szpiku kostnego), a przy dawkach powyżej
1000 radów –śmierć w ciągu kilku dni, przede wszystkim w wyniku
uszkodzenia mózgu i błony śluzowej jelit. Napromieniowanie
wyrażone w radach określa dawkę fizyczną, a nie biologiczną.
Oddziaływanie biologiczne zależy nie tylko od wartości jonizacji,
ale również od jej rozkładu w tkankach. Gęsty, zjonizowany ślad
działa na komórki silniej niż kilka luźnych śladów o tej samej
średniej koncentracji jonizacji. Koncentracja ta jest proporcjonalna
do ilości energii traconej przez cząstkę na jednostkę długości m),
czyli od tzw. współczynnika liniowego przekazywania energiidrogi
(keV/ m, protony o energii 130 MeV(WLPE). Promieniowanie X 200 kV
ma WLPE =3 keV/ m, a jądra odrzutu od neutronów w reakcji
rozszczepienia –30...50–0.6 keV/ m.keV/ Biologiczna
efektywność napromieniowania jest zależna od sposobu
napromieniowania. Gdy pomiędzy kolejnymi napromieniowaniami mija
czas co najmniej rzędu kilku dni, tkanka nadąż z regeneracją.
Zdolność regeneracji zależy od rodzaju tkanki. Stosunkowo szybko
ustępują porażenia mięśni i skóry, podczas gdy np. tkani nerwowe
prawie nie regenerują się. Do napromieniowania nowotworów złośliwych
stosuje się zwykle dawki 200...500 radów przez dłuższy
czas.b) Sterylizacja radiacyjnaRozwój sterylizacj
radiacyjnej został spowodowany przez rozpowszechnienie w medycynie
wyrobów jednorazowych oraz sterylnych rodków opatrunkowych. Przy
zastosowaniu tego rodzaju sterylizacji, proces wyjaławiania
przebiega praktycznie na zimno, dzięki czemu można sterylizować
wszystkie farmaceutyki i materiały medyczne nie znoszące obciążenia
cieplnego. Dzięki przenikliwoci wysokoenergetycznej wiązki
elektronów lub promieniowania gamma, sterylizację można realizować
po zapakowaniu wyrobu. Sam proces może przebiegać w sposób ciągły,
co jest szczególnie porządane przy produkcji wielkoseryjnej.
Sterylizacja następuje tu jako ostania faza produkcyjna, dlatego też
wszystkie fazy poprzednie mogą być niesterylne. Nie bez znaczenia
jest również niska cena sterylizacji radiacyjnej, niekiedy nawet
kilkakrotnie niższa od kosztów sterylizacji metodami tradycyjnymi.
Wporównniu z organizmami wyższego rzędu mikoroorganizmy
odznaczają się stosunkowo dużą odpornocią na napromieniowanie
Skutecznoć oddziaływania promieniowania wyrażą się za pomocą tzw.
współczynnika inaktywacji, wyrażonego stosunkiem liczby
mikroorganizmów, które przetrwały żywe, do liczby przed
napromieniowaniem. Dobór rodzaju i energii promieniowania
jest podyktowany przede wszystkim przenikliwoscią poszczególnych
rodzajów promieniowania oraz gęstoscią materiałów sterylizowanych, a
także rodzajem i sposobem opakowania.c) Wytwarzanie izotopów
promieniotwórczychDo zastosowań medycznych używa się izotopów
krótkożyjących. W oddziałach izotopowych szpitali klinycznych
wykonuje się badania czynnosci tarczycy, wątroby, nerek,
diagnostyczne badania chorób układu krążenia i zaburzeń ukrwienia a
także gospodarki wodnej. Do tego typu zastosowań stosuje się izotopy
charakteryzujące się półokresem zaniku od kilku sekund do kilku dni.
Stsowanie izotopów krótkożyjących zmniejsza narażenie pacjenta do
niezbędnego minimum. Jeżeli chodzi o rodzaj emitowanego
promieniowania, preferowane są emitery X i gamma w zakresie
energetycznym od kilkunastu do kilkuset keV.9)
Pochłanianie promieniowania przez rośliny i
zwierzęta.Niezależnie od tego, w jaki sposób dojdzie do
wzmożonej emisji promieniowania, organizmy żywe są potencjalnie
narażone na jego skutki. W celu oszacowania ich wielkości powinniśmy
znać charakter ekspozycji na promieniowanie i jego rodzaj.
Przedmiotem radiosozologii nie będzie jednak obliczanie dokładnych
wartości przyjętych dawek. By podjąć racjonalne działania w celu
ochrony środowiska przed negatywnymi skutkami emisji promieniowania,
należy szybko podjąć decyzję wobec możliwości ratowania ekosystemów
w zaistniałej sytuacji radiacyjnej. Negatywny skutek zdrowotny
oddziaływania promieniowania z organizmem danego osobnika może być
efektem dwojakiej ekspozycji: gdy żywa tkanka organizmu zostanie
napromieniona przez emitery promieniowania jonizującego, podczas
wniknięcia izotopów promieniotwórczych w struktury organizmu tego
osobnika. Szczególnie introdukcja radioizotopów do organizmu
może być nadzwyczaj tragiczna w skutkach i może przyczynić się do
spadku zdrowia, a nawet śmierci osobnika. Niekiedy występują obydwa
typy ekspozycji jednocześnie. Niezależnie od sposobu napromienienia
o negatywnym jego skutku somatycznym mogą decydować różne czynniki
charakteryzujące dane promieniowanie i jego źródło. Ryc.1
Źródła pronieniowaniai ich udział w dawce pochłoniętejprzez
mieszkańca Polski (1991 r.). Kiedy tkanka organizmu, niezależnie
od jego systematycznej przynależności, zostanie napromieniona,
mówimy, że przyjmuje określoną dawkę zwaną dawką pochłoniętą
promieniowania. Jest to część dawki ekspozycyjnej, mierzonej przy
pomocy detektorów promieniowania, na przykład liczników
Geigera-Muellera (GM). W dozymetrii promieniowania stosuje się także
inne oznaczenia dawek, których wartość liczy się na podstawie
współczynników określonych dla różnych narządów czy tkanek.
Normalnie organizmy narażone są na pochłanianie pewnych dawek
promieniowania, które nie przyczyniają się do znacznego ubytku
zdrowia osobników. Dawki te są wynikiem ekspozycji organizmów na
promieniowanie tła. Gdy dany organizm narażony jest na
pochłonięcie znacznej dawki promieniowania, należy liczyć się z
powstaniem powikłań w postaci różnych chorób, co zostało już
wielokrotnie dowiedzione. Ze względu na charakter negatywnych
efektów popromiennych, możemy podzielić je na: skutki somatyczne,
skutki genetyczne. Te pierwsze objawiają się w przypadku bardzo
silnego napromienienia organizmu. Medycyna miała okazję poznać tego
rodzaju efekty działania promieniotwórczości, po wybuchu bomby
zrzuconej na Hiroszimę 6 sierpnia 1945 r. Skutkiem somatycznym są
oparzenia popromienne, choroba popromienna, białaczka i inne
nowotwory, zniszczenie kośćca. Skutki somatyczne mogą jednak czasem
objawiać się na inne, całkiem niespotykane sposoby. Zmiany
dermatologiczne są charakterystyczne dla fali uderzeniowej,
powstałej w wyniku detonacji bomby atomowej. Zwiazek Radziecki
prowadząc próby nuklearne celowo praktykował wystawianie zwierząt w
pewnej odległości od miejsca detonacji. W ten sposób wówczas
sprawdzano reakcję tkanki okrywającej na działanie fali
uderzeniowej. Skutki były opłakane. Efektem naświetlenia
promieniowaniem o wysokiej mocy mogą być całkiem dziwne zachowania
organizmu: wahania ciśnienia krwi, tętna, temperatury ciała, które
mają niewiele wspólnego z rzeczywistym stanem poszkodowanych (w tym
wypadku ludzi). Pomimo wszystko bardziej znane są radiologiczne
aspekty skutków somatycznych. Badania w radiobiologii nie są w tym
zakresie tak daleko posunięte, toteż nie znamy dość dobrze zmian
popromiennych, które zachodzą wśród roslin i zwierząt. Ryc.2
Dawka śmiertelna LD 50dla wybranych grup organizmów. W
przypadku ekspozycji organizmu na promieniowanie o bardzo wysokiej
mocy możliwa jest jego śmierć. Wśród rozpatrywanej populacji mogą
być organizmy silniejsze i słabsze, więc dla poszczególnych
osobników śmiertelna dawka pochłonięta będzie się nieco różnić.
Dlatego problem ten rozpatruje się statystycznie, wprowadzając dawkę
śmiertelną LD 50. Dawka ta, zwana także letalną, określa taką
wartość dawki pochłoniętej, przy której następuje zgon 50% osobników
populacji. Wartość tej dawki jest zdeterminowana przez powierzchnię
ciała osobników rozpatrywanej grupy. Im osobnik większy, tym
zaabsorbowana dawka będzie większa. Na ryc. 2 zestawiono porównanie
dawek LD 50 dla różnych grup organizmów, o różnych przynaleznościach
systematycznych. Drugą ważną grupę skutków popromiennych
stanowią zmiany genetyczne. Mogą one zachodzić także przy mniejszych
wartościach napromienienia. W przypadku zajścia skutków
somatycznych, zwykle mamy także do czynienia z wystąpieniem skutków
genetycznych. Cząstki jonizujące wywołują defekt chromosomów,
które po podziale kariokinetycznym dają początek uszkodzonej helisie
kwasu dezoksyrybonukleinowego. Ponieważ cząsteczka DNA jest swoistą
matrycą dla tworzacego się materiału biologicznego, w przypadku jego
uszkodzenia, mogą nastąpić powikłania nowotworowe. Skutki genetyczne
napromienienia będą zatem odczuwać następne pokolenia. Wystąpienie
nowotworu nie jest jednak przesądzone. Ryc.3 Skutek
genetycznyw zależności od dawkipromieniowania jonizującego.
Opisując do tej pory skutki ekspozycji na promieniowanie
przyjmowalem, że może ono wyrządzić jedynie szkodę dla organizmu czy
też dla populacji. Opis zależności skutków od dawki byłby jednak
niepełny, gdybym nie wspomniał o dwóch przyjmowanych teoriach
uzależniających skutek napromienienia od wartości dawki
pochłoniętej. Do niedawna powszechnie uznawana hipoteza liniowa
wskazuje na szkodliwość każdej dawki promieniowania. Jedynie dawka
równa zeru jest całkowicie bezpieczna - uważają propagatorzy tej
teorii. Niedawno przyjęta hormeza radiacyjna wykazuje, że dawki
promieniowania bliskie zera są wręcz niekorzystne. Organizmy
potrzebują pobierania określonej dawki promieniowania jonizującego i
wynika to z ich ewolucyjnych przystosowań. Dopiero promieniowanie o
natezeniu przekraczającym wartość dozwoloną jest szkodliwe, ale
nawet nie w sposób liniowy.Ryc.4 Ilustracja hipotezy
liniowej. Niezależnie, którą teorię przyjmiemy za prawdziwą,
istnieje pewien próg szkodliwości promieniowania i nie należy
podważać wiarygodności przeprowadzonych badań w zakresie
radiobiologii. Myślę, że opowiadanie się za którąś z wymienionych
teorii byłoby przedwczesne. Izotopy promieniotwórcze mogą być
także bezpośrednio absorbowane przez organizm, w wyniku czego
gromadzą się w jego narządach. Dochodzi wtedy do skażenia
wewnętrznego. O ile niektórzy twierdzą, że ekspozycja na niewielkie
dawki promieniowania ma pozytywny wydźwięk zdrowotny, tak w tym
przypadku nikt nie ma wątpliwości co do tego, że radionuklidy
pochłonięte przez tkanki organizmu przyczynią się do drastycznego
spadku jego zdrowotności. Awarie reaktorów oraz wybuchy bomb
jądrowych to przyczyny emisji dużych ilości substancji
promieniotwórczych do biosfery. Radioizotopy najczęściej są
emitowane do troposfery w postaci drobnych pyłów, tzw. aerozoli.
Następuje ich introdukcja do środowiska przyrodniczego. Osiadają na
roślinach (m.in. trawach), zbiornikach wodnych, glebie. W ten sposób
wchodzą w obiegi łańcuchów troficznych różnych ekosystemów. Skażenia
mogą dotknąć znaczne obszary, ze względu na rozprowadzanie izotopów
promieniotwórczych przez wiatr i wodę. Izotopy te kumulują się w
różnych narządach organizmów, przy czym ich koncentracja wzrasta
kolejno w poziomach troficznych łańcucha pokarmowego. Następują
powikłania, które w tym przypadku mogą być o wiele tragiczniejsze w
skutkach od opisanych wyżej efektów ekspozycji na promieniowanie.
Poszczególne narządy i tkanki pochłaniają różne izotopy, które w
wyniku radiacji i dobrego kontaktu z tkanką powodują m.in.
powstawanie nowotworów. KOŚCI MIĘŚNIE PŁUCA TARCZYCA
WĄTROBArad 226stront 90fosfor 32węgiel 14 potas
40cez 137 rad 222uran 233pluton 239krypton 85 jod
131 kobalt 60Ryc.6 Izotopy powodujące skażenie wewnętrzne
narządów ciała ludzkiego.To przyroda jest żywicielem
człowieka i także on jest obecny gdzieś w sieci pokarmowej
globalnego ekosystemu. Jest odbiorcą biomasy, tak roslinnej jak i
zwierzęcej, która jako pokarm stanowi dla niego potencjalne źródło
energii i budulca. Zatem człowiek narażony jest na wprowadzenie do
organizmu izotopów promieniotwórczych zawartych w pożywieniu. W ten
sposób może stać się ofiarą promieniowania, które zniszczy go w
długiej walce.10. NAJWIĘKSZE KATASTROFY
NUKLEARNE.Zastosowanie pierwiastków promieniotwórczych dla
celów przemysłowych i militarnych naraża środowisko naturalne na
wielkie niebezpieczeństwo. W przypadku komplikacji w obsłudze EJ do
środowiska uwalniana jest bardzo duża dawka promieniowania
jonizującego. Wyzwolone pyły są niebezpieczne zarówno dla terenów
znajdujących się w pobliżu miejsca katastrofy, jak również dla tych
całkiem odległych od centrum skażenia. Skutkiem tego jest
napromieniowanie organizmów żywych, co często prowadzi do ich
wczesnego wymierania. Nim zaczęto przeciwdziałać skażeniom,
na świecie miało miejsce wiele katastrof, których skutki dotknęły
nasze środowisko czy też ludzi przebywających w pobliżu katastrofy.
Tymi, o których warto wiedzieć, są: Detroit (USA), 1951 r. -
awaria reaktora powielającego typu EBR-1, Windscale (Wielka
Brytania), 1957 r. - pożar powielającego reaktora atomowego na
skutek zapalenia się bloków grafitu, Chalk River (Kanada), 1958
r. - wyciek wody ciężkiej zanieczyszczonej substancjami
promieniotwórczymi, Idaho Falls (USA), 1961 r. - emisja
substancji radioaktywnych, Lingen (Niemcy), 1969 r. - obfita
emisja substancji radioaktywnych, Chalk River (Kanada), 1972 r.
- wyciek wody radioaktywnej, Gundremmingen (Niemcy), 1975 r. -
emisja pary radioaktywnej, Harrisburg (USA), 1979 r. - wyciek
wody radioaktywnej, emisja gazów promieniotwórczych, Tsuruga
(Japonia), 1981 r. - wyciek wody radioaktywnej, zanieczyszczenie
akwenu, Sellafield (Wielka Brytania), 1986 r. - wydostanie się
paliwa radioaktywnego, Czarnobyl (Ukraina), 1986 r. -
zniszczenie reaktora jądrowego, zanieczyszczenie znacznego obszaru
izotopami promieniotwórczymi. Ostatnia z wymienionych
katastrof była jedną z największych. Skażenia powstałe w jej wyniku
dotknęły niemal całą Europę. Wśród mieszkańców różnych państw
podejrzewa się wzrost obserwowanych powikłań, które mogły nastąpić w
wyniku ekspozycji na działanie promieniowania bądź też absorpcji
substancji promieniotwórczych. W Polsce do niskiego skazenia
izotopami promieniotwórczymi przyczyniły się korzystne zjawiska
pogodowe, jakie panowały 26 kwietnia 1986 r. Skażone powietrze w
ciagu pierwszych trzydziestu godzin po awarii omijało Polskę i
dopiero po 27 kwietnia wtargnęło na Podlasie. Następnie wędrowało
nad wschodnią częścią Mazowsza w stronę Pojezierza
Olsztyńsko-Mrągowskiego. Kolejna zmiana warunków meteorologicznych
doprowadziła do przemieszczenia skażonego powietrza w stronę Polski
południowo-zachodniej, nad Czechy oraz na południe Niemiec. Po 1
maja wielkość koncentracji cezu na Opolszczyźnie osiągnęła 100
kBq/m2 (kilkobekereli na metr kwadratowy) co stanowiło znaczne
przekroczenie normy. Opad cezu, jako jednego z głównych
produktów wybuchu, spowodował skażenie atmosfery, zbiorników wodnych
i gleby, ale mimo to aż 90% powierzchni kraju posiada obecnie niską
koncentrację cezu. Średnia aktywność tego pierwiastka na terenie
Polski wynosi 4,67 kBq/m2. W środę 28 marca 1979 r. w
elektrowni "Three Mile Island" koło Harrisburga wydarzyła się
awaria, która wstrząsnęła społeczeństwem nie tylko Stanów
Zjednoczonych, ale także państw dość odległych. Wyciek wody
radioaktywnej stworzył duże zagrożenie dla flory i fauny okolicznych
terenów. Elektrownia została wybudowana w odległości niespełna 4 km
od dużego miasta - Harrisburga. Stanowiła zatem potencjalne
zagrożenie dla ogromnej rzeszy ludności. Lokalizacja to tylko jedno
z niedopatrzeń własciciela elektrowni. Posiadała ona mianowicie wady
konstrukcyjne, które były przyczyną zaistnienia awarii. Firma, która
prowadziła budowę tego pensylwańskiego zakładu energetycznego, nie
miała na uwadze zapewnienia bezpiecznej pracy elektrowni. Liczyła
się szybkość, efekt i pieniadze. W ciągu kilku dni od
wystąpienia awarii, specjaliści borykali się z usuwaniem skażeń, a
także zabezpieczeniem reaktora nr 1 przed wybuchem. W górnej jego
części zgromadziły się bowiem wybuchowe gazy (wodór i tlen),
powstałe na skutek katalitycznego rozkładu wody. Zaistniało
niebezpieczeństwo wybuchu, który spowodowałby wydostanie się do
atmosfery bardzo dużej ilości izotopów. Skaziłyby one rozległy
obszar, podobnie jak było 7 lat później w przypadku awarii w
Czarnobylu. Ostatecznie postawiono na aspekty ekonomiczne.
Nie zaprzestano budowania elektrowni jądrowych w Stanach
Zjednoczonych. Stopniowo wypierają one zakłady energetyczne
wykorzystujące tradycyjne paliwa (jak ropa naftowa). Protesty
stłumiono. Elektrownie jądrowe budowano dalej.
wygenerowana: 2005-05-27
20:22:38









 Info:-Przedmiot: Fizyka-Zakres: Przedmioty
ścisłe-Autor:   mroczek
-Dodano: 2005-03-06

-Średnia ocena: 5.50-Ilość
głosów: 8




function glosuj() { var ocena_j; var link_j; var x = (screen.width/2); var y = (screen.height/2)-100; //document.forma.submit(); for (i=0;i
MotoOferty.pl
  tutaj sprzedasz i kupisz   używany lub
nowy   samochód