Wpływ promieniowania na organizmy

Odkrycie promieniotwórczości sięga przełomu XIX i XX w. Z jednej strony dało ono człowiekowi możliwości pozytywnego wykorzystania tego zjawiska, ale z drugiej strony obarczyło ludzkość odpowiedzialnością za właściwe jej wykorzystanie. Znajomość zagadnień związanych z promieniotwórczością, wpływem promieniowania na organizmy żywe oraz sposobów ochrony przed promieniowaniem może pomóc ludziom zmniejszyć zagrażające zdrowiu skutki. Rozpatrując wpływ promieniowania na organizmy należy pamiętać, że składają się na nie narządy, które z kolei zbudowane są z tkanek, te zaś zawierają komórki. Na jeszcze głębszym szczeblu organizacji należy rozpatrywać działanie promieniowania na poszczególne molekuły istotne dla procesów biologicznych. Od lat mówi się o szkodliwości promieniowania. Na ogół znamy złe strony promieniowania, takie, jakie jest emitowane po próbach jądrowych, katastrofach okrętów o napędzie atomowym czy wypadkach w elektrowniach jądrowych. Po próbach z bronią jądrową teren, na którym odbywały się próby wymiera. Roślinność i zwierzęta wymierają bezpowrotnie. W wyniku katastrofy w elektrowni jądrowej w Czarnobylu śmierć poniosło wiele osób, skażone zostały większe obszary Ukrainy, Białorusi i Polski. Szczególnym rodzajem promieniowania jest promieniowanie jonizujące. Wywołuje ono w obojętnych atomach i cząsteczkach materii zmiany w ładunkach elektrycznych, czyli jonizację. Promieniowaniem jonizującym jest promieniowanie jądrowe α, β i γ oraz promieniowanie Roentgena. Promieniowania te zostały tak nazwane, gdyż poprzez oddanie swojej energii wytwarzają jony. Dla organizmów żywych te jony mogą być szkodliwe, gdyż prowadzi to do zakłócenia przemian biochemicznych warunkujących prawidłowe funkcjonowanie organizmu i do zmian strukturalnych komórek. Promieniowanie jonizujące powoduje radiolizę wody, czyli jej rozkład na jony pod wpływem promieniowania. W wyniku tego procesu powstają wolne rodniki, które mogą reagować ze związkami wchodzącymi w skład komórki, powodując zakłócenia w jej funkcjonowaniu. Niektóre zakłócenia mogą zostać skorygowane dzięki autoregulacyjnym właściwościom organizmu, inne zmiany są nieodwracalne i prowadzą do obumarcia komórek. Czułość tkanki ludzkiej na promieniowanie jonizujące zmienia się w szerokich granicach. Najczulsze są organy krwiotwórcze i tkanki rozrodcze, najmniej czułe są mózg i mięśnie. Jeśli ułożyć tkanki według zmniejszającej się czułości, to otrzymamy kolejno następujący szereg: tkanka limfatyczna, nabłonek jąder, szpik kostny, nabłonek żołądkowo - jelitowy, jajniki, skóra, tkanka łączna, kości, wątroba, trzustka, nerki, nerwy, mózg i mięśnie. Uszkodzenia popromienne ze względu na rodzaj ich następstw dzielimy na uszkodzenia somatyczne tzn. wpływające na procesy odpowiedzialne za utrzymanie organizmu przy życiu oraz genetyczne tzn. naruszające zdolność organizmu do prawidłowego przekazywania cech potomstwu. Typowym skutkiem poważnych uszkodzeń somatycznych jest choroba popromienna. Składają się na nią między innymi mdłości, bóle i zawroty głowy, ogólne osłabienie organizmu, zmiany we krwi, biegunki, niedokrwistość, obniżenie odporności i wypadanie włosów. W zależności od stopnia uszkodzeń choroba popromienna może zakończyć się śmiercią lub przejść w fazę przewlekłą ze stopniowym wyniszczeniem organizmu. Promieniowanie jonizujące może powodować uszkodzenia genetyczne polegające na zmianie struktury chromosomów wchodzących w skład komórek rozrodczych. Ich następstwem są mutacje, w efekcie, których wśród napromieniowanych roślin lub zwierząt mogą pojawiać się mutanty, tzn. osobniki różniące się szeregiem cech od organizmów macierzystych. Na szczęście organizmy wykazują w pewnych granicach zdolność do naprawiania niepożądanych zmian. Innym następstwem ekspozycji żywego organizmu na napromieniowanie jest powstawanie nowotworów. Częstym schorzeniem osób narażonych na duże dawki promieniowania jest białaczka, czyli nowotwór krwi. Bardzo niebezpiecznym izotopem promieniotwórczym jest tutaj stront - 90, który ma możliwości wbudowywania się w tkankę kostną i dlatego może być przyczyną białaczki lub innych nowotworów. Do organizmu ludzkiego może się dostać wraz z mlekiem krów, które wypasały się na pastwiskach skażonych pyłem promieniotwórczym. Podobnie zachowuje się cez - 137, który wbudowuje się w mięśnie zamiast sodu i potasu. Rakotwórczość promieniowania jonizującego nie różni się zasadniczo od rakotwórczości czynników chemicznych, w obu przypadkach podział komórki w wyniku ekspozycji zasadniczo przyczynia się do powstania raka. Jest to szczególnie prawdziwe w odniesieniu do raka tarczycy i raka piersi. U dzieci poniżej 10 roku życia tarczyca jest organem o największej podatności na rakotwórcze działanie promieniowania jonizującego. Można stwierdzić, że czas przebywania izotopu promieniotwórczego w organizmie zależy od okresu jego połowicznego zaniku jak i od sposobu związania go w danym organizmie, oraz od indywidualnych cech skażonego i jego wieku. Innym skutkiem promieniowania jest choroba oczu - katarakta, która nieleczona powoduje zanik widzenia. Pierwiastki promieniotwórcze, mają także toksyczne działanie na organizm na skutek ich właściwości chemicznych. Bardzo często są to metale ciężkie. U osób stykających się z pyłem związków pochodzących z naturalnych szeregów promieniotwórczych uranu i toru stwierdzono ciężkie schorzenia układu krwionośnego, nowotwory płuc i schorzenia nerek. Innym pierwiastkiem jest pluton, który wchłonięty przez drogi oddechowe, może przedostać się do kości i spowodować powstanie nowotworów. Badania na zwierzętach i roślinach wskazują, że małe dawki promieniowania skutkują zerowymi lub pozytywnymi ze względu na zdrowie skutkami. Należą do nich np: