Іонізуюче випромінювання
Серед екологічних факторів, що роблять істотний вплив на життєдіяльність організмів, слід розглянути іонізуюче випромінювання – випромінювання з дуже високою енергією, достатньою для іонізації атомів і молекул. Велика частина сонячного випромінювання не має такої енергії. Джерелами іонізуючого випромінювання є природні та штучні радіоактивні ізотопи (радіонукліди) і космічні промені. Необхідність вивчати біологічну дію іонізуючих випромінювань стала особливо гострою в результаті безвідповідального використання людиною ядерних технологій. Розпочаті з ініціативи США ядерні випробування в атмосфері внесли в біосферу радіонукліди, які згодом стали випадати у вигляді радіоактивних опадів; аварії на атомних електростанціях, захоронення радіоактивних відходів сприяють проникненню радіоактивних елементів в навколишнє середовище. Проблема оцінки екологічної ролі радіоактивних випромінювань тим гостріша, що до ХХ століття наука нічого не знала ні про їх існування, ні про біологічну дію.
Наприклад, Марія Кюрі-Склодовська, лауреат Нобелівських премій з фізики та хімії, завжди возила з собою 1 г радію, не піклуючись спеціально про захист від радіоактивного випромінювання. Як результат, М. Кюрі-Склодовська захворіла променевою хворобою; сторіночки робочих щоденників Кюрі-Склодовської і зараз, через десятиліття після її смерті, мають високу, небезпечної для здоров’я і самого життя радіацією.
З трьох видів іонізуючих випромінювань, найбільш важливих в екологічному відношенні, два являють собою корпускулярне випромінювання – а-частинки (ядра ізотопу 4He) і?-частинки (електрони), а третій вид випромінювання – електромагнітні хвилі (у-випромінювання і рентгенівське випромінювання). а-частинки порівняно легко затримати, довжина їх вільного пробігу в повітрі становить усього кілька сантиметрів. Проте, зіткнувшись з мішенню, будь то аркуш паперу або людська шкіра, а-частинки викликають дуже сильну локальну іонізацію. ?-частинки мають значно більшою довжиною вільного пробігу – кілька метрів у повітрі, кілька сантиметрів в тканинах організмів. Іонізуюче електромагнітне випромінювання проходить в повітрі великі відстані і легко проникає в речовину, вивільняючи енергію протягом всього шляху в ньому. влучивши легко проникають в живі тканини. Вони можуть пройти через організм, не надавши жодного впливу, але можуть і викликати іонізацію протягом свого шляху. Радіоактивні речовини, що випромінюють а – і?-частинки, часто називають внутрішніми випромінювачами, тому вони мають найбільший вплив, перебуваючи всередині організму.
Космічна складова іонізуючого випромінювання та випромінювання, що виходить від природних радіонуклідів. називають фоновим випромінюванням. До нього організми адаптовані. Більше того, існує думка, що без цього випромінювання еволюційні процеси живих організмів були б або загальмовані, або зовсім неможливі. Інтенсивність фонового випромінювання задоволена мала, хоча може варіюватися в кілька разів залежно від висоти місцевості над рівнем моря або наявності у земної поверхні гранітних порід, збагачених радіонуклідами.
Інтенсивність випромінювань оцінюють, вимірюючи 1) число радіоактивних розпадів в даній кількості речовині за одиницю часу і 2) дозу випромінювання за кількістю поглиненої енергії. Основна одиниця радіоактивності – Кюрі (Кі), 1 Кі = 2.2-1012 розпадів / хв. Одиницю радіоактивності, з поваги до внеску подружжя П’єра і Марії Кюрі в ядерну фізику, вибрали таким чином, що 1 Кі відповідає кількості розпадів за 1 хв в 1 г радію. Дозу випромінювання вимірюють у різних шкалах. Згідно системі СІ, доза випромінювання вимірюється в Дж / кг, в якості одиниці вимірювання використовують рад, 1 рад = 10-2 Дж / кг. Застаріла одиниця дози – рентген – застосовна лише для у і рентгенівського випромінювань, в цьому випадку 1 рентген = 1 рад. Важливою характеристикою дози служить її потужність – величина дози, отримана в одиницю часу.
До теперішнього часу найбільш вивчено дію гострих доз, коли випромінювання поглинається організмами протягом короткого проміжку часу. Загальне правило таке: чим менше розвинений організм, тим більшу гостру дозу іонізуючого випромінювання він здатний сприйняти (табл. 3.3). Доза, що надає відчутний вплив на зародки організмів, на один-два порядки нижче дози, до якої чутливі дорослі особини. Вплив на організми хронічних доз іонізуючого випромінювання (доз, що діють протягом тривалого часу) досліджено менше. Очевидно, однак, що вони роблять несприятливий вплив. Так, рослини, що піддавалися тривалому радіоактивному опроміненню, відстають у рості, більш схильні до хвороб і паразитів. У вищих тварин хронічні низькі дози ведуть до пошкодження кровотворних тканин кісткового мозку, травного тракту, розвитку пухлин різних органів, причому ураження можуть проявитися лише через багато років після опромінення. Найбільш важливим результатом останніх років слід визнати висновок, що межі толерантності по відношенню до хронічних дозам випромінювання, що перевищує фоновий рівень, у вищих організмів, включаючи людей, немає, тобто будь-які хронічні дози випромінювання пригнічують розвиток організмів. Цей висновок повинен, мабуть, привести до перегляду у бік посилювання нормативів, що регулюють допустимі дози радіації для співробітників атомних електростанцій та інших осіб, які працюють в умовах підвищеної радіаційної небезпеки.
Характерною особливістю радіонуклідів є їх здатність накопичуватися в живих організмах. Дійсно, потрапляючи в навколишнє середовище, радіоактивні ізотопи розсіюються, але потім включаються в харчові ланцюги. При цьому той чи інший радіоактивний ізотоп може затримуватися в організмах внаслідок близькості його властивостей і властивостей біоелемента, концентрується в живих організмах. Через особливості своїх хімічних властивостей радіонукліди можуть накопичуватися і в воді, грунті, осадових породах. Найбільшу небезпеку являє собою накопичення довго-живучих ізотопів, таких як стронцій-90 (90Sr) і цезій-137 (137Cs). Стронцій – аналог кальцію, цезій багато в чому подібний калію, радіо-активні елементи здатні замінювати свої аналоги в круговоротах. Перебуваючи всередині організмів, сполуки стронцію і калію є небезпечними внутрішніми випромінювачами. Мірою нагромадження радіонукліда в живому організмі служить коефіцієнт накопичення – відношення рівноважних концентрацій радіонукліду в організмі та навколишньому середовищу. Як приклад наведемо коефіцієнти накопичення стронцію-90 у харчовому ланцюгу прісноводного озера, в яке протягом тривалого часу надходили радіоактивні відходи (табл. 3.4).
(2 votes, average: 3.50 out of 5)