радионуклиды что это такое простыми словами

Радионуклиды: что это такое, классификация, влияние на организм человека

Радионуклиды являются радиоактивными веществами. Они поступают в организм человека извне, приводя к тяжелым проблемам со здоровьем. Даже в небольших дозах вещества оказывают пагубное воздействие на все живые клетки, становятся причиной онкологических процессов. О путях поступления в организм необходимо знать всем.

Что такое радионуклиды, влияние на организм

Радиоактивные изотопы представляют собой атомы, обладающие радиоактивностью, малым периодом полураспада. Они вредны для человека. Тяжесть негативного воздействия зависит от полученной дозы, продолжительности облучения и глубины проникновения радиации в организм.

Радиоактивные изотопы активно используются в медицине для диагностики заболеваний (радионуклидная диагностика), в науке и промышленности. Они окружают человека повсеместно. Основные пути поступления радионуклидов в организм человека:

Данные вещества обладают хорошей проникающей способностью. Они могут накапливаться в тканях, внутренних органах и даже костях.

Примечание. Наибольшей чувствительностью к радионуклидам обладают органы с активным делением клеток. Это кроветворная, половая и пищеварительная системы.

Из часто встречающихся можно отметить цезий, молибден, теллур, йод и рутений. Они короткоживущие, поэтому не особо опасны. Наибольшую опасность представляет стронций, барий, плутоний, цирконий, ниобий и иттрий. Они медленно выводятся из организма, поскольку накапливаются в костях.

Также надолго задерживаются изотопы полония, урана и радия. Они накапливаются в печени и желчевыводящих протоках, обладают большой атомной массой.

Выводит радионуклиды из организма преимущественно кишечник, некоторая часть выводится органами мочевыделительной системы. Газообразные частицы выделяются через кожу и дыхательные пути.

Классификация, где находятся в организме

В зависимости от этиологии происхождения вредные вещества можно поделить на 2 группы:

Природные радионуклиды отличаются длительным периодом полураспада. Они синтезируются природой, находятся в атмосфере и в почве. Их можно подразделить на 3 подгруппы:

Появление искусственных радиоизотопов связано с деятельностью человека. Существует более 900 видов искусственно созданных радиоактивных веществ. Большинство из них обладают длительным периодом полураспада, приводят к загрязнению окружающей среды.

По устойчивости атомных ядер радионуклиды бывают короткоживущими (существуют до 10 суток) и долгоживущими. Есть радиоизотопы, которые распадаются за несколько минут.

В зависимости от радиационной токсичности есть мало-, средне-, высокотоксичные и самые токсичные вещества.

Изотопы накапливаются в любых тканях и органах. Локализация зависит от вида вещества:

Вредное воздействие на человека

Радиационное излучение приводит к угнетению биохимических процессов, торможению деления и гибели клеток. Опасность радиации в том, что повреждается структура ДНК, разрушается генетический код, что становится причиной тяжелых генетических заболеваний, физических уродств малышей. Могут пострадать не только дети, но также внуки и правнуки.

Опасно не только внутреннее, но и наружное облучение. Высокие дозы убивают живые клетки, приводят к таким заболеваниям:

Действие на организм стронция-90 и цезия-137

Именно эти вещества чаще всего оказывают негативное воздействие на человека. Они обладают долгим периодом полураспада, поэтому приводят к самым тяжелым последствиям.

Примечание. Стронций-90 и цезий-137 представляют наибольшую опасность. Они не разрушаются в человеческом организме до 30 лет, вызывая необратимые разрушительные процессы.

Стронций опасен тем, что преимущественно накапливается в скелете и органах кроветворной системы. Соответственно он нарушает их функционирование. Вероятным исходом является анемия или лейкемия. Концентрация этого вещества обнаруживается в крови уже через 15 мин. после поражения, а через 5 ч. оно накапливается в человеческих тканях.

Цезий преимущественно локализуется в мышечной ткани, он поступает вместе с растительной пищей через пищеварительный тракт. Наибольшее его содержание в ячмене, просе, пшенице, гречихе и фасоли.

В каких продуктах содержатся?

Поскольку радиоактивные нуклиды содержатся в почве, то трава и сельскохозяйственные культуры, выращенные на ней, впитывают в себя эти вещества. Наибольшая концентрация в хлебобулочных изделиях, молоке и молочных продуктах, фруктах, овощах (особенно в грибах), ягодах, которые были получены в зонах с высокой радиоактивностью.

Растительная продукция более загрязненная, нежели животная. Меньший вред от употребления мяса, рыбы и морепродуктов. Доза радиации в пресной воде выше, нежели в морской, артезианская чистая. Это следует учесть.

Примечание. Концентрация в воде и продуктах питания во многом зависит от общего радиационного фона местности.

Источник

Радионуклиды

Полезное

Смотреть что такое «Радионуклиды» в других словарях:

РАДИОНУКЛИДЫ — (от радио. и лат. nucleus ядро), общее название радиоактивных атомов. Представляют большую опасность для окружающей среды. Некоторые радионуклиды используются в медицине, биологических экспериментах. Экологический энциклопедический словарь.… … Экологический словарь

РАДИОНУКЛИДЫ — радиоакт. ядра (атомы). Их различают по типу радиоакт. распада (см. Радиоактивность). Т. к. а и b распады ядер обычно сопровождаются испусканием рентг. или g квантов, то большинство Р. являются источниками этих излучений, напр. 60 Со, широко… … Физическая энциклопедия

радионуклиды — Радиоактивные атомы с данными массовыми числами и атомными номерами, Р. (и нерадиоактивные нуклиды) элемента называются его изотопами; различают первичные природные (с периодом полураспада свыше возраста Солнечной системы 40К, 87Rb и др.),… … Справочник технического переводчика

радионуклиды S — Радиоактивные материалы, являющиеся относительно нерастворимыми (медленно абсорбируются в системе кровообращения, вводятся вместо класса У годовой уровень поступления радионуклидов в организм человека) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический … Справочник технического переводчика

радионуклиды М — Радиоактивные материалы, умеренно абсорбируемые в системе кровоообращения (вместо класса М месячный уровень поступления радионуклидов в организм человека) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом… … Справочник технического переводчика

радионуклиды — radionuclids радионуклиды. Pадиоактивные атомы с данными массовыми числами и атомными номерами, Р. (и нерадиоактивные нуклиды) элемента называются его изотопами; различают первичные природные (с периодом полураспада свыше возраста Солнечной… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

радионуклиды — мн. Атомные ядра, способные к радиоактивному распаду. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

РАДИОНУКЛИДЫ — нуклиды, ядра к рых радиоактивны. По типам радиоактивного распада различают a Р., b Р., Р., ядра к рых распадаются по типу электронного захвата, и Р., ядра к рых подвержены спонтанному делению (см. Радиоактивность). Испускание радиоактивными… … Химическая энциклопедия

радионуклиды — радионукл иды, ов, ед. ч. ид, а … Русский орфографический словарь

Источник

Радионуклиды что это такое простыми словами

Радиация как экологический фактор. Виды ионизирующего излучения. Источники ионизирующих излучений в биосфере, вклад радионуклидов в радиационный фон. Классификация радионуклидов (природные, космогенные, техногенные). Источники и пути загрязнения биосферы радионуклидами различного происхождения. Важнейшие радионуклиды, влияющие на качество жизни.

Радиация (ионизирующее излучение) – излучение, способное прямо или косвенно ионизировать вещество среды. Это рентгеновское излучение, излучение естественных и искусственных радиоактивных веществ (α-, β-, γ-излучение), потоки нейтронов и протонов, вызванные специальными устройствами.

Радиация как фактор окружающей среды не была создана человеком как нечто новое. Она существовала всегда, потому что радиоактивные вещества присутствовали в биосфере и до возникновения человека, а Земля как планета Солнечной системы образовалась приблизительно (4,55±0,07)∙10 9 лет. С тех пор весь мир подвергался облучению. Учёные до сих пор дискутируют, шло ли развитие жизни на Земле наперекор скрытому, наносящему вред воздействию радиации, или же способность вызывать мутации послужила основной причиной непрерывной эволюции биологических видов в сторону повышения их организации. Как бы то ни было, но “живое вещество”, по-видимому, всегда соседствовало с радиацией.

Открыл рентгеновское излучение в 1895 году Вильгельм Конрад Рентген (оно было связано с работой специального устройства), в 1896 году Антуан Анри Беккерель открыл явление самопроизвольного излучения соли урана.

Таким образом, радиация является одним из абиотических факторов окружающей среды, оказывающим большое влияние на существование живого на планете Земля и в том числе качество жизни человека. Источниками ионизирующего излучения, действию которых подвергается любой человек, являются:

1. космическое излучение;

2. природные радионуклиды;

3. техногенные радионуклиды;

4. радиоизотопная и инструментальная диагностика и терапия в медицине.

Прежде чем мы перейдём к рассмотрению указанных источников облучения человека и оценки их вклада в суммарную дозу облучения, вспомним, что представляют собой различные виды ионизирующего излучения.

Виды ионизирующего излучения

Рентгеновское и γ-излучение – электромагнитные излучения высокой энергии, обладают большой проникающей способностью, их ионизирующая способность меньше, чем у α- и β-частиц. Рентгеновское и γ-излучение во многом проявляют сходные свойства, отличаясь друг от друга только значением длины волны. Рентгеновские лучи получают с помощью специального аппарата, а γ-лучи испускаются радиоактивными веществами, хотя в некоторых случаях излучение рентгеновского диапазона можно наблюдать при радиоактивном распаде, а поток γ-квантов можно сформировать инструментальным способом.

Остальные виды излучения представлены движущимися заряженными или нейтральными частицами.

Известна и положительно заряженная разновидность β-частиц (β + ), называемая позитроном:

α-частицы – это положительно заряженные ядра атомов гелия (). Относительно “тяжёлые”, поэтому их проникающая способность мала, а ионизационная – велика. Они могут пройти через слой воздуха не более 11 см или слой воды до 150 мкм. Обычно α-частицы испускаются при радиоактивном распаде тяжёлых изотопов (урана, радия и т.п.):

Кроме того, поток α-частиц можно получить также с помощью ускорителя.

Существует ещё космическое излучение, в составе которого присутствуют тяжёлые заряженные частицы:

Протоны – положительно заряженные частицы, обнаруженные в ядрах всех атомов. Простейшее ядро – ядро водорода – состоит из одного протона. Они не испускаются известными радиоактивными изотопами. В изобилии присутствуют в космосе, входят в состав “первичных” космических лучей и могут представлять опасность для космонавтов.

Тяжёлые ионы – ядра любых атомов, лишённые орбитальных электронов и движущиеся с высокой скоростью. В космосе присутствуют ионы почти всех известных химических элементов.

Источники ионизирующих излучений в биосфере.

Земля непрерывно бомбардируется заряженными частицами из межзвездного пространства. Космическое излучение состоит из трех независимых составляющих:

1. Излучение, идущее к нам из глубин космоса, простирающихся за пределы солнечной системы. Состоит из протонов на

10 %, и ядер тяжёлых элементов

2. Заряженные частицы, образующие, циркулирующие вокруг Земли, слои. Магнитное поле задерживает огромное число заряженных частиц и заставляет их двигаться по замкнутым траекториям от полюса к полюсу в разных направлениях. Эти радиационные пояса очень мощные. Мощность дозы растет по мере увеличения высоты приблизительно до 11 км, а затем становится постоянной. Радиационные пояса представляют опасность для космонавтов.

Космический поток, достигающий поверхности Земли, неравномерен. Мощность дозы от космического излучения зависит от высоты над уровнем моря и широты. Уровень облучения возрастает с высотой, поскольку уменьшается плотность атмосферы и вследствие этого уменьшаются её защитные свойства от потока высокоэнергетичных частиц. Северный и Южный полюсы облучаются сильнее, чем экватор. Последнее связано с экранирующим действием магнитного поля Земли, которое отбрасывает значительную часть космического излучения к полюсам.

3. Непредсказуемые мощные потоки радиации, идущие от Солнца, т.е. потоки, сопровождающие солнечные ядерно-физические процессы. Солнечные вспышки развиваются быстро, в считанные минуты, поэтому их невозможно предсказать, за исключением того, что они более или менее регулярно повторяются через 11 лет. Экипажи космических кораблей при орбитальных полетах подвергаются облучению частицами первичного космического излучения и излучения, возникающего при солнечных вспышках. При этом доза может достигать значений нескольких сотен зивертов за вспышку, что заставляет предусматривать на этот случай в конструкции космических аппаратов специального защитного отсека для размещения экипажа. Поэтому длительные космические полёты проводят в периоды наименьшей солнечной активности.

Воздействию космического излучения мы подвергаемся непрерывно, избежать его невозможно, особенно это касается всех пассажиров реактивных авиалайнеров. Например, при перелете из Европы в Америку пассажир обычного турбореактивного самолета в трехчасовом полете получает дозу около 50 мкЗв.

Радиоактивные вещества (радионуклиды)

где N – количеством радиоактивных ядер,

Единицы измерения активности : в международной системе единиц (СИ) единицей абсолютной активности является “беккерель” (в честь Анри Беккереля, открывшего явление радиоактивности), внесистемная единица – “кюри”.

1 Бк = 1 распад/с – активность такого количества вещества, в котором за 1 секунду происходит 1 распад.

1 K и = 3,7 × 10 10 Бк.

T _1/2 – период полураспада – отрезок времени, за который активность данного радионуклида уменьшается в два раза.

В природе обнаружено 340 естественных изотопов, 70 из них радиоактивны – это в основном изотопы тяжёлых элементов. Начиная с полония (_{8 4} Po ), изотопы всех следующих элементов радиоактивны.

Все существующие в природе радионуклиды можно разделить на три группы:

1. Радионуклиды, входящие в природные радиоактивные семейства

Далеко не всегда продукт радиоактивного распада стабилен (устойчив). Новый образовавшийся нуклид тоже может оказаться радиоактивным. В общем случае последовательные радиоактивные превращения могут составить ряд “генетически” связанных радионуклидов (“семейство”). Радиоактивных природных семейств известно три, каждое из них содержит более десятка радионуклидов [7].

Дочерние” радионуклиды имеют относительно короткие периоды полураспада. Из них наибольшее радиоэкологическое значение имеют изотопы радия 226 Ra (Т_1/2 = 1622 года), 228 Ra (Т_1/2 = 6,7 года), изотоп радона 222 Rn (Т_1/2 = 3,85 дня), изотоп свинца 210 Pb (Т_1/2 = 22 года), изотоп полония 210 Po (Т_1/2 = 138,4 дня). Мы выделяем эти радионуклиды потому, что именно они в основном создают дозу облучения, получаемую человеком за счёт природной радиоактивности.

Загрязнение вод естественными радионуклидами происходит в результате природных геохимических процессов. Поступление урана связано с растворением урансодержащих минералов, миграцией его в водах. Продукты распада урана – радий и радон – также попадают в воду. Радий выщелачивается из твёрдофазных минералов и пород. Радон, будучи газом, диффундирует по трещинам и капиллярам, растворяется в природных водах [6]. Особенно часто радионуклиды естественного происхождения встречаются в водах артезианских скважин. В Свердловской области выявлено 350 источников водоснабжения, в воде которых обнаружено повышенное содержание природных радионуклидов.

Источником природных радионуклидов могут быть строительные материалы. Практически все сорта гранита в той или иной степени радиоактивны. Гранит – типичная вулканическая порода и может иметь повышенное содержание урана, радия, тория. Если использовать такую гранитную щебёнку при изготовлении бетонных блоков для домостроения, то в помещении зданий всегда будет присутствовать радон.

Наконец, последний путь поступления природных радионуклидов в организм человека – по пищевым путям. Поскольку радионуклиды есть в почвах, будут они и в пищевых продуктах, таких как мясо, молоко, зерно, овощи и фрукты.

2. Природные радионуклиды, не входящие в радиоактивные семейства

Существуют природные радионуклиды, не входящие в семейства; их периоды полураспада очень высоки. Радиоэкологическое значение из них имеют только два: изотоп калия ( 40 К) и изотоп рубидия ( 87 Rb). В природном калии содержится 0,0119 % изотопа 40 К, поэтому он входит в состав почв, горных пород, Мирового океана и “живого вещества”, даже тела человека. Так, средняя активность тела человека весом 70 кг (содержего 130 г калия) равна 4·10 3 Бк.

3. Радионуклиды космогенного происхождения

Они образуются при взаимодействии космических лучей с газами земной атмосферы и некоторыми элементами земной коры. Наиболее радиоэкологически важные изотопы – углерод-14 (Т_1/2 = 5730 лет) и тритий (Т_1/2 = 12,35 года). Тритий (радиоактивный водород) и углерод-14 ( 14 С) образуются непрерывно, так как мы не можем ограничить взаимодействие космического излучения с атмосферой. Скорость образования 14 С остаётся неизменной уже 15 000 лет [6], поэтому он находится в равновесии с углеродом биосферы (т.е. доля радиоуглерода в составе стабильного практически постоянна) и поступает в организм человека с водой, воздухом, растительной и животной пищей, став составной частью человеческого тела. На определении количества 14 С основан метод оценки возраста органических материалов, произведённых из “живого вещества” (например, дерева), и отмерших организмов. Радиоуглеродный метод разработан американским радиохимиком У. Либби (Нобелевская премия 1960 года) и применим при определении возраста объектов не старше 50 000 лет.

Деятельность перерабатывающего предприятия в первые годы развития ядерных технологий привела к радиоактивному загрязнению ряда территорий. Слабоактивные отходы ПО “Маяк” сбрасывало в каскад водоёмов, отделённых от реки Теча Обского бассейна плотиной. Основной источник загрязнения Течи – пойменные участки (Асановские болота), территория которых открыта для населения. Официальные данные о загрязнении десятков посёлков и деревень в результате сброса радиоактивных отходов в реку Теча появились только в 1993 году. Среднеактивные отходы ПО “Маяк” долгое время сбрасывало в бессточные озёра Карачай и Старое болото. В озере Карачай накопилось 120 млн Ки активности, в основном это долгоживущие радионуклиды 90 Sr (Т_1/2 = 29,12 года) и 37 Cs (Т_1/2 = 30 лет). Такое хранение отходов не может гарантировать их неподвижность: радиоактивные изотопы мигрируют в подземные и затем в поверхностные воды – существует опасность выноса радионуклидов в речную сеть. В настоящее время наиболее перспективными и экологически безопасными методами хранения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) считаются методы отверждения, дающие надёжную изоляцию отходов от окружающей среды на длительное время.

Взрывы бывают подземные, воздушные, наземные и подводные. Самое большое количество радиоактивных осадков дают атмосферные взрывы. Радиоактивные выпадения от взрыва делятся на три типа.

1. Ближние или локальные выпадения.

Крупные частицы размером более 100 мкм оседают на землю под действием силы тяжести. Эти выпадения обычно бывают сухими и не связаны с атмосферными осадками. Начинаются сразу после взрыва и продолжаются 1–2 суток. В результате выпадений образуется радиоактивный след шириной в несколько десятков и протяженностью в несколько сотен километров.

2. Промежуточные или тропосферные выпадения.

3. Глобальные или стратосферные выпадения.

На высоту 10–30 км забрасываются самые мелкие частицы размером десятые-сотые доли мкм. Там они переносятся воздушными течениями, оставаясь надолго – на месяцы и годы, затем переходят в тропосферу и выпадают с влажными осадками по всей поверхности земного шара. Эти выпадения определяются долгоживущими продуктами: 90 Sr, 137 Cs, 3 H, неразделившимися 238 U, 239 Pu, 235 U. Они попадают в воду, заражают почву (поверхностный слой почвы толщиной 5-6 см содержит 80–90 % активности).

Искусственные радионуклиды при ядерных взрывах, авариях и бесконтрольном сбросе радиоактивных отходов попадают в окружающую среду, распространяясь согласно своим физико-химическим, геохимическим и биохимическим свойствам, попадают в организм человека и другие живые организмы из воды, воздуха через органы дыхания и по пищевым цепям.

Применение ионизирующего излучения в медицине

Источники ионизирующего излучения, применяемые в медицине, стали одним из способов антропогенного облучения населения. Можно выделить использование рентгеновского излучения для диагностики и лечения (радиационная терапия) и радиоизотопную медицину.

Рентген для диагностики используется более 100 лет и остаётся наиболее широко используемым средством. Определение дозовых нагрузок на пациента при различных процедурах затруднительно, так как они зависят от характеристики излучателя, проводимой процедуры, параметров пациента и т. д. В табл. 4 приведены средние эффективные дозы за процедуру в разных странах.

Наибольший вклад в облучаемость населения даёт компьютерная томография (34 %), а затем исследования верхнего гастроинтестинального тракта (12 %).

Использование радионуклидов в области медицинской радиоизотопной диагностики, называемое ядерной медициной, связано с введением радионуклидов внутрь организма. Радиоизотопы (меченые атомы) используются для исследования протекающих в организме человека процессов и обнаружения раковых опухолей. Меченый радионуклидом фармпрепарат биологическими путями распределяется по органам. Фиксируя распределение активности по органу или организму, можно судить о функционировании органа или ткани.

В терапевтических целях радиация используется в основном для лечения онкологических больных. В радиотерапии используют внешние пучки сфокусированного рентгеновского излучения и излучение радионуклидных источников, сфокусированные на место локализации опухоли.

В терапии также применяют радионуклидные фармацевтические препараты. При введении внутрь организма они селективно откладываются в каком-то органе, концентрируясь в раковых клетках. Содержащийся в таком веществе радионуклид испускает короткопробежное излучение (α- или β-частицы) и вызывает гибель клеток в месте локализации препарата, не затрагивая здоровые ткани.

Дозы, получаемые человеком при диагностике и лечении, велики, могут изменяться в широких пределах. Поэтому каждый человек должен следить за тем, чтобы не подвергаться рентгенодиагностическим процедурам без особой необходимости. С медицинской точки зрения небольшая опасность, которой подвергается больной при облучении, должна в избытке компенсироваться полученной врачом информацией, помогающей в диагностике и лечении заболевания. Когда рентгеновские лучи применяют для лечения раковых опухолей – это оправданно. Если у больного рак и его не лечить, то перспектива очевидна, поэтому бессмысленно беспокоиться о возможных генетических нарушениях или о возможности возникновения раковой опухоли вследствие облучения через 20–30 лет. Большое количество рентгеновских снимков увеличивает генетический риск, а также риск возникновения лейкоза (рака крови). Неоправданно часто применяют рентгеновское обследование в стоматологии, при этом необходимо использовать резиносвинцовый фартук для защиты тела, что предотвратит рассеяние рентгеновских лучей и их поглощение организмом [12].

Источник