Солнечная радиация — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 ноября 2018; проверки требуют 18 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 ноября 2018; проверки требуют 18 правок. Схема распространения солнечной радиации в атмосфере Земли.

Со́лнечная радиа́ция — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца. Следует отметить, что данный термин является калькой с англ. Solar radiation («Солнечное излучение»), и в данном случае не означает радиацию в «бытовом» смысле этого слова (ионизирующее излучение).

Солнечная радиация измеряется мощностью переносимой ею энергии на единицу площади поверхности (ватт/м

2) (см. Солнечная постоянная). В целом, Земля получает от Солнца менее 0,5×10⁻⁹ (одной двухмиллиардной) от энергии его излучения.

Электромагнитная составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямых и рассеянных лучей. Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк — от радиоволн (Солнечные радио всплески)^[1] до рентгеновских лучей — однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.

Существует также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300—1500 км/с (см. Солнечный ветер). Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей.

Энергетический вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность невелик по сравнению с электромагнитной. Подавляющая доля частиц задерживается магнитным полем Земли, либо поглощается верхними слоями земной атмосферы, поэтому в ряде приложений термин «солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её электромагнитную часть.

ВОЗ признала солнечную радиацию достоверным канцерогеном^[2].

Влияние солнечной радиации на климат[править | править код]

Спектр излучения Солнца, наблюдаемый выше атмосферы Земли и на уровне моря

Солнечная радиация — главный источник энергии для всех физико-географических процессов, происходящих на земной поверхности и в атмосфере.

Солнечной радиации подвергается дневная сторона поверхности Земли. В частности, солнечная радиация очень сильна вблизи полюсов, в период полярных дней, когда Солнце круглосуточно находится над горизонтом. Однако, во время полярной ночи, в тех же местах Солнце вообще не поднимается над горизонтом. Солнечная радиация полностью не блокируется облачностью, и частично достигает поверхности Земли при любой погоде в дневное время за счёт прозрачности облаков для тепловой компоненты спектра солнечной радиации. Для измерения солнечной радиации служат пиранометры и пиргелиометры.

Сумма радиации, полученной небесным телом, зависит от расстояния между планетой и звездой — при увеличении расстояния вдвое количество радиации, поступающее от звезды на планету уменьшается вчетверо (пропорционально квадрату расстояния между планетой и звездой). Таким образом, даже небольшие изменения расстояния между планетой и звездой (вызваны наличием эксцентриситета орбиты) приводят к значительному изменению количества поступающей на планету радиации звезды. Эксцентриситет земной орбиты не является постоянным — с течением тысячелетий орбита меняется, периодически образуя практически идеальный круг, иногда же эксцентриситет достигает 5 % (в настоящее время он равен 1,67 %), то есть в перигелии Земля получает в настоящее время в 1,033 больше солнечной радиации, чем в афелии, а при наибольшем эксцентриситете — более чем в 1,1 раза. Гораздо более сильно количество поступающей солнечной радиации зависит от смены времён года — в настоящее время мощность солнечной радиации, поступающей на Землю, остаётся практически постоянной, но на широтах 65 С. Ш. (широта северных городов России, Канады) летом мощность солнечной радиации, отнесённая к единице поверхности, более чем на 25 % больше, чем зимой. Это происходит из-за того, что ось вращения Земли по отношению к плоскости орбиты наклонена под углом 23,3°. Избыток радиации летом и недостаток зимой взаимно компенсируются (если не учитывать эксцентриситет земной орбиты), но, с приближением места наблюдения к полюсам, разрыв между зимой и летом становится всё более существенным. Так, на экваторе разницы между зимой и летом практически нет. За Полярным кругом же, прямые лучи Солнца не достигают поверхности в течение полугода. Таким образом формируются особенности климата различных регионов Земли. Кроме того, периодические изменения эксцентриситета орбиты Земли могут приводить к возникновению различных геологических эпох: к примеру, ледникового периода.

Средняя дневная сумма солнечной радиации, кВтч/м²[3]
Лонгйир	Мурманск	Архангельск	Якутск	Санкт-Петербург	Москва	Новосибирск	Берлин	Улан-Удэ	Лондон	Хабаровск	Ростов-на-Дону	Сочи	Находка	Нью-Йорк	Мадрид	Асуан
1,67	2,19	2,29	2,96	2,60	2,72	2,91	2,74	3,47	2,73	3,69	3,45	4,00	3,99	3,83	4,57	6,34

Средняя дневная сумма солнечной радиации в декабре, кВтч/м²[3]
Лонгйир	Мурманск	Архангельск	Якутск	Санкт-Петербург	Москва	Новосибирск	Берлин	Улан-Удэ	Лондон	Хабаровск	Ростов-на-Дону	Сочи	Находка	Нью-Йорк	Мадрид	Асуан
0	0	0,05	0,16	0,17	0,33	0,62	0,61	0,97	0,60	1,29	1,00	1,25	2,04	1,68	1,64	4,30

Средняя дневная сумма солнечной радиации в июне, кВтч/м²[3]
Лонгйир	Мурманск	Архангельск	Якутск	Санкт-Петербург	Москва	Новосибирск	Берлин	Улан-Удэ	Лондон	Хабаровск	Ростов-на-Дону	Сочи	Находка	Нью-Йорк	Мадрид	Асуан
4,99	5,14	5,51	6,19	5,78	5,56	5,48	4,80	5,72	4,84	5,94	5,76	6,75	5,12	5,84	7,41	8,00

Отражение солнечной радиации от поверхности Земли
Снег чистый	Трава зелёная	Лес лиственный	Почва	Вода
71 %	20-25 %	15-20 %	10-30 %	9 %
Источник: [4]

Солнечная радиация (неопр.). Географический словарь. Экологический центр «Экосистема». Дата обращения 22 мая 2011. Архивировано 14 февраля 2012 года.

Пособие «Измерение солнечного излучения в солнечной энергетике» (неопр.). Архивировано 5 июля 2013 года.

Эволюционная радиация — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эволюцио́нная радиа́ция — сравнительно быстрое (в геологическом понятии) и массовое возрастание таксономического разнообразия или морфологических отличий видов вследствие адаптивных изменений или открывшегося ранее недоступного экопространства^[1][2]. Радиации могут касаться как одной клады, так и многих, а также быть быстрыми или постепенными. Быстрые радиации, вызванные адаптацией потомков одной группы организмов к изменившейся среде, называются адаптивными^[3]. Примером такой адаптации являются карибские ящерицы семейства анолисовых^[4].

Возможно, наиболее известным примером эволюционной радиации является увеличение разнообразия плацентарных млекопитающих сразу после вымирания динозавров в конце мелового периода (около 66 миллионов лет назад). В те времена такие млекопитающие были преимущественно мелкими, насекомоядными животными, по размеру и форме похожие на современных землероек. К концу эоцена (58—37 миллионов лет назад) они эволюционировали в такие разнообразные формы, как летучие мыши, киты или лошади

[5].

Другими примерами являются кембрийский взрыв, авалонский взрыв, большая ордовикская биодиверсификация, мезозойско-кайнозойская радиация, радиации наземных растений после колонизации ими суши, меловая радиация покрытосеменных, и диверсификация насекомых, радиация, беспрерывно продолжающаяся с девонского периода (400 миллионов лет назад)^[6].

Радиации могут быть как диссонирующими, когда разнообразие видов и изменение формы организмов происходят почти независимо друг от друга, так и согласующимися, когда и то, и другое идёт с одинаковой скоростью^[2].

Эволюционные радиации вымерших организмов[править | править код]

При изучении эволюционной радиации палеонтологи чаще всего используют фоссилии морских беспозвоночных, которых сохранилось намного больше, чем останков больших наземных позвоночных вроде млекопитающих или динозавров. Так плеченогие подверглись нескольким серьёзным вспышкам эволюционной радиации в раннем кембрийском, раннем ордовикском, в меньше степени в течение силурского и девонского периодов, а затем снова во время каменноугольного периода. В эти периоды виды плеченогих несколько раз принимали похожую морфологию, и, предположительно, схожий образ жизни с видами, которые жили миллионы лет до них. Этот феномен, известный как гомеоморфия, объяснён теорией конвергентной эволюции — попадая в похожие условия, организмы эволюционируют похожим образом

[7]. Другие примеры быстрой эволюционной радиации могут наблюдаться у аммонитов, перенёсших несколько вымираний, после которых они всякий раз снова диверсифицировались, а также у трилобитов, которые во время кембрийского периода быстро эволюционировали в разнообразные формы, занимающие многие ниши, сегодня занятые ракообразными ^[8][9][10].

Некоторые группы животных претерпели эволюционную радиацию и в сравнительно недавнее время, в частности, интенсивно изученные биологами рыбы семейства цихловых. В водоёмах вроде озера Ньяса они эволюционировали в большое разнообразие форм, среди которых есть фильтраторы, поедатели улиток, гнездовые паразиты, травоядные и хищники^[11]. Другим примером являются злаки, эволюционировавшие параллельно с пастбищными травоядными (такими, как лошади или антилопы)^[12].

1. ↑ Свердлов, Евгений Давидович. Взгляд на жизнь через окно генома. В 3 томах. Том 1. — Москва : Наука, 2009. — 978-5-02-034331-3, 978-5-02-034325-2.
2. ↑ ^{1 2} Wesley-Hunt, G. D. The morphological diversification of carnivores in North America (англ.) // Paleobiology (англ.)русск. : journal. — Paleontological Society (англ.)русск., 2005. — Vol. 31. — P. 35—32. — DOI:10.1666/0094-8373(2005)031<0035:TMDOCI>2.0.CO;2.
3. ↑ Schluter, D. The Ecology of Adaptive Radiation (англ.). — Oxford University Press, 2000.
4. ↑ Jackman, Tood Parallel Adaptive Radiations — Caribbean Anoline Lizards.. Villanova University. Проверено 10 сентября 2013.
5. ↑ Тема хорошо покрывается в 11 главе книги Ричарда Форти Жизнь: неавторизированная биография (1997)
6. ↑ Этот процесс претерпел только одну задержку, когда многие виды исчезли во время массового пермского вымирания.
7. ↑ Rudwick, M. J. S. Living and Fossil Brachiopods (1970)
8. ↑ Ellis, Richard. Aquagenesis, The Origins and Evolution of Life in the Sea (2001)
9. ↑ Monks, Neale и Palmer, Philip. Ammonites (2002)
10. ↑ Fortey, Richard. Trilobite, Eyewitness to Evolution (2000)
11. ↑ Barlow, George. The Cichlid Fishes: Nature’s Grand Experiment in Evolution (2002)
12. ↑ Palaeos Cenozoic: The Cenozoic Era Архивировано 1 мая 2008 года.

Тератогенный эффект радиации — Википедия

Тератогенный эффект радиации — это возникновение пороков развития и уродств вследствие облучения in utero («в утробе», от лат. uterus — матка).

9-недельный эмбрион при внематочной беременности

Данные о действии ионизирующих излучений на эмбрион и плод человека получены в результате изучения последствий лучевой терапии (при облучении области живота беременных женщин) и исследований детей, подвергшихся внутриутробному облучению в Хиросиме и Нагасаки. Общий вывод этих наблюдений однозначен — радиочувствительность плода высокая, и она тем выше, чем плод моложе.

У выживших детей повреждающее действие радиации проявляется в виде различных уродств, задержки физического и умственного развития или их сочетаний. Наиболее частые уродства — микроцефалия, гидроцефалия, аномалии развития сердца.

Пороки развития и уродства, возникающие вследствие облучения внутриутробно, объединяются термином тератогенные эффекты.

С одной стороны, их можно рассматривать как стохастические эффекты, имея в виду вероятностный характер их проявления и зависимости от стадии эмбриогенеза, на которой произошло облучение. Однако, правильнее их отнести к разновидности соматических эффектов, так как они возникают у ребенка в результате его непосредственного облучения в состоянии эмбриона или плода. Во всяком случае тератогенные эффекты не следует смешивать с наследственными эффектами, возникающими в потомстве облученных родителей, не подвергавшемся непосредственному радиационному воздействию.

Связь тератогенного эффекта и срока гестации[править | править код]

Период наибольшей радиочувствительности эмбриона человека сильно растянут во времени. Он начинается, вероятно, с зачатия и кончается приблизительно через 38 суток после имплантации; в этот период развития у эмбриона человека начинают формироваться зачатки всех органов посредством быстрой дифференцировки из клеток первичных типов. Подобные превращения у эмбриона человека в период между 18-ми и 38-ми сутками происходят в каждой из тканей. Так как переход любой клетки из эмбрионального состояния в состояние зрелости — наиболее радиочувствительный период её формирования и жизни (независимо от того, является она нейро-, мио-, остео- или эритробластом и др.), все ткани в это время оказываются высоко радиочувствительными.

Мозаичность процесса дифференцировки эмбриона и связанное с этим процессом изменение числа наиболее радиочувствительных клеток определяют степень радиочувствительности той или иной системы или органа и вероятность появления специфической аномалии в каждый момент времени. Поэтому фракционированное облучение плода приводит к более тяжелым повреждениям, так как воздействие захватывает разнообразные типы зародышевых клеток и их различное распределение, что вызывает повреждение большого количества зачатков органов, находящихся в критических стадиях развития . В этот период максимальное поражение может быть спровоцировано очень малыми дозами ионизирующего излучения; для получения аномалий в более поздний период эмбрионального развития требуется воздействие больших доз.

Приблизительно через 40 суток после зачатия грубые уродства вызвать трудно, а после рождения — невозможно. Однако следует помнить, что в каждый период развития эмбрион и плод человека содержат некоторое количество нейробластов, отличающихся высокой радиочувствительностью, а также отдельные зародышевые клетки, способные аккумулировать действие излучения. Наибольший риск развития умственных расстройств наблюдается при облучении плода в период от 8 до 15 недель после зачатия.

Организм эмбриона и плода обладает крайне высокой радиочувствительностью. Облучение в этот период даже в незначительных дозах (> 0,1 Гр) вызывает тератогенные эффекты в виде различных пороков развития, задержки умственного развития и уродств. С одной стороны, их можно рассматривать, как стохастические эффекты, имея в виду вероятностный характер их проявления в зависимости от стадии эмбриогенеза, на которой произошло облучение. Однако, правильнее их отнести к разновидности соматических эффектов, так как они возникают у ребёнка в результате его непосредственного облучения в состоянии эмбриона или плода. Во всяком случае тератогенные эффекты не следует смешивать с наследственными эффектами, возникающими в потомстве облученных родителей, которое не подвергалось непосредственному радиационному воздействию.

Имеющихся прямых данных у человека недостаточно для установления предельно допустимой дозы облучения плода, поэтому приходится прибегать к экстраполяции на человека результатов, полученных в экспериментах на животных. Радиоэмбриологические исследования на разных видах животных проводились очень широко и тщательно. Особенно известны классические работы У. Рассела, Р. Рафа и И. А. Пионтковского.

Крайне высокая радиочувствительность организма в антенатальном, внутриутробном периоде развития легко объяснима, так как в это время он представляет собой конгломерат из делящихся и дифференцирующихся клеток, обладающих наибольшей радиочувствительностью.

Радиочувствительность эмбриона или плода определяется наиболее чувствительной системой, находящейся в данный момент времени в состоянии активного развития.

В то же время эмбрион обладает важной особенностью, не обнаруживаемой на иных стадиях жизненного цикла — выраженной способностью к восстановлению, регенерации и перестройке.

Различают три основных периода внутриутробного развития организма, в течение которых изучают повреждающее действие ионизирующих излучений: до имплантации, период основного органогенеза, плодный период.

Облучение на ранних стадиях (до имплантации и в начале органогенеза), как правило, заканчивается внутриутробной гибелью или гибелью новорождённого (при облучении в середине периода органогенеза). Воздействие в период основного органогенеза вызывает уродства, а облучение плода — лучевую болезнь новорожденного.

• «Радиобиология человека и животных», С. П. Ярмоненко, А. А. Вайнсон, М., Высшая школа, 2004
• «Клиническая радиобиология», Ярмоненко С. П., Коноплянников А. Г., Вайнсон А. А., Москва, 1992.
• «Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита». — Под ред. С. А. Куценко. — СПб.: Фолиант. — 2004.

Облучение — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Облучение — воздействие ионизирующей радиации на биологические объекты.

В зависимости от источников излучения

• Внешнее облучение — от наружных источников излучения (космические лучи, воздействие природных или искусственных излучателей).
• Внутреннее — от радиоактивных веществ, попадающих внутрь организма человека с вдыхаемым воздухом, продуктами питания, с водой.

В зависимости от времени действия излучения на объект

• Острое облучение — облучение, длительность которого не превышает нескольких часов, чаще всего составляя минуты.
• Пролонгированное облучение (протрагированное) — облучение, продолжающееся в течение многих дней, месяцев и лет.
• Хроническое облучение — длительное при низкой мощности дозы.

В зависимости от зоны поражения

• Крупнопольное (широкопольное) облучение — облучение злокачественных новообразований, например лимфогранулематоза, большими полями в расчете на одновременное поражение основного очага и диссиминатов опухолевых клеток в регионарные лимфатические узлы.
• Локальное облучение (местное) — облучение отдельных участков (сегментов) тела.
• Общее (тотальное) облучение — облучение всего тела.

Восстановление от облучения — восстановление исходной структуры или жизнеспособности клетки, ткани, органа, системы органов, организма после облучения.

Восстановление организма после острого лучевого поражения в первом приближении можно свести к пролиферации тканей критических органов (костного мозга и кишечника) за счёт сохранивших жизнеспособность стволовых клеток, благодаря чему восполняется убыль популяции клеток и восстанавливается функциональная полноценность органов и систем. Процессы восстановления в организме животного и человека после облучения протекают с различной скоростью: наивысшей в активно пролиферирующих тканях и минимальной в тканях с низким уровнем пролиферации.

Помимо пролиферации клеточных элементов, в облученной клеточной популяции имеется и другой тип пострадиационного восстановления — репарация (восстановление ДНК) на клеточном уровне.

Модификаторами пострадиационного восстановления могут быть радиопротекторы и радиосенсибилизаторы. Количественные оценки и закономерности восстановления изложены в работах М. Элкинда.

• Ярмоненко С. П., Коноплянников А. Г., Вайнсон А. А. Клиническая радиобиология. Москва, 1992.
• Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита. — Под ред. С. А. Куценко. — С-Пб.: Фолиант. — 2004
• Ярмоненко С. П., Вайнсон А. А. Радиобиология человека и животных: Учеб. пособие. — М., Высшая школа, 2004
• Парибок В. П. Пострадиационное восстановление клеток млекопитающих // Цитология . — Т. 9 N 2 . — 1967 . — С.137-151.-№ 006905
• Жестянников Н. Д. Репарация ДНК и биологическое значение, Л., 1979
• Корогодин В. И. Проблемы пострадиационного восстановления, М., 1966
• Elkind M. M. Repair of X-ray damage in mammalian cells. Japan. J, Genetics, 1965, v.40, suppl., p.176-193.

Радиационная химия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 июля 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 июля 2019; проверки требует 1 правка.

Радиационная химия — часть химии высоких энергий, раздел физической химии — изучает химические процессы, вызываемые воздействием ионизирующих излучений на вещество.

Ионизирующей способностью обладают электромагнитные излучения (рентгеновское излучение, γ-излучение, синхротронное излучение) и потоки ускоренных частиц (электронов, протонов, нейтронов, гелионов, тяжёлых ионов; осколки деления тяжёлых ядер и др.), энергия которых превышает потенциал ионизации атомов или молекул (в большинстве случаев, лежащий в пределах 10-15 эВ).

В рамках радиационной химии рассматриваются некоторые химические процессы, невозможные при использовании традиционных химических подходов. Ионизирующие излучения могут сильно снижать температуру протекания химических реакций без применения катализаторов и инициаторов.

Радиационная химия возникла после открытия x-лучей В. Рентгеном в 1895 году и радиоактивности А. Беккерелем в 1896 году, которые первыми наблюдали радиационные эффекты в фотопластинках. Первые работы по радиационной химии были выполнены в 1899—1903 годах супругами М.Кюри и П. Кюри. В последующие годы наибольшее число исследований было посвящено радиолизу воды и водных растворов.

Физические основы радиационной химии[править | править код]

Было установлено, что, проходя через вещество, g-квант или быстрые частицы (a-частицы, электроны, протоны и др.) выбивают электроны из молекул, то есть вызывают их ионизацию или возбуждение, если порция передаваемой им энергии меньше энергии ионизации. В результате на пути быстрой частицы возникает большое количество электрически заряженных — ионы, ионы-радикалы — или нейтральных — атомы, радикалы (см. Радикалы свободные) — осколков молекул, образующих то называемый трек. Выбитые из молекул электроны, обладающие меньшей энергией («вторичные» электроны), разлетаясь в стороны, в свою очередь, производят аналогичное действие, только на более коротком расстоянии (соответствующем их энергии). В результате трек первичной быстрой частицы разветвляется вследствие образования более коротких областей ионизации и возбуждения. При достаточной плотности облучения треки перекрываются и первоначальная неоднородность в пространственном распределении активированных и осколочных частиц нивелируется. Этому способствует также диффузия частиц из треков в незатронутую излучением среду.

  Процессы, происходящие в облучаемой среде, можно разделить на три основные стадии. В первичной, физической стадии происходят столкновения быстрой заряженной частицы с молекулами среды, в результате которых кинетическая энергия частицы передаётся молекулам, что приводит к изменению их энергетического состояния. На этой стадии энергия, передаваемая среде, рассредоточивается по различным молекулярным (атомным) уровням. В результате возникает большое число «активированных» молекул, находящихся в различных состояниях возбуждения. Первичная стадия проходит в очень короткие отрезки времени: 10^-15—10^-12сек. В созданном возбуждённом состоянии молекулы нестабильны, и происходит либо их распад, либо они вступают во взаимодействие с окружающими молекулами. В результате образуются ионы, атомы и радикалы, то есть промежуточные частицы радиационно-химических реакций. Эта, вторая, стадия продолжается 10^-13—10^-11сек. На третьей стадии (собственно химической) образовавшиеся активные частицы взаимодействуют с окружающими молекулами или друг с другом. На этой стадии образуются конечные продукты радиационно-химической реакции. Длительность третьей стадии зависит от активности промежуточных частиц и свойств среды и может составлять 10^-11—10^-6сек.

 «Вторичные» электроны, затрачивая свою кинетическую энергию на ионизацию (возбуждение) молекул, постепенно замедляются до скорости, соответствующей тепловой энергии. В жидкой среде такое их замедление происходит в течение 10^-13—10^-12сек, после чего они захватываются либо одной молекулой, образуя отрицательно заряженный ион, либо группой молекул («сольватируются»). Такие «сольватированные» электроны «живут» в течение 10^-8—10^-5сек (в зависимости от свойств среды и условий), после чего рекомбинируют с какими-либо положительно заряженными частицами. Совокупность закономерностей перечисленных элементарных процессов является важной составной частью теории Р. х. Кроме того, реакциям возбужденных молекул принадлежит значительная роль в радиационно-химических процессах. Большое значение для протекания последних имеет также передача энергии возбуждения в облучаемой среде, приводящая к дезактивации возбуждённых молекул и рассеянию энергии. Такие процессы изучает фотохимия, которая тем самым тесно связана с Радиационной химией.

Под действием ионизирующего излучения происходят следующие радиационно-химические превращения^[1]:

• Пикаев А. К. Современная радиационная химия: Основные положения: Экспериментальная техника и методы. М.: Наука, 1985. 375 с.
• Пикаев А. К. Современная радиационная химия: Радиолиз газов и жидкостей. М.: Наука, 1986. 360 с.
• Пикаев А. К. Современная радиационная химия: Твердое тело и полимеры: Прикладные аспекты. М.: Наука, 1987. 448 с.

Радиоактивный элемент — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 июля 2017; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 июля 2017; проверки требуют 4 правки.

Радиоакти́вный элеме́нт — химический элемент, все изотопы которого радиоактивны. На практике этим термином часто называют всякий элемент, в природной смеси которого присутствует хотя бы один радиоактивный изотоп, то есть если элемент проявляет радиоактивность в природе^[1]. Кроме того, радиоактивными являются все синтезированные на сегодняшний день искусственные элементы, так как все их изотопы радиоактивны.

Радиоактивными элементами в строгом смысле являются все элементы, идущие в таблице Менделеева после свинца (включая висмут), а также элементы технеций и прометий. Следующие элементы содержат в природных смесях хотя бы один радиоактивный изотоп: калий, кальций, ванадий, германий, селен, криптон, рубидий, цирконий, молибден, кадмий, индий, теллур, ксенон, барий, лантан, неодим, самарий, европий, гадолиний, лютеций, гафний, вольфрам, рений, осмий, платина, висмут, торий, уран (в список не включены дочерние элементы из рядов урана и тория, такие как радий, радон и астат, а также образующиеся в атмосфере под действием космических лучей, такие как углерод-14).

Все элементы, идущие за ураном, называются трансурановыми элементами. Есть предположения, что некоторые далёкие трансурановые элементы могут быть не радиоактивными или, во всяком случае, иметь достаточно долгоживущие изотопы, чтобы присутствовать в природе.

Многие радиоактивные элементы имеют важное практическое значение. Уран и плутоний используют как делящийся материал в атомных реакторах и в ядерном оружии. Некоторые радиоактивные элементы применяют для изготовления атомных электрических батареек со сроком непрерывной работы до нескольких лет. Долгоживущие изотопы природных радиоактивных элементов используются в геохронологии.

1. ↑ Например, калий, имеющий в природе один радиоактивный и два стабильных изотопа, в литературе по изотопной геологии всюду считается радиоактивным элементом.

Радиобиологические эффекты — Википедия

Радиобиологические эффекты — функциональные и морфологические изменения, развивающиеся в организме в результате воздействия на него излучения. Биологические эффекты ионизирующих излучений различны, и зависят от вида и интенсивности облучения. Биологические эффекты различных излучений изучаются радиобиологией.

По критерию механизмов формирования эффекты излучения делят на мишенные и немишенные^[1].

Мишенные радиобиологические эффекты состоят из двух групп — детерминированные и стохастические. По новой терминологии МКРЗ^[2], вместо термина «детерминированные эффекты» используется наименование «тканевые реакции».

Помимо повреждающего действия, которое само по себе используется при лечении различных заболеваний, прежде всего злокачественных опухолей, существует стимулирующий эффект естественного (природного) фона и малых доз. Последние не только не оказывают отрицательного влияния на здоровье человека, но и способствуют его укреплению. Ионизирующие излучения являются неотъемлемой частью окружающей человека внешней среды. Живые организмы Земли адаптированы к действию радиации и для нормальной жизнедеятельности им необходимо постоянное облучение в малых дозах.

Биологические эффекты ионизирующего излучения:

I. Эффект естественного радиационного фона.

II. Эффект малых доз (радиационный гормезис)

III. Эффект больших доз

1. Лучевая болезнь (при тотальном или субтотальном облучении)
2. Эффект больших доз при локальном облучении (в частности, при радиотерапии различных заболеваний).

Эффект больших доз сопровождается радиогенным повреждением различных органов и тканей. Поражения одних органов более тяжёлые, других — выражены в меньшей степени. Облучение организма не сопровождается какими-либо ощущениями. Радиочувствительность (радиосенсити́вность) тканей определяется законом Бергонье́—Трибондо́: она прямо пропорциональна пролиферативной активности клеток и обратно пропорциональна степени их дифференцировки.

Кроме того, эффекты больших доз подразделяют на ранние и поздние. К ранним эффектам относятся гибель людей вследствие острой лучевой болезни (например, 28 погибших из 134 заболевших при аварии на Чернобыльской АЭС), разрушение тканей при локальном облучении, к поздним эффектам — развитие онкологических и наследственных заболеваний. Максимальная частота так называемых дополнительных (избыточных) смертей от индуцированных облучением лейкемий приходится на 3—5-й годы после воздействия большой дозы радиации, а радиогенных со́лидных опухолей — на 9—11-й годы после воздействия.

Для объяснения влияния ионизирующей радиации на живые организмы до настоящего времени используется линейная беспороговая концепция. Эта гипотеза предполагает, что любая сколь угодно малая доза опасна для здоровья. Однако эффекты естественного фона и малых доз не укладываются в рамки положений линейной беспороговой концепции.

Синдром дефицита облучения[править | править код]

Природный фон радиации оказывает значительное влияние на живые организмы. Эксперименты, проведённые с лабораторными животными, растениями и микроорганизмами, длительное время находившимися в условиях пониженного в несколько раз радиационного фона, показали тесную связь процессов жизнедеятельности и влияющего на них ионизирующего излучения. При этом замедлялся рост животных, они теряли в весе, становились менее активными и менее сообразительными. Отмечались признаки анемии и выраженного иммунодефицита, который сопровождался развитием инфекционных процессов и злокачественных опухолей. Морфологически в их тканях обнаруживались атрофические изменения, аналогичные ускоренному старению. Продолжительность жизни сокращалась.

Комплекс подобных признаков получил название синдрома дефицита облучения. В его основе лежит угнетение процессов клеточной пролиферации. Радиационный фон, таким образом, является стимулятором деления клеток, и, следовательно, процессов роста, обновления и восстановления тканей, одним из механизмов поддержания структурного гомеостаза.

Стохастические эффекты — это вредные биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога возникновения, вероятность возникновения которых пропорциональна дозе и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления.

В соответствии с общепринятой консервативной радиобиологической гипотезой, любой сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определённый риск возникновения стохастических эффектов. Они делятся на соматико-стохастические (лейкозы и опухоли различной локализации), генетические (доминантные и рецессивные генные мутации и хромосомные аберрации) и тератогенные эффекты (умственная отсталость, другие уродства развития; возможен риск возникновения рака и генетических эффектов облучения плода).

Классификация биологических и медицинских эффектов радиации имеет исключения^[3].

Реализация РБ-эффектов протекает в несколько этапов.

Детерминированные эффекты (тканевые реакции)[править | править код]

Детерминированные эффекты — это неизбежные, клинически выявляемые вредные биологические эффекты, возникающие при облучении, в основном, большими дозами, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше — тяжесть эффекта зависит от дозы.

Они возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов.

Детерминированные эффекты подразделяются на ближайшие последствия (острая, подострая и хроническая лучевая болезнь; локальные лучевые повреждения: лучевые ожоги кожи, лучевая катаракта и стерилизация) и отдалённые последствия (радиосклеротические процессы, радиоканцерогенез, радиокатарактогенез и прочие).

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими в организме процессами восстановления повреждений.

Порогом возникновения детерминированных эффектов для людей считаются разовые дозы примерно в 0,25 Зв. Величина порога не является строгой. Она зависит от индивидуальных особенностей облучаемого организма и различных сопутствующих факторов.

Сочетанные лучевые поражения[править | править код]

Сочетанными называют совместное воздействие внешнего γ-облучения и радионуклидов, попадающих на кожу или внутрь организма. Основными путями проникновения радиоактивных изотопов внутрь организма являются органы дыхания и пищеварения, а также раневые и ожоговые поверхности.

При острой лучевой болезни, вызванной сочетанными поражениями, более выражены воспалительные изменения покровных тканей, на которые попадают радионуклиды, менее продолжителен латентный период и существенное удлинение периода выздоровления, развивается более выраженное угнетение кроветворения. Кроме того, инкорпорированные радионуклиды проявляют тропность к определённым органам: почкам (уран), щитовидной железе (йод), костям (стронций, иттрий, цирконий), печени (церий, лантан). Остеотропные элементы приводят к лучевому некрозу кости, развитию злокачественных опухолей, особенно остеосарком и лейкемий. Во внутренних органах с депонированными радионуклидами постепенно нарастают фибропластические изменения и атрофия паренхимы с последующим развитием функциональной недостаточности поражённого органа.

Комбинированные лучевые поражения[править | править код]

Комбинированными называют поражения, вызванные облучением и травмой (механическое воздействие, ожоги, огнестрельное ранение). При этом травматическое и лучевое поражения отягощают друг друга («синдром взаимного отягощения»).

В течение болезни выделяют четыре периода:

• Острый период (период первичной реакции на лучевое и нелучевое поражение). Доминируют признаки травмы: травматический или ожоговый шок, кровотечение. Клиника травмы маскирует симптомы облучения, поэтому важное диагностическое значение имеет исследование периферической крови — абсолютная лимфоцитопения указывает на лучевое воздействие.
• Период превалирования нелучевых симптомов поражения. Латентные проявления лучевых эффектов укорочены. При облучении в дозе более 6 Гр лучевые симптомы доминируют в картине болезни.
• Период преимущественно лучевых симптомов поражения. Состояние больных резко ухудшается, быстро развиваются лучевые осложнения, особенно геморрагический синдром. Активизируется и нередко генерализуется раневая инфекция. Прогрессирует гипопластическая анемия, развивается агранулоцитоз.
• Период восстановления характеризуется медленным заживлением ран и ожоговых поверхностей.

Нейтронные поражения[править | править код]

Острая лучевая болезнь, вызванная нейтронным облучением, в целом проявляется также, как и вследствие воздействия γ-лучей, тем более, что в патогенезе нейтронного поражения велика роль вторичного γ-излучения. Однако нейтронное облучение характеризуется значительной неравномерностью. В картине заболевания более выражены поражения желудка и кишечника, в то же время они не всегда являются неблагоприятным признаком прогноза. В тяжёлых случаях наблюдается геморрагическая инфильтрация стенки кишки, ткани брыжейки и мезентериальных лимфатических узлов, развивается эксикоз.

Выраженность первичной реакции обычно не соответствует тяжести поражения: тяжёлые первичные поражения, включая изменения кожи и слизистых оболочек, наблюдаются в относительно благоприятных случаях. Латентный период обычно короче, чем при типичной острой лучевой болезни. Раньше развивается агранулоцитоз и признаки разгара заболевания, включая инфекционные осложнения. В неосложнённых случаях восстановление костного мозга происходит быстро вследствие неравномерности облучения тела нейтронами, поэтому в одних костях развивается выраженное поражение костного мозга, в других оно минимальное. Инфекционные осложнения являются одной из основных причин смерти при нейтронном облучении, но в отличие от типичной острой лучевой болезни они развиваются в основном на фоне тяжёлых местных поражений кожи и слизистых оболочек.

• Кузин А. М. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы.— М., 1977.
• Лушников Е. Ф. Лучевой патоморфоз опухолей человека.— М., 1977.
• Патологоанатомическая диагностика опухолей человека / Под ред. Н. А. Краевского, А. В. Смольянникова, Д. С. Саркисова: В 2 т.— М., 1993. [лучевой патоморфоз злокачественных опухолей]
• Общая онкология: Руководство для врачей / Под ред. Н. П. Напалкова.— Л., 1989.
• Общая патология человека: Руководство для врачей / Под ред. А. И. Струкова, В. В. Серова, Д. С. Саркисова: В 2 т.— Т. 1.— М., 1990. [лучевой онкоморфоз]
• Осложнения лучевой терапии у онкологических больных / В. И. Иваницкая, В. А. Кисличенко, И. Г. Геринштейн и др.— Киев, 1989.
• Струков А. И., Серов В. В. Патологическая анатомия.— М., 1995.
• Тератология человека: Руководство для врачей / Под ред. Г. И. Лазюка.— М., 1991.
• Ярмоненко С. П., Коноплянников А. Г., Вайнсон А. А. Клиническая радиобиология.— М., 1992.

• Ионизирующая радиация — на сайте ВОЗ
• Bergonié, J.; Tribondeau, L. De Quelques Résultats de la Radiotherapie et Essai de Fixation d’une Technique Rationnelle (фр.) // Comptes-Rendus des Séances de l’Académie des Sciences : magazine. — 1906. — Vol. 143. — P. 983—985.
• Bergonié, J.; Tribondeau, L. Interpretation of Some Results of Radiotherapy and an Attempt at Determining a Logical Technique of Treatment / De Quelques Résultats Fallout 4 de la Radiotherapie et Essai de Fixation d’une Technique Rationnelle (англ.) // Radiation Research (англ.)русск. : journal. — 1959. — Vol. 11, no. 4. — P. 587—588. — DOI:10.2307/3570812.
• O. A. TROWELL: The sensitivity of lymphocytes to ionising radiation. In: The Journal of pathology and bacteriology. Band 64, Nummer 4, Oktober 1952, S. 687—704, ISSN 0368-3494. PMID 13000583.