Экологическая ф.ч. Конспект лекций. Конспект лекций Донецк 2016
 Скачать 1.94 Mb.
|
|
СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ АТМОСФЕРЫ Молекулы газов, находящиеся в воздухе, гораздо сильнее рассеивают короткие волны, чем длинные (поэтому и небо кажется голубым); вследствие это- го в атмосферном излучении ультрафиолетовый компонент имеет большую интенсивность, чем видимая часть спектра. Пылевые частицы, нахо- дящиеся в воздухе, обладают способностью по- глощать ультрафиолетовые лучи ТОЛЩИНЫ ОЗОНОВОГО СЛОЯ, поглощаю- щего ультрафиолетовые лучи с длиной волны ме- нее 285 нм зависит от: УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ (длина волны 400-320 нм) ЭРИТЕМНОЕ (длина волны 323-270 нм) БАКТЕРИЦИДНОЕ (длина волны 270-180 нм) 151 ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ПЕРВОНАЧАЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ИНТЕНСИВНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ на открытые участки кожи человека развитие ОСТРОГО ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В КОЖЕ проявляется в виде местных деструктивных и реактивных изменений в коже (в форме т.н. солнечных ожогов), тяжесть которых определяется тремя степенями: ОЖОГ ПЕРВОЙ СТЕПЕНИ – простая эритема (слабая воспалительная реак- ция без нарушения целостности кожи, характеризуется покраснением и некоторой отечностью кожи); ОЖОГ ВТОРОЙ СТЕПЕНИ – острое экссудативное воспаление, сопровож- дающееся образованием пузырей (волдырей) с отслоением эпидермиса; ОЖОГ ТРЕТЬЕЙ СТЕПЕНИ, характеризующийся частичным некрозом кожи и образованием язв. как правило, ПОВРЕЖДЕНИЕ КОЖИ ПРИ СОЛНЕЧНОМ ОЖОГЕ затрагивает и потовые железы, в связи с чем в эритемный период часто НАРУШАЕТСЯ и ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ, что сопровождается большей склонностью людей к перегрева- нию (развитию теплового удара) ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ИНТЕНСИВНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ на открытые участки кожи человека ПЕРВОНАЧАЛЬНОЕ ВОСПАЛЕНИЕ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ УЧАСТКАХ КОЖИ, подвергающихся ультрафиолетовому воздействию постепенное РАЗВИТИЕ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ АДАПТАЦИИ, носящей компенсаторный характер УТОЛЩЕНИЕ РОГОВОГО СЛОЯ ЭПИТЕЛИЯ КОЖИ происходит за счет ускорения фи- зиологической регенерации эпите- лия кожи и ороговения кератино- цитов в апикальных слоях пласта НАКОПЛЕНИЕ МЕЛАНИНА В КОЖЕ (по- явление загара) происходит за счет усиленного образования меланина меланоцитами базального слоя эпителия и последующего перехода в кера- тиноциты. Причем у белокожих людей мела- нин появляется и в поверхностных слоях эпи- телия, в результате чего кожа темнеет в основе которой лежат следующие процессы РЕЗУЛЬТАТ: постепенное повышение пороговой эритемной дозы; острые воспалительные явления уступают место загару 152 ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО РАДИОАКТИВНОГО ФОНА ЗЕМЛИ СПОСОБЫ ПОПАДАНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ В ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИОАКТИВНЫЙ ФОН Земли создается за счет излучения ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ, таких как: космическое излучение радий и торий в земной коре радиоактивные изотопы калия, содержащиеся в почве и воде радиоактивные изотопы углерода, содержащиеся в воздухе радиоактивные изотопы водорода, содержащиеся в водяных парах. На БОЛЬШИХ ВЫСОТАХ (в горах) общая доза естественного ионизирующего излучения ВЫШЕ, чем на равнине, в связи с большей интенсивностью космического излучения. В НЕКОТОРЫХ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ РАЙОНАХ (штат Керала в южной Ин- дии, некоторые районы Бразилии) в силу геологических причин естественный радиоак- тивный фон значительно ВЫШЕ, чем в других областях земного шара В современных условиях существенную роль в общем радиоактивном фоне Земли играют ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ такие, как: медицинское применение рентгеновских лучей работа ядерных электростанций испытание ядерного оружия и последующее выпадение радиоактивных осад- ков ионизирующее излучение от бытовых предметов (СВЧ-печей, телевизоров, мо- ниторов компьютеров, люминесцирующих циферблатов часов и некоторых других). Попадание ионизирующей радиации в организм человека может осуществляться через: поверхность тела (через кожу) дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт вместе с радиоактивной пылью. Некоторые же радиоизотопы, содержащиеся в пыли (например, 90 стронций и 137 цезий), быстро всасываются в кишечнике и оказывают существенное влияние на те ткани, к которым в дальнейшем поступают. С дождями радиоактивная пыль может быть занесена в те районы, где обычная доза ионизирующего излучения не велика Люди, находящиеся в домах, лучше защищены от действия излучения, чем те, которые большую часть времени проводят на открытом воздухе. В этом отношении жители тро- пических стран оказываются в наименее благоприятных условиях 153 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЖИВОТНЫЙ ОРГАНИЗМ ЗАРЯЖЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ ионизирующего излучения (в случае - и -излучения) или ФОТОНЫ (в случае рентгеновского и -излучения), ОБЛАДАЮЩИЕ ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ ЭНЕРГИЕЙ, попадая в ткань, при столкновениях с атомами и моле- кулами ВЫБИВАЮТ ИЗ НИХ ЭЛЕКТРОНЫ ЯВЛЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ИОНИЗАЦИИ ЭНЕРГИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ превышает энергию внутримолеку- лярных и внутриатомных связей, а, следовательно, проникая в молекулу, РАДИОАКТИВНЫЕ ЛУЧИ ПРОИЗВОДЯТ РАЗРЫВ НАИМЕНЕЕ ПРОЧНЫХ СВЯЗЕЙ, что сопровождается появлением СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ и РАДИКАЛОВ возникает потому, что Возникающие в результате первичной ионизации воды и некоторых других молекул СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ способствуют повреждению других молекул воды, обра- зованию гидроперекисей, нарушению структуры ферментов (особенно тиоловых, со- держащих SH-группы), изменению химического строения ДНК (окислению пиримиди- новых и дезаминированию пуриновых нуклеотидов); в ряде случаев молекула ДНК мо- жет повреждаться вследствие ее первичной ионизации возникают ЦЕПНЫЕ РАЗВЕТВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, приводящие к еще большей ионизации ткани и ее повреждению. ЯВЛЕНИЕ ВТОРИЧНОЙ ИОНИЗАЦИИ в результате вторичной ионизации В наибольшей степени первичная ионизация ЗАТРАГИВАЕТ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ (самого главного растворителя в клетках, составляющего 65-70% от массы тела) 154 ПОСЛЕДСТВИЯ ПЕРВИЧНОЙ И ВТОРИЧНОЙ ИОНИЗАЦИИ ТКАНИ НАРУШЕНИЮ СОСТОЯНИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН, в том числе мембран лизосом (что сопровождается выходом их ферментов в цитоплазму клетки и последующим повреждением клеточных структур) мембран митохондрий (что приводит к нарушению биологического окисления и энергетическому дефициту в клетках) ядерных мембран (что на фоне возможного повреждения самой молекулы ДНК сопровождается нарушением синтеза РНК, и как следствие, многих белков, а также нарушением нормального деления клетки) ПЕРВИЧНАЯ и ВТОРИЧНАЯ ИОНИЗАЦИЯ многих клеточных ферментов, липи- дов и жирных кислот приводит к МНОГОЧИСЛЕННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ В КЛЕТКАХ, вызванные первичной и вторичной ионизацией, приводят либо к гибели поврежденных клеток резкому нарушению функций клеток нерегулируемому делению клеток Наибольшей радиочувствительностью обладают КЛЕТКИ ИНТЕНСИВНО ОБНОВЛЯЮЩИХСЯ ТКАНЕЙ (кроветворная и лимфоидная, эпителиальная, в том числе эпителии пищеварительных и половых желез), далее за ними следует эн- дотелий сосудов, а последнее место в этом ряду занимают хрящевая, костная, нервная и мышечная ткани. В частности, нервные клетки, не делящиеся в постэмбриональном периоде, при прямом облучении гибнут в последнюю очередь (после глиальных, а так- же эндотелиальных и гладкомышечных клеток сосудов). 155 ХАРАКТЕР ДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА при облучении СВЕРХСМЕРТЕЛЬНЫМИ ДОЗАМИ (8 Дж/кг и выше) преобладает МАССОВАЯ ИНТРФАЗНАЯ ГИБЕЛЬ КЛЕТОК, в результате чего смерть наступает в ближайшие минуты (или часы) после облучения при облучении минимальной смертельной дозой (3-6 Дж/кг) болезнь протекает в типичной КОСТНО-МОЗГОВОЙ ФОРМЕ, для которой наиболее характерно ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТОК В ОРГАНАХ КРОВЕТВОРЕНИЯ И ЛИМФОИДНОЙ ТКАНИ, что сопровождается резким снижением иммунитета орга- низма и сопутствующим присоединением воспалительных процессов инфекционной этиологии. Определенные морфологические повреждения возникают в ц.н.с. и репродуктивной системе (возможна временная или постоянная стерильность). Кроме того, у больных обычно наблюдается гемморагический синдром, проявляющийся в появлении многочисленных кровоизлияний в коже и различных органах и возникающий в силу многих обстоятельств (нарушения эндотелия сосудистой стенки, повышения ее проницаемости по причине выхода большого количества гепарина из дегранулирующих тучных клеток и базофилов, нарушения тромбоцитопоэза в красном костном мозге и синтеза факторов свертывания крови в печени и т.д.). Лечение больных облученных минимальными смертельными дозами включает пе- реливание крови, антибиотикотерапию, в некоторых случаях – пересадку красного ко- стного мозга. Доля выздоравливающих больных, получивших минимальные смертель- ные дозы облучения, составляет 50%. при средних дозах ионизирующего излучения (1-3 Дж/кг) у людей, как правило, РАЗВИВАЮТСЯ ИЗМЕНЕНИЯ В КРОВИ, РВОТА, УСТАЛОСТЬ, ОБЩЕЕ ПЛОХОЕ САМОЧУВСТВИЕ. При этом возможно полное выздоровление облученного человека и достаточно лечения только лишь антибио- тиками. в случае действия на организм даже небольших доз радиоактивного излучения общее состояние может существенно не изменяться, но возможное нарушение струк- туры ДНК в определенных соматических клетках приводит либо к их гибели, либо к на- рушению деления, или каких-то функций. Так, при дозах ионизирующего излучения, меньших 0,25 Дж/кг, ВЫРАЖЕННЫХ МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА НЕ НАСТУПАЕТ ВООБЩЕ. При малых дозах (0,25-1 Дж/кг) уже ВОЗМОЖНЫ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В КРОВИ, не создающие большого дискомфорта, СЛАБАЯ ТОШНОТА, НЕКОТОРОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ КОСТНОГО МОЗГА, ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ И СЕЛЕЗЕНКИ. Однако такие изменения в организме, как правило, являются временными, сравнительно быстро проходят и не требуют лече- ния. 156 ХАРАКТЕР ДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ двухзарядные медленно движущиеся -частицы обладают довольно большим запасом энергии (5 МэВ), рассеивают энергию при ионизации ткани, приблизительно равную 100 кэВ/мкм ткани, интенсивно взаимодействуют с электро- нами в атомах вещества, поэтому на пути их движения образуется ПЛОТНОЕ СКОПЛЕНИЕ ИОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ Двухзарядные медленно движущиеся -частицы обладают довольно большим запасом энергии (5 МэВ), рассеивают энергию при иони- зации ткани, приблизительно равную 100 кэВ/мкм ткани, интенсивно взаимодейству- ют с электронами в атомах вещества, поэтому на пути их движения образуется ПЛОТНОЕ СКОПЛЕНИЕ ИОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ. По причине больших энерге- тических потерь при проникновении сквозь ткань -лучи проникают на глубину всего лишь 0,04 мм Потоки электронов при -излучении обладают меньшим запасом энергии (от нескольких кэВ до 1 МэВ), чем -частицы, но соответственно и значительно большей скоростью движения. Поэтому электроны, про- ходя сквозь вещество, задерживаются около отдельных атомов на очень короткий промежуток времени, недостаточный для эффективного взаимодействия с атомными электронами. Как следствие этого, степень ионизации ткани при -излучении невелика (энергия ионизации – 0,25 кэВ/мкм ткани), а на пути этого излучения образуется лишь РАЗРЕЖЕННОЕ СКОПЛЕНИЕ ИОНОВ И ВЫБИТЫХ ЭЛЕКТРОНОВ. Вместе с тем большая скорость движения электронов при -излучении и значительно меньший темп потери энергии при движении (меньшая энергия ионизации), по сравнению с - частицами, обуславливают более глубокое проникновение -лучей в ткань (на глубину до 4,2 мм). Фотоны рентгеновского и -излучения проникновение фотонов рентгеновского и -излучения в ткань сопровождается выби- ванием из ее молекул и атомов электронов, обладающих большими запасами энергии (первичная фотоионизация); эти электроны ионизируют окружающую ткань также, как и -излучение (вторичная ионизация). В связи с этим ПАРАМЕТРЫ ИОНИЗАЦИИ, создаваемой при -, - и рентгеновском излучении ОДИНАКОВЫ с той лишь разницей, что фотоны - и рентгеновского из- лучения способны проникать в ткань еще до первого взаимодействия на значи- тельно бóльшую глубину (например, -лучи, излучаемые при распаде 60 Со, прежде, чем их энергия уменьшится на 50%, проникают в ткань на глубину 10 см). Лучшая прони- кающая способность в ткани - и рентгеновского излучения обусловлена тем, что их фо- тоны, в отличие от заряженных частиц - и -излучения, не несут электрического заряда и поэтому не теряют энергию при своем прохождении через ткань до тех пор пока не вызовут фотоионизацию молекулы. ОСНОВНАЯ ДОЛЯ ИОНИЗАЦИИ ТКАНИ при прохождении через нее коротковол- нового электромагнитного излучения создается ВЫБИТЫМИ ИЗ МОЛЕКУЛ ВСЛЕДСТВИЕ ФОТОЭФФЕКТА ЭЛЕКТРОНАМИ. При внешнем источнике излучения эффективность его для внутренних органов будет гораздо большей для - и рентгеновского излучения по сравнению с - и -излучением. Если же радиоактивный материал вдыхается или проглатывается, то эффект ионизи- рующего воздействия на внутренние органы гораздо выше для - и -частиц (причем при -излучении он будет наибольшим, поскольку -частицы создают значительно больше повреждений в ткани, оставляя на своем пути плотное скопление ионов и элек- тронов). 157 КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА И РЕЗУЛЬТАТОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ соматическое (повреждающее действие ионизации на ткани самого облученного человека) генетическое (повреждающее действие ионизации на половые железы и половые клетки, которое может отразиться на потомстве облученного человека). по результатам действия на человека ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ проникающее (человек получает дозу ионизирующего излучения в течение короткого ин- тервала времени – от нескольких секунд до нескольких часов) постоянное (человек получает ионизирующее излучение в течение длительного интервала времени – годы и десятилетия). в зависимости от характера воздействия на человека 158 СХЕМЫ К ТЕМЕ «ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ЕСТЕСТВЕННОЙ ГРАВИТАЦИИ» ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЯВЛЕНИЯ ДЕЙСТВИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ СИЛ ОТ МАССЫ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ ЕСТЕСТВЕННАЯ ГРАВИТАЦИЯ (земное притяжение) действие проявляется во всех звеньях вселенной (от атомов до галактик), но в большей мере в МЕГА- и МАКРОМИРЕ величина гравитационного воздейст- вия на живой организм напрямую зави- сит от ЕГО СОБСТВЕННОЙ МАССЫ СИЛЫ ГРАВИТАЦИИ по сравне- нию с внутриядерными, внутриатом- ными и даже внутримолекулярными силами НИЧТОЖНЫ гравитационное притяжение между двумя протонами относится к элек- тростатическим силам взаимного отталкивания как 1:10 36 влияние гравитационных сил на биологические объекты должно про- являться лишь на уровне структур, имеющих размеры от микронов и выше в вязи с чем с увеличением массы живого организма гравитационное воздействие Земли возрастает 159 ВИДЫ СИЛ, СОСТАВЛЯЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ Механические условия окружающей среды, действующие на живой организм их действие носит локальный характер, возникает в месте сокращения мышечной ткани может проявляться в |