Природные радионуклиды подразделяются на космогенные и первичные радионуклиды земной коры.
Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов.
Из естественных радионуклидов наибольшее значение как дозообразующие факторы имеют калий (40), рубидий (87), торий (232).
АнтропогеннВ результате ядерных испытаний, добычи и переработки ядерного топлива, выработки электроэнергии в реакторах и захоронении радиоактивных веществ в атмосферу поступают антропогенные радионуклиды: стронций, тритий, цезий, рубидий, йод. Это радионуклиды быстро приходят в равновесие с их неактивными химическими аналогами, участвуют в круговороте веществ и включаются в обменные процессы организма.
Другими источниками излучения воздействующим на человека могут быть радионуклиды, находящиеся в фосфатных удобрениях (уран и торий).
Сравнительно более высокие поглощенные дозы реализуются при использовании побочного продукта - фосфогипса для строительства жилых зданий (родон, радий)
Источником облучения человека могут быть люминесцентные краски, ртутные лампы, приборы, часы со светящимися шкалами, экраны компьютеров и т.д.
Большой вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации вносят медицинские приборы, используемые как для диагностики, так и для лечения заболеваний. Например, при проведении флюорографии, рентгеноскопии, рентгенографии, ангиографии и компьютерной томографии.
Наиболее распространенным видом излучения, применяющимся в диагностических целях являются рентгеновские лучи. Согласно данным статистики, в развитых городах на каждую 1000 жителей приходится 300-900 обследований в год, не считая рентгеновских обследований зубов и массовой флюорографии. Для лечения злокачественных опухолей применяются методы лучевой терапии, основанные на различиях в радиочувствительности нормальных и анормальных клеток и тканей. Непосредственной целью лучевой терапии является максимально возможное угнетение роста опухоли и разрушение метастазов. Для лечения базедовой болезни - заболевания, связанного с повышенной функцией щитовидной железы, используют йод-131, который избирательно накапливается в щитовидной железе и частично подавляет ее активность.
Пути поступления радиоактивных веществ в организм человека.
Радионуклиды могут попасть в организм человека через органы дыхания, через кожные покровы и пероральным путем, с растительной и животной пищей.
Стронций и цезий поступают в организм главным образом с мясом и хлебом, йод, в основном с молоком, куриным желтком, а цезий - с куриным белком, свинец-210 и полоний-210 - с рыбой и моллюсками, уран - с мясом, особенно овец. Некоторые радионуклиды, например изотопы йода, молибдена, трития, способны проникать в организм человека через неповрежденную кожу, микротрещины, через потовые, сальные железы или волосяные фолликулы кожи. Проникая в кровь и лимфу, радионуклиды разносятся по всему организму.
Поступившие радионуклиды, по-разному накапливаются в различных органах и тканях, Стронций и радий обладают тропностью к скелетной ткани, йод - к щитовидной железе, уран, цезий, рубидий равномерно распределяются по всему организму.
Наиболее характерные виды поражений организма при радиационном облучении
Радиоактивные вещества могут воздействовать на организм человека внешне и внутренне. Внешнее облучение характеризуется воздействием ионизирующего излучения извне и обусловлено различной проникающей способностью частиц. Внутреннее облучение связано с попаданием радиоактивного вещества внутрь человеческого организма с пищей (пероральний путь поступления), с вдыхаемым воздухом (ингаляционный путь) или через открытую рану (непосредственно в кровь).
После облучения в первые несколько дней или недель развиваются острые последствия облучения. Например, острая лучевая болезнь.
Острая лучевая болезнь (ОЛБ) возникает после тотального однократного внешнего равномерного облучения. Между величиной поглощенной дозы в организме и средней продолжительностью жизни существует строгая зависимость.
При облучении дозой от 200 до 800 рад средняя продолжительность жизни не превышает 40 суток. На первый план при этих дозах выступает нарушение кроветворения. При дозах до 3000 рад (продолжительность жизни около 8 суток) ведущим становится поражение кишечника, а при еще больших дозах (продолжительность жизни 2 суток и менее) смерть наступает от повреждения центральной нервной системы.
Категории:
1.Если доза облучения основной массы тела достигает 500-1000 рад и более, то выживание невозможно, несмотря на медицинский уход и терапию (в Чернобыле - 19 погиб/1 жив).
2.При дозах 200-500 рад выживание возможно, но необходимо
своевременное и квалифицированное лечение (в Чернобыле - 7погиб./14
выжив.).
3. При дозах 100-200 рад выживание вполне вероятно без специального лечения, так как поражение не столь сильное, чтобы вызвать существенное угнетение костного мозга (в Чернобыле - 1 погиб/31 жив).
4. При дозах менее 100 рад выживание несомненно, а клиническая
симптоматика не требует медицинского вмешательства (40 чел. в
Чернобыле).
Дробление дозы снижает эффект облучения.
Отдаленные эффекты облучения.
К отдаленным последствиям облучения относятся: повышение частоты злокачественных опухолей, лейкозов, помутнении хрусталика, нефросклероз, нарушение гуморального и клеточного иммунитета, снижение плодовитости, полная или временная стерильность, нарушения эмбрионального развития и сокращение общей продолжительности жизни.
Одно из опаснейших последствий длительного воздействия - это развитие опухолей кроветворной системы. Опухолевый процесс поражает клетки костного мозга, участвующие в образовании лейкоцитов.
Лейкоз. Одно из наиболее распространенных системных заболеваний крови. В настоящее время принято деление лейкозов на острые и хронические. Это деление основано главным образом на гематологических, морфологических признаках.
Лимфолейкоз - хроническое генерализованное заболевание, характеризующееся гиперпластически-опухолевыми разрастаниями лимфатической ткани, преимущественно в кроветворной системе - лимфатических узлах, селезенке, печени, костном мозгу, а также в коже в виде характерных инфильтратов - лимфом. В начале болезни отмечается увеличение преимущественно какой-либо одной группы лимфатических узлов; в дальнейшем увеличение лимфатических узлов приобретает генерализованный характер. Количество лейкоцитов в периферической крови колеблется от нормальных цифр до сотен тысяч. При лимфатической метаплазии костного мозга развивается тяжелая метапластическая анемия.
Одним из высокорадиочувствительных органов является орган зрения. При облучении могут повреждаться любые части глаза, но наиболее чувствительной его частью является хрусталик. Наиболее распространенным эффектом является помутнение хрусталика - катаракта.
Еще одним типичным отдаленным последствием действия радиации является нефросклероз. Он вызывается повреждениями почечной ткани и сосудов почек которые играют ведущую роль в выведении радионуклидов из организма. При этом разрушенные участки почечной ткани замещаются соединительной тканью. Результатом этого могут быть проявления почечной гипертонии со стойким повышением артериального давления, альбуминурии, почечной недостаточности.
В зависимости от эффективной дозы облучения может иметь место различное влияние на продолжительность жизни организма. Высокие дозы вызывают уменьшение продолжительности жизни тем сильнее, чем больше доза.
Характерными для отдаленной лучевой патологии являются также такие изменения покровных тканей, как изменение пигментации (обычно поседение) выпадение волос уплотнение и атрофия эпидермиса, дисфункции потовых и сальных желез, волосяных фолликулов, потеря эластичности, фиброз дермы, повышенная чувствительность к травме и хроническое изъязвление.
Генетические последствия радиационного облучения.
Генетические нарушения можно отнести к З основным типам:
1) хромосомные аберрации,
2) изменение числа хромосом и
3) мутации в самих генах. Генные мутации подразделяются далее на доминантные (которые проявляются сразу в первом поколении) и рецессивные (которые могут проявляться лишь в том случае, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген; такие мутации могут не проявиться на протяжении многих поколений или не обнаружиться вообще). Оба типа аномалий могу привести к наследственным заболеваниям в последующих поколениях, а могут и не проявиться вообще.
Основы радиационной безопасности.
Радиационная безопасность человека обеспечивается системой законодательных мер (в том числе нормами радиационной безопасности), направленной на ограничение возможного облучения населения и персонала в результате использования ионизирующего излучения. Средства индивидуальной защиты от ионизирующего излучения.
Защита от ионизирующего излучения основывается на четырех принципах: количество, время, расстояние, экранирование.
Защита временем - максимальное сокращение продолжительности работы с радиоактивными источниками.
Защита расстоянием основывается на том, что доза ионизирующего излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника излучения.
Экранирование применяется для работы особенно с закрытыми источниками излучения, при работе с которыми используют прорезиненные фартуки, перчатки, щитки и т.д.
Существует много продуктов, содержащих вещества, выводящие радионуклиды из организма. Например, кальций способствует выведению стронция из организма. Идеальный источник кальция - яичная скорлупа. Сваренную и размельченную скорлупу можно смешать с творогом или кашей. Еще более эффективным средством считаются перепелиные яйца, в них содержится большое количество витаминов, аминокислот и других веществ, обладающих профилактическим радиозащитным действием.
В число факторов, способных снижать усвоению стронция, входит потребление хлеба из темных сортов муки, содержащей фитин, способный связывать и выводить стронций из организма.
Эффективной защитой против радиации, а так же средствами снижения риска развития опухолей является селен. Он содержится в пшенице, белом хлебе, орехах кешью, редисе.
Ксенобиотики – эточужеродные вещества, которые поступают в организм высших растений и животных и не утилизируются как источник энергии или не используются как «пластический материал».
Неорганические
Кадмий (СД)
Широко используется для получения кадмиевых пигментов, необходимых для производства лаков, красок, эмалей, посуды. Он используется в качестве стабилизатора пластмасс, в электрических батареях, содержиться в мазуте и дизельном топливе. Его источниками могут быть: локальные выбросы, с промышленных комплексов; дым сигарет; дым из печных труб; выхлопные газы автомобилей.
Накапливаясь в природной среде, кадмий по пищевым цепям попадает в организм человека. Источником его являются продукты животного происхождения, в первую очередь свиные и говяжьи почки, яйца, морепродукты. Двухстворчатые моллюски способны накапливать кадмий: содержание в них в миллион раз превышает его уровень в морской воде. Вместе с тем основным поставщиком кадмия в организм человека является преимущественно растительная пища. В исключительно высоких концентрациях аккумулируется кадмий грибами, в частности луговыми шампиньонами, где его уровень может достигать 170 мг/кг. Опасность представляет шлам из очистных установок, используемый в качестве удобрений, что ведет к сильному загрязнению кадмием пищевых и кормовых культур. Много кадмия содержится в ржаном хлебе, а каждакя выкуреная сигарета обогащает организм курильщика 2 мг кадмия.
Попав в организм, 30 -40 мг кадмия оказывает смертельное действие. Этот металл медленно выводится из организма - 0,1 % поступившей дозы в сутки. Он способен накапливаться в первую очередь в почках и повреждать их; откладывается в волосах, обладает канцерогенным действием. Мишенья для него служит нервная, репродуктивная системы. После достижения 0,2 мг/кг веса, служащей пороговой, появляются симптомы тяжолого отравления.
Токсическое действие:
Вне зависимости от форм химических соединений кадмия, поступающего в организм, направленность действия и механизмы развития интоксикации близки. Он подавляет антитела, снижает активность пищеварительных ферментов, в частности трипсина. Изменяется под действием кадмия каталазная активность крови и печени. Кадмий включается в соединения со щелочной фосфатазой, карбоксипептидазой и цитохромоксидазой.
Острое отравление кадмием может проявляться в виде токсической пневмонии и отека легких.
Хроническое отравление часто протекают в виде сердечно-сосудистых заболеваний, повышенного давления (гипертонии), поражения почек и т.д. Частыми симптомами хронической профессиональной интоксикации кадмием являются появление сухости и шелушения кожи, выпадения волос, жжения в носу и носовые кровотечения, сухость и першение в горле, появление желтой каймы на шейке зубов.
Кадмий можно удалить из питьевой воды путем ее смягчения. За щитные средства.. витамин С.
. кальций
.различные сорта капусты.цинк.
Цинк.
Соединения цинка используются при плавке свинцовоцинковой руды, в производстве цинковых белил, при плавке алюминия, при оцинковывании посуды.
Пути поступления в организм - дыхательные пути. Выделяется из организма через кишечник и почки. Механизм токсического действия.
Механизм влияния на организм. Достаточно хорошо изучена роль цинка в онтогенезе и функционировании иммунной системы. Дефицит его приводит к атрофии лимфоидных органов, нарушению функции Т-хелперов. Цинк нарушает проницаемость клеточных мембран, накапливается в ядре, цитоплазме клеток, способен повышать активность лизосом.
Цинк образует комплексы с фосфолипидами, аминокислотами и нуклеиновыми кислотами.
Цинк накапливается в ногтях, зубах и в волосах.
При вдыхании паров цинка происходит денатурирование белков
слизистых оболочек и альвеол, всасывание которых вызывает «литейную
лихорадку». Основными клиническими проявлениями отравления
соединениями цинка являются: сладковатый привкус во рту, жажда, отсутствие аппетита, боль в груди. При нарастании симптомов интоксикации присоединяются тошнота, рвота, головная боль, шум в ушах, потрясающий озноб, ломота во всем теле. Температура повышается до 39 и выше.
Свинец.
Основными источниками свинца являются выхлопные газы автомобилей, выбросы авиационных двигателей, старая краска на домах, вода протекающая по покрытым свинцом трубами, овощи выращенные вблизи автомагистралей, так как свинец добавляют в бензин для повышения его октанового числа
Основные пути поступления в организм - желудочно-кишечный тракт и органы дыхания.
Свинец кумулятивный яд, он постепенно накапливается в организме человека. Накопление его происходит в костях, мышцах, поджелудочной железе, головном мозге, печени, почках.
Даже малые дозы могут действовать на нервную систему, угнетать иммунную систему и снижать скорость образования эритроцитов в костном мозге, блокируя синтез гемоглобина.
Токсичность свинца связана с его комплексообразующими свойствами. Образование комплексных соединений свинца с белками, фосфолипидами нуклеотидами приводит к их денатурации. Соединения свинца угнетают энергетический баланс клеток.
Свинец обладает мембраноповреждающим эффектом, он накапливается в цитоплазм этической мембране и мембранных органоидах.
Свинец обладает иммунотоксическим действием. Он понижает неспецифическую резистентность организма (снижает активность лизоцима слюны, бактерицидность кожи).
Доказано канцерогенное действие свинца.
Отравление свинцом может проявляться следующими симптомами: снижение аппетита, потеря интереса к учебе или работе, депрессия. Развитие заболевания характеризуется запорами, рвотой, обмороками и т.д. Свинцовое отравление у детей может закончится в тяжелых случаях смертельным исходом или при средней тяжести дети могут стать умственно отсталыми.
Защитные средства:
. витамины группы В, витамины Д и С
. кальций, магний, цинк
. различные сорта капусты.
Марганец
Большое применение Мп нашел в промышленности по производству стали, чугуна,в стекольной промышленности, при электросварке, в лакокрасочном производстве, в сельском хозяйстве (для подкормки сельскохозяйственных культур).
Пути проникновения в основном через легкие паров или дымов образуемых при плавлении стали, но может проникать через желудочно-кишечный тракт и даже неповрежденную кожу.
Мп депонируется в костях, головном мезге, паренхиматозных органах, органах выделения, кишечнике.
Мп в биологических системах присутствует в виде ионов Мп2+, или в комплексе с белками или нуклеиновыми кислотами, эти комплексы неустойчивы но они активизируют ферменты (гидролазы, трансферазы). Ионы Мп стабилизируют нуклеиновые кислоты, участвуют в процессах редупликации, репарации, транскрипции. Он регулирует процессы кроветворения, минеральный обмен, рост, размножение. При длительном и систематическом попадании в организм, из- за того, что он принимает активное участие в биологических процессах в организме, нарушаются многие метаболические реакции.
Мп обладает нейротоксичным, аллергическим действием (вызывает бронхит, астму, экзему).
Симптомы интоксикации марганцем могут проявляться повышенной утомляемостью, болями в мышцах, особенно нижних конечностей, апатией, вялостью, заторможенностью.
Ртуть
Источниками поступления ртути в природные водоемы могут быть промышленные стоки с предприятий по изготовлению пластмасс, хлора и каустической соды, попадая в водоемы она накапливается в организме рыб и моллюсков. Отравление человека может происходить при употреблении в пищу таких продуктов питания. По мимо этого источниками ртути являются:
химические удобрения
пломбы из амальгамы
мастика для пола
мази, кремы для смягчения кожи
пестициды
фунгициды
водоимульсионные краски фотопленки.
Выводится из организма почками. Механизм токсического действия. Ртуть оказывает генотоксическии, эмбриотоксический эффекты, вызывает повреждение ДНК, генные мутации. Ртуть обладает канцерогенным, тератогенным действиями, может вызывать самопроизвольные аборты, пороки развития. Обладает тропностыо к нервной системе, может вызывать аутоиму нны й гломерулонефрит.
Отравление ртутью были известны давно. Клиническая картина отравления начинается обычно через 8-24 часа выражается общей слабостью, повышением температуры, катаральными явлениями со стороны дыхательных путей. Затем присоединяются стоматит, боли в животе, бессонница, головная боль, депрессия, неадекватные эмоциональные реакции, страхи. Под действием ртути снижается количество белых клеток крови (Т- лимфоцитов)
Ртуть загрязняет не только воду, но и воздух. Она попадает туда из таких и сточников, как топки электростанций, работающих на угле. Ископаемые виды топлива (уголь и нефть) содержит ртуть, которая освобождается при их сгорании. По приближенным оценкам, при сжигании угля в воздух ежегодно поступает до 5000 т. ртути. Защитные средства:. различные сорта капусты. силен.
Пятиокись ванадия
Ванадий - один из токсикантов, широко представленный в окружающей среде. Это микроэлемент, который относится к группе жизненно необходимых элементов. Его дефицит может привести к нарушению нормальной жизнедеятельности человека. Ванадий и его соединения содержатся в воде и воздухе.
Соединения ванадия применяются в металлургии и машиностроении.
Пути поступления в организм преимущественно органы дыхания
Выделяются из организма всеми экскреторными органами.
По характеру поражений органов и тканей водорастворимые соединения ванадия могут быть отнесены к ядам общетоксического действия. Соединения ванадия в больших концентрациях вызывают поражение центральной нервной системы, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Он влияет на обмен липидов, их окисление и способствует развитию атеросклероза. Повреждающее действие ванадия проявляется в увеличении степени метгемоглобинобразования.
Для отравления соединениями ванадия характерно развитие симптомов интоксикадии(головная боль, слабость головокружение) диспепсические расстройства (отсутствие аппетита, боли в животе, тошнота и рвота) бронхит, воспаление легких, сыпь на коже.
Что касается Самарской области, то известно,что длительное время на заводе химических удобрений г. Чапаевска для производства гербицидов используются высокохлорированные диоксины. Несовершенная технология, отсутствие на выпусках и выбросах специальных очистных сооружений, вязкая культура производства и отсутствие лабораторного контроля привели к загрязнению водоемов, воздушной среды, почвы на значительной территории, в том числе продуктов питания, и что, особенно важно, молока кормящих женщин. Воздействие ксенобиотиков на организм ребенка продолжается и в период лактации. Как показали исследования, концентрация высокотоксичных полихло-рированных бифенилов (класс диоксинов) в грудном молоке прямо пропорционально зависела от источника загрязнения. Чем'дальше проживала мать, тем
меньше было поступление ксенобиотиков в организм новорожденных.
Органич-е ксенобиотики.
В последнее время всё большую роль в загрязнении биосферы играют поллютанты антропогенного происхождения. Многие из этих веществ накапливаются в количест-вах, значительно превышающих возможно-сти природных механизмов их разложения. В результате буферная система природы не справляется с обезвреживанием всего потока антропогенных загрязнителей. Большую опасность представляют ксенобиотики — в большинстве своём искусственные, синтезированные человеком вещества, чужеродные для природных экосистем, не входящие в биотические циклы и вызывающие нарушение естественных биологических процессов. На данный момент известно огромное количество ксенобиотиков, и их количество постоянно растет. К ним относятся различные пестициды и фунгициды, синтетические ПАВ, пластификаторы и растворители, фармацевтические и косметические средства, красители, нефтепродукты и другие вещества, обладающие различной химической природой. Многие из них токсичны даже на уровне микропримесей. Многие ксенобиотики проявляют мутагенную, канцерогенную, аллергенную и тератогенную активности.
Ксенобиотики промышленного, бытового и сельскохозяйственного происхождения поступают в окружающую среду вместе со сточными водами. Удаление ксенобиотиков из природных и сточных вод в настоящее время является серьезной проблемой. Традиционные методы очистки не способны обеспечить необходимую эффективность, в связи с чем используются сложные биомембранные и биосорбционные технологии [1], обладающие довольно высокой стоимостью и не решающие проблему дальнейшей утилизации отработанных элементов и полученных в процессе очистки отходов.
Экология это
Методы экологических исследований
Объектом исследования служат не единичные особи, а популяции и их сообщества, т.е. биологические макросистемы.
Многообразие связей формирующихся на уровне макросистем, обуславливают разнообразие методов экологических исследований.
Большое значение для экологии имеют полевые исследования, позволяющие установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов, влияющих на развитие вида в конкретных условиях. Для этих целей используют методы: физиологии, биохимии, анатомии, химии, физики и т.д.
Большое значение имеет мониторинг, позволяющий непрерывно следить за состоянием экологических объектов, давать прогноз и рекомендации по управлению состоянием окружающей среды. Выделяют локальный, региональный и глобальный мониторинг. Для оценки состояния окружающей среды используются методы физико-химического экспресс анализа, зондирование, телеметрии и компьютерной обработки полученных данных
Использование методов демографии, т.е. изучение динамики численности популяций получили широкое распространение при изучении состава популяций, прогнозирования гибели видов и повышения биопродуктивности экосистем.
Другим не менее важным является эксперимент, позволяющий проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов в искусственно созданных условиях и изучать экологические механизмы, обуславливающих его нормальную жизнедеятельность.
Экологическое исследование проводится на определенном количестве особей, выбор которых во многом случаен. Поэтому необходимо применять
методы математической статистики, чтобы по случайному набору различных вариантов определить достоверность тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайны отклонения или закономерны) и получить объективное представление о всей популяции.
На сегодняшний день большое применение получили методы теорииинформации кибернетики, использование теории вероятности, математической логики, дифференциальных и интегральных исчислений, теории чисел, матричной алгебры и др.
В современной экологии широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных условиях различных процессов, свойственных живой природе. Примером биологических моделей может служить аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные легкие, протезы и т.д.
Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функции биологических систем. Сущность этого метода заключается в том, что вместе с оригиналом, т.е. с реальной системой изучается его искусственно созданное подобие – модель. Применяя этот метод и современные компьютерные программы стало возможно не только создавать различные экологические сценарии, но и давать и обосновывать экологические прогнозы.
Особенности диагностики, лечения и профилактики экологически зависимых заболеваний.
С целью выявления влияния окружающей среды на здоровье человека проводят ретро- и проспективные исследования здоровья лиц, проживающих в районах с различными экологическими условиями. Методика включает изучение пространственной локализации ареалов патологии, и их сопоставление с эколого-геохимическими характеристиками среды. Для этого применяются гигиенические, клинико-статистические и другие методы исследований.
Одним из путей решений проблемы экологического мониторинга является новое направление в медицине- экологическая репродуктология, изучающая влияние факторов окружающей среды на фертильный потенциал человека.