Механізми взаємодії іонізуючої радіації з молекулами і клітинами - патологія органів дихання у ліквідаторів аварії на чаес

Іонізуюча радіація представлена двома видами випромінювань, електромагнітних - рентгенівське і гамма-випромінювання і потоком частинок - альфа-, бета-частинки, протони, нейтрони і ін. (Черкасов Е.Ф., Кирилов В. Ф., 1974 Denekapt J., 1992).
Рентгенівські промені утворюються при ударі потоку електронів в газовій трубці про мішень. Довжина хвилі цих електромагнітних променів залежить від напруги, що прискорює електрони. При напрузі на пластинах 70 kV утворюється м`яке рентгенівське випромінювання, погано проникає в тканини, а при напрузі 250 kV - жорстке випромінювання, глибоко проникаюче.
Гамма-промені - електромагнітні промені з короткою довжиною хвилі і велику проникаючу здатність. Чим менше довжина хвилі, тим глибше вони проникають в тканини. Проходячи крізь субстрат, електромагнітні промені віддають свою енергію електронам, при цьому формуються електрони з високою енергією, що викликають іонізацію речовини.
Альфа-промені - потік ядер гелію з масою 4, несучих позитивний заряд +2. Бета-лучі- потік електронів з зарядом -1. Довжина пробігу в воді становить 1 см. Протони мають масу 2 і заряд +2. Потрапляючи ядра молекул, викликають їх нестабільність, різні види випромінювань і розпад. Нейтрони не несуть заряду і тому глибоко проникають в тканини. Використовуються в атомних реакторах для виробництва ізотопів і утворюються в великих кількостях при атомних вибухах.
При контакті з субстратом іонізуюча радіація викликає його іонізацію. Особливо докладно процеси іонізації вивчені для молекул води.
Аварія на ЧАЕС викликала комбіноване вплив іонізуючої радіації на організм людини, що поєднувала інкорпорацію радіонуклідів організмом і зовнішнє опромінення, що виходить від хмари викиду і забрудненої поверхні землі. При цьому домінуючим було вплив від поглинених радіонуклідів (Кутьков В. А. з співавт., 1993).
В ході аварії на ЧАЕС були викинуті радіонукліди, що утворилися в самому реакторі під впливом енергії нейтронів, що виділялися з діляться ядер урану, - понад 200 радіоактивних ізотопів, в складі паливних частинок реактора, а також у вигляді частинок з радіонуклідів, з`єднаних з будівельною і атмосферним пилом . Радіоактивні пилові частинки називаються &ldquo-гарячими частинками&rdquo-.
Механічне очищення повітря від &ldquo-гарячих частинок&rdquo- в організмі людини починається з його фільтрації при проходженні порожнини носа. При цьому відбувається осадження інгалірованних частинок на слизових оболонках носа, трахеї і бронхів з подальшим видаленням їх при чханні і кашлі. Осадження частинок залежить від їх діаметра. Так, в носовій порожнині затримуються частинки діаметром більше 50 мкм, трахеї - 30-50 мкм, в бронхах - 10-30 мкм, в бронхіолах - 3-10 мкм, в альвеолах - 1-3 мкм. Частинки, діаметр яких менше 0,5 мкм, в легких практично не затримуються.
Геометричний діаметр частинок не відповідає аеродинамічному (АТ). АТ чисельно дорівнює середньому геометричному діаметру, помноженому на корінь квадратний з щільності частки, вираженої в одиницях г / см3. Так, наприклад, при геометричному діаметрі 0,3 мкм частинки діоксиду урану з щільністю 10 г / см3 АТ становить 1 мкм.
&ldquo-Гарячі частинки&rdquo- реактора, що вибухнув ЧАЕС мали специфічний нуклідний склад, що пояснюється особливостями використаного уранового палива, а також вторинних будівельних і атмосферних домішок. Cs-137, який потрапив в перші дні аварії в організм обслуговуючого персоналу станції, входив до складу частинок з АТ 5-25 мкм. Середній же АТ частинок, що містили Pu-²³⁹, відповідав за розрахунковими даними 12 ± 2 мкм. Це свідчить про те, що дані частки осідали в основному в дрібних бронхах і бронхіолах. В цілому ж розмір &ldquo-гарячих частинок&rdquo- ЧАЕС коливався від 4 до 40 мкм. Це призводило до поразки респіраторного тракту на всіх рівнях, починаючи від верхніх дихальних шляхів і закінчуючи альвеолами, що підтверджується даними клінічного спостереження за ліквідаторами Чорнобильської катастрофи.
аспірованим &ldquo-гарячі частинки&rdquo- надають унікальне шкідливу дію на тканину легкого, так як здатні накопичуватися в певних структурах, перед цим по ходу лімфатичних дренажів, а також в осередках пневмосклерозу, де фактично виникають джерела постійно відбувається альфа- і бета-випромінювання. Цим і пояснюється той факт, що навіть при низькій потужності таких джерел загальна доза локального опромінення може бути висока. Не викликає сумнівів, що такий вплив іонізуючої радіації є достатнім, щоб викликати ланцюг генних мутацій і перебудов, які призводять до розвитку раку легкого. Однак дані про ризик раку легкого, індукованого мікроскопічними джерелами альфа- і бета-випромінювання, суперечливі.