Радиактивті іздерді зоналарға бөлу

Ескертпе: Мұндағы дозаның эталондық қуаты деп жарылыстан кейінгі 1 сағаттан соң белгілі болатын көрсеткіші алынады.

- радиациялық сәулелену әсерінің алыс болашақта білінер әрекетінің ауқымын, негізгі себептері мен заңдылықтарын табу;

- жаппай сәулелену кезінде , көпторшалы тірі ағзалардың радиациялық зақымдануын жан-жақты терең зерттеу;

- тірі ағзалардың радиацияға әрқилы сезімталдығының себеп-салдарын танып білу;

- зиянды мутацияның пайда болуына радиацияның қосар үлесін білу.

Соныменен, затпен әрекеттесу нәтижсінде иондаушы сәулелену құбылысы теріс зарядталған электрондар мен оң зарядталған иондар түзеді. Жалпы, иондаушы сәулеленудің барлық түрлерін барлық түрлерін 2 топқа біріктіреді:

1. Корпускулярлық түріне – нейтрондық сәулелену, альфа – бөлшектері, электрондар және т.б. жатады;

2. Электромагниттік сәулелену түріне – рентгнедік және гамма – сәулелену жатады.

Сөйтіп, иондаушы сәулелену ұғымына альфамен бета-сәулелену, гамма-сәулелену, нейтрондық сәулелену және т.б. түрлері кіретіндігі түсінікті болды.

Иондаушы радиацияның әсерінен іштей және сырттай сәуле тусудің зардаптары негізінен гамма және бета- сәулеленулерінің үлесінде болса , іштей сәуле түсуден келетін зардаптардың басым көпшілігі альфа- бөлшектері мен бета- сәулеленуінен болады екен. Сырттай сәуле түсудің биологиялық ықпалы радиоактивті ластанудың деңгейі мен изотоптық құрамына, радионуклидтердің табиғи орта саяқтарында таралуы мен өсімдіктердің радиосезімталдығына байланысты болады. Ал іштей сәуле түсудің ықпалы осы аталған факторлармен қоса радионуклидтердің өсімдік ағзасындатаралуы мен сыртқа шығару қарқынына байланысты.

Альфа сәулелері деп аталатын гелий атомдарының оң зарядталған ядроларының ағынын айтады. Ядроның массасы 4, заряды +2, қазіргікезде 120 астам табиғи және жасанды альфа-радиоактивті ядролар белгілі. Олар альфа- бөлшектерін шығарғанда 2 протон және 2 нейтрон жоғалтады.

Альфа бөлшектерінің энергиясы бірнеше мега-электрон-вольт (Мэв) шамасында, ал жылдамдығы жобамен секундына 20000км. Олар негізінен түзусызықтық бағытта қозғалады.

Бета сәулелері деп радиоактивті бөліністе туындайтын теріс зарядталған электрондар ағынын айтады. Олардың массасы альфа бөлшектерінің салмағынан бірнеше он мыңдаған есе аз. Бүгінгі таңда 900-ге жуық бета-радиоактивті изотоптар белгілі.

Электрондық бета-бөліністе нейтронның протонға айналуы жүзеге асады. Бұл құбылыс ядро заряды мен оның реттік номерінің бір бірлікке көбеюімен жалғасады.

Нейтрондық сәулелену деп электрлік заряды болмайтын ядролық бөлшектер ағынын айтады. Олар негізінен уран, плутоний және т.б. ядро блінісі реакциясынан туындайды. Нейтрон массасы альфа бөлшектерінің салмағынан 4 есе аз.

Гамма сәулелері деп жоғары жиілікте болатын үлкен энергиялы электромагниттік қысқа толқындарды айтады. Олар негізінен бөлшектердің өзара әрекетінен немесе ядролық айналыстан туындайды. Гамма-сәулелері электромагниттік өрістен ауытқымайды. Толқындарының қысқа және үлкен энергиялы болуы гамма-сәулелерінің затқа өту қабілетінің де жоғары болуының басты кепілі.

Рентгендік сәулелер деп электромагниттік сәулелену түрлерінің бірін айтады. Олар арнаулы рентген түтігінде, электрондар үдеткішінде, бета-сәулелерінің көзі орналасқан ортада болады. Рентген сәулесінің энергиясы 1 Мэв шамасынан аса қоймайды. Олар гамма-сәулелену тәріздес, затқа өту тереңділігі жоғары, ал үлестік иондау күштері аздау болатын сәулелену тобына жатады.

Осыдан тура 105 жыл бұрын 26 ақпанда француз физігі Анри Беккерель ашқан табиғи радиоактивтілік құбылысы әлем ғалымдарының назарына ілікті. Сол кезден бастап, жер – жерлерде осы бағытта әртүрлі тәжірибелер жасалып жатты.

Солардың қатарында, талантты жас химик, поляк қызы Мария Склодовская өзінң зайыбы әрі әріптесі, дарынды француз физигі Пьер Кюримен бірігіп, күні-түні тынбай 45 ай бойы толассыз жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, бұрын белгісіз болған жаңа радиоактивті элементтер тапты. Осы жұмбақ сәулелердің алғашқы ұғымын берген де М.Склодовская-Кюри болатын. Өкініштісі, сол сәулелердің зиянды әсерінен ұлы поляк қызының өмірі қысқа болды.

4. Сәулелердің биологиялық әсері.Иондаушы сәулелердің тірі ағзаға әсерінің ерекшеліктері. Иондаушы сәулеленудің алғашқы әсер ету механизмдері.
Жер бетіне түскен радиоктивті заттар табиғи зат айналымының биологиялы цикліне қосылуы арқылы тағамдық тізбекте болуы,олардың адам ағзасына ену қауіпін туғызады.Сондықтан,ауыл шаруашылығы өндірісінің мамандары үшін,радиоактивті заттардың тағамдық тізбектегі қозғалыс заңдылықтарын білу және өсімдіктер мен жануарладың сол ортада қоректену ерекшеліктерін ескеру сияқты жайттарды санадан шығармау ,бүгінгі күн тіршіліктерінде аса қажет.

Радиактивті заттардың ауыл шаруашылығы өнімдерін ластау процессі өсімдіктер мен малдардың бойына түсу әрі жиналу арқылы болады.Осы бөлініс заттарының жерге түсу сипаты сияқты атмосфералық құбылыстар мен топырақтың қасиеттері де әртүрлі болады.Соған байланысты олардың ауыл шаруашылығы өсімдіктері мен өнімдерінің құрамындағы шамасы өте кең өрісті қамтиды.Мұндай ерекшелік,табиғи орта саяқтарының құрамындағы радионуклидтердің химиялық және физикалық қасиеттеріне де байланысты,өткен тарауларда айтып өткеніміздей,мұндай заңдылықтардың негізінде,өсімдік пен топырақтың түрлері,олардың қоректік элементтермен қамтамасыздану дәрежесі және басқа да миграциялық ерекшеліктердің қамтылатыны белгілі.

Өсімдіктерге түсетін радиактивті заттардың мөлшерін білу үшін және оның тигізер ықпал дәрежесін анықтау үшін,аңғаруға қажетті көптеген сырт факторлар бар.Соның бірі-метерологиялық жағдайлар.Жоғарыда айтқанымыздай,жер бетіне қонған радиактивті заттар негізінен,қоршаған ортаның саяғында орналасады,олар:топырақ,су көздері мен өсімдік.Топырақ қабатына енген радиактивті заттар,атосфералық жауын-шашын арқылы немесе суғаруға пайдаланылған судың күшімен қалыптастырылған ылғалды ортада еріп,тіпті кейбір жағдайда механикалық жолмен топырақтың төменгі қабаттарына жылжиды.Сөйтіп жоғары ылғалдылық жағдайында,төменде жатқан ыза суына дейін жетуі ықтимал.Атап айтар болсақ,радионуклидтердің топырақ қабатымен жылжу жылдамдығы көптеген факторларға тәуелді:

-топырақтың сулық режиміне;

-механикалық құрамы мен физикалы-химиялық қасиеттеріне;

-топырақ бетінде өсімдік қалдықтарының болуына және шіру жағдайына;

-радиактивті заттардың ерігіштік қасиеттеріне байланысты.

Тірі ағзалардың сырттай ғана емес,іштей сәулеленуге ұшырайтындығы белгілі.Іштей сәулелену көздеріне-ағза бойына азықтық элементтермен ,ауамен және сумен кіріктірілетін радиактивті заттарды жинай алу қабілеті бар.

Шындығында радиактивті заттардың,әсіресе жасанды радионуклидтердің қоршаған ортадағы қимыл-қасиеттерін бақылап,зерттеудің түпкілікті себебі олардың тағамдық өнімдерге өту салдарынан,радиациялық қауіптің туындайтындығы белгілі.

Ластанған өсімдіктер азық ретінде мал ағзасына радиактивті заттарды тасымалдаушы әрі олардың былғануының басты көзі болып саналады.Сөйтіп,өз кезегінде малдың сүтімен немесе етімен,сондай-ақ өсімдіктік тағамдарымен қоректенуші адам ағзасына да радиактивті заттардың түсуі әбден мүмкін.

Өсімдікке радиактивті заттар екі жолмен түседі екен:

-бірінші-ауадан радиактивті бөлшектердің өсімдік сабақтары мен жапырақтарына және де басқа да топырақ бетіндегі органдарына қонуы арқылы, өсімдіктің вегетативті және генеративті органдарының ішіне сіңірілуі;

-екінші жолы-тамырлар арқылы,радионуклидтердің топырақтан өсімдіктің барлық органдарына таралуы деп танылады.

Өсімдіктердің радиактивті заттармен ластануының жолдарын дұрыс айыра білген жөн.Олай айтуымызға негіз бар:

-біркелуі ластанған аймақтағы өсімдіктердің топырақ бетіндегі органдарына радиактивті заттардың түсуі,олардың радионуклидтерді көбірек жинауының басты айғағы;

-радиактивті ластану жағдайы,негізінен тек радиактивті заттар түскен кезде байқалады;

-тамырлар жүйесі арқылы радиактивті ластану процесі аз мөлшермен болса да,ұзақ мерзім жүруі мүмкін;

-өсімдік органдарының радиактивті ластану деңгейлері,олардың өсімдікке түсу жолдарына байланысты.

Өсімдік бойына радиактивті заттардың сіңірілуіне қажет жағдайдың бірі-жапырақтың ылғалдылық күйі.

Радиактивті заттардың өсімдіктерге өтуінің басты,тіпті негізгі жолы ,тамырлар жүйесі арқылы тасымалдануы болып табылады.

Жалпы тамыр жүйесі арқылы радиактивті заттардың түсу реті мен әртүрлі органдарына жиналуы тәртібі бойынша өсімдіктер екі топқа бөлінеді:

-Біріншісі-өсімдіктің топырақ бетіндегі органдарына қарқынды қалыпта көбірек радионуклид жинақтайтын топ болса;

-Екіншісі-әлдеқайда баяу қалыпта,негізінен радионуклидтерді тек тамыр жүйесінде ғана жинақтайтын топ болып ажыратылады.

Радионуклидтердің өсімдік тамырымен сіңіріліп,оның бойымен басқа органдарына таралуы,көптеген жағдайда,олардың химиялық қасиеттеріне байланысты.Радиактивті заттардың топырақ-өсімдік жүйесіндегі тәртібі жайлы заңдылықтар зерттеу нәтижесінде,топырақ пен өсімдік құрамындағы радионуклидтер мөлшерінің арасындағы корреляциялық байланыстар табылуда.Сол радиоизотоптардың химиялық қасиеттерімен ерекшеліктері анықталды.

Сонымен қатар,олардың өсімдік бойына түсу және жылжу заңдылықтарын білу қажет.Мұндай заңдылықтардың ашылуы,радиактивті ластанған аймақтағы жерлерді тазарту және ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің өнімдеріне ,радиактивті заттардың өтуіне кедергі жасау мақсатындағы шараларды өндіріске енгізуде орны ерекше.

Мал ағзасына түскен радиактивті заттардың бәрі бірдей тағаммен бірге сіңе бермейтін көрінеді.Олардың бір бөлігі экскременттер құрамында сыртқа шығарылып,топыраққ қайтып оралады.Сөйтіп радиоруклидтердің қайтадан өсімдік бойына оралуы,жүзеге асуы мүмкін.Сондай-ақ небір компастар құрамында,күлмен және басқа да қалдықтарымен бірге,радиактивті заттардың топырақ қабатындағы айналымға түсуі мүмкін.Мал ағзасының ішіне енген радиактивті заттардың қайсібір органдарға тигізер радиациялық әсері,олардың ағза бойында сақталған мерзіміне байланысты.

Американдық радиобиолог А.Спэрроу әйгілі Бругхейвен ұлттық лабараториясында өткен ғасырдың 50-60 жылдары тыңғылықты зерттеу жұмыстарын жүргізген.Соның нәтежиесінде,гамма-алаңында орналасқан орманда қылқан жапырақты ағаштардың,оның ішінде әсіресе қарағайдың,радиотөзімділігі өте төмен екендігін дәлелдеген.Сөйтіп,бірнеше жыл бойы сәулелену ықпалынан аралас ағаштар өскен қалың орман орнында қылқады тек селдір тоғай ғана қалған.Қылқан жапырақты ағаштардың,гүлтозаңы адам сенбестей дәрежеде радиосезімтал екен.Соңыменен,фитоценоздағы өзгерістер,негізінен созылмалы сәулелену әсерінен болатындығы белгілі болды.Жануарлар әлемінде белгілі себептермен,сүт қоректілер арасында көптеген өкілдерінің радиосезімталдық қасиеттері жеткілікті дәрежеде терең зерттелген.Негізінен,олардың басым бөлігі ұсақ денелілер,яғни ғылыми тілде айтқанда-«лабораториялық жануар-жәндіктер –тышқандар,егеуқұйрықтар,атжалмандар,үй қояндары,иттер және т.с.с.Жүргізілетін зерттеу жұмыстарының күрделілігі мен қымбатшылығына байланысты ірі денелі жануарлардың-жылқы,сиыр,түйе және т.б.өкілдерінің радиосезімталдығы жайлы ғылыми мәліметтер бүгінгі күні тапшылау.Ал енді жануарлар әлемінің басқа топтары жайлы әңгіме қозғасақ,сүт қоректілермен салыстырғанда,құстар тобы-әлдеқайда жоғары радиотөзімділік қасиетімен әйгіленеді.Олардың басым бөлігі үшін радиацияның жартылай өнім әкелер дозасы 8-25 грей аралығын құрайды.Бұл топтың өкілдері қатарында үй қатарында үй құстары да қамтылады.Құстар әлемін саралап талдайтын болсақ,үй тауықтарының әртүрлі тұқымдары үшін,бұл шама 10-15 грей тербелісін құраса ,үйректер үшін 12 грейден 16 грей аралығында екен.Сәулеленуге ұшыраған өсімдіктің радиосезімталдық және радиотөзімділік қасиеттеріне ортаның әртүрлі табиғи физикалық факторларының әсері болуы заңды құбылыстардың қатарына жатады.Соның ішінде табиғи ортада жиі кездесетін екі-үш факторға тоқталайық:

1)Ортаның газдық құрамының ықпалы-

Иондаушы сәулеленуге ұшыраған сәтте,атмосфераның газдық құрамы өсімдіктің радиотөзімділік қабілетіне әжептәуір ықпал жасайды.20 ғасырдың алғашқы ширегінде неміс ғалымы Е.Петри рентген сәулесімен бидай өскінін сәулелендіру арқылы арнайы тәжірибе жүргізген.Өсімдіктер физиологиясының осы білгірі,зат алмасу белсенділігінің радиосезімталдыққа әсерін бақылау нәтижесінде,көмір қышқыл газдың мөлшері көбейген сайын өсімдіктің радиосезімталдығы әлсірейтіндігін дәлелдеген.Сөйтіп,ол алғашқы болып әлі де талай әңгіме болар, «оттегі тиімділігі»атты құбылыстың көзін ашушы ретінде,ғылыми өз ортада өз бағасыналған ғалым.Ауадағы оттегінің азаюы салдарынан,өсімдік бойындағы метаболизм реакциясының қарқыны біршама баяулайтындығы мамандарға белгілі.Мұндай күйдің қалыптасуы өсімдік радиотөзімділік қабілеттің артуына мүмкіндік туғызады.20ғасырдың соңғы жылдарында М.Мальдиней және К.Тувинен аттты зерттеушілер рентген сәулесінің аздаған мөлшерімен сәулелендіру арқылы әртүрлі өсімдік тұқымдарының пісіп-жетілу қарқынын күшейту мүмкіндігінің бар екендігін аңғарған.Кейінірек бұл құбылыстың жан-жақты әрі ауқымы өте кең сипатта екендігі дәлелденген.Бір сөзбен айтар болсақ,шектеулі аз ғана өлшемді мөлшерде сәулеленген өсімдіктер мен жануар-жәндіктердің өсу және даму қабілеттерінің артатындығы белгілі болған.Бертін келе,дәлірек айтсақ,өткен ғасырдың 20-30-шы жылдары,радиобиологияның жеке салалық ғылым ретінде танылуына себепкер болған іргелі жаңалықтар мен керемет идеялар дүниеге келе бастады.Көп уақыттар бойы,тіпті бертін келгенге дейін,радиоьиологтадың өз арасында сәулелік зақымданудың алдын алу,сол сияқты оның кері әсерін өзгерту мүмкіндігі тәріздес шараның бары немесе жоғы жайлы ортақ пікір болған емес.Радиобиология ғылымының бастапқы даму кезеңінде,физикалық және химиялық болмысы бар әртүрлі факторлардың көмегімен радиобиологиялық әсердің күші зерттелген. Осы құбылыстың нақты сырын аша алмағанмен, мүмкіндігі сияқты қасиеттердің бар екендігін аңғарған. Бертін келе, иондаушы сәулелену көзі мен биологиялық саяқ арасына қорғасынды немесе цементті құйма сияқты бөгет қою арқылы, оның ағзаға сінер энергиясын біршама азайтуға болатындығы айқындалды. Мұндай әдісті физикалық қорғаныс жолы деп атайды. Ал енді заттың атомы мен молекулаларының иондалуының басты көзі- заттың сәулеленумен әрекеттесу құбылысына тойтарыс беру, тоқтам жасау немесе болдырмау жағдайы мүмкін емес хикаят. Дегенмен, сәулелік зақымданудан сақтану мақсатында, оған қарсы қолданар радиоқорғаныстық әрекеттің қажеттілігі сөзсіз. Бүгінгі күні сәулелік зақымдау ағымын өзгерте алар факторларды негізінене 2 топқа бөледі. Бірінші топ-сәулелік зақымдау дәрежесін азайтуға бағытталған факторларды біріктірсе, екінші топ-оның ықпалын күшейтуші факторларды қамтиды.

Азайтушы факторларды бір сөзбен радиоқозғаныстық немесе радиопротекторлар деп атауға болады, ал күшейтуші факторларды- радио-сенсибилизациялаушылар деп атайды. Сондай-ақ физикалық және химиялық жаратылысы бар факторлар топтамалары ажыратылады. Мысалға, физикалық табиғаты бар топта- жоғарыда айтылған температуралық, ылғалдылық, газды орта және т.б. факторлар жатады.

Мамандар қауымына танымал себептермен, небір радио-сенсибилизаторлардың практикалық істері қолданылу аясы барынша шағын екендігі де белгілі. Оларды иондаушы сәулелену құбылысының ағзаға тигізер әсерін күшейту қажеттілігі сияқты өте сирек мақсатта, негізінен медицина саласында қолданады. Түсініктірек болу үшін мысалмен айта кетейік: адам денесіндегі қатерлі ісікті радиациялық терапия әдісімен емдеу кезінде дененің сау мүшелеріне радиациялық салмақ түсірмеу мақсатында дененің тек сәулеленетін бөлігіне ғана радиосенсибилизациятор енгізіледі.Айта кеткен дұрыс болар,радиациялы жоғары фон жағдайында жалпы фитоценозды тұтасатай сәулелік зақымданудан қорғаудың бүгінгі таңдағы қол жеткізген шарасының бірі-радиотөзімділігі жоғары,жасанды екпе өсімдіктер жиынтығын қалыптастыру болар деген де пікір бар.Радиотөзімділігі мықты кеміргіштер өкілдері қоректенетін өсімдік түрлерінің жоғары радиоқорғаныстық қасиеттері бар деген жорамалдар бар.Өсімдіктердің иондаушы радиациядан қорғану қабілетін зерттеудің маңызы өте зор,әсіресе қолданбалы ғылым салаларында алар орны ерекше.Мысалы иондаушы радиация құбылысының биология мен ауыл шаруашылығы салаларында атқарар қызметінің ауқымы мен орнын пайымдау ісінде,бірінші кезекте,өсімдіктің сәулеленуден қорғану қабілетінің сырын толығымен аша білу қажет.Сәулелік зақымданудың даму қарқыны көптеген факторларға тәуелді және оның пәрменділігі ағза құрылымының әр деңгейінде әрқилы байқалады,мысалға:

-молекулалық деңгейде-радиолиз өнімдерінің жоғары молекулярлық қосылыстарымен өзара қарым-қатынасына бөгет боларлық жағдай жасаумен аңғарылады;

-торшалық деңгейде-проллиферативтық белсенділік дәрежесімен немесе торша айналымының сатылық күйімен бағаланады;

Радиациялық қауіптілік бар аймақта қалай өмір сүруіміз керек.Осыған тоқтала кетсек,ең алдымен,радиациялық деңгей жайлы дерек болуы керек.Жоғарыда айтқанымыздай,адам баласы радиациядан сырттай және іштей сәуле нәтижесінде зардап шегуі мүмкін.Олардан келер зардаптың ауқымы біркелкі емес және ол көптеген факторлармен байланысты.

Радиактивті заттар тағамдық өнімдерге топырақ –өсімдік-өнім нан,ет,сүт тағамдары және т.б. тізбегі арқылы тасымалданатындығы жайлы хабардар етті.Сондықтан ең алдымен жоқ дегенде,басты тағамдық өнімдердің радионуклидтық құрамын анықтауға назар аудару қажет.

Енді иондаушы радиацияның кейбір түрлерінен қорғану үшін қажетті бірер мәліметтермен қысқаша таныстыра өтейік:

-Нейтрондық сәулелену ағынынан қорғануда судың(әсіресе тұзды судың),көміртегінің,темірдің,бетонныңбіршама көмектері бар.Жалпы,нейтрондық сәулеленуден сақтануда құрамында суттегі бар заттар жақсы қорған бола алады;

-Гамма-сәулеленуінен жоғары үлес-салмақты материалдардың көмегімен қорғануға болады.Мысалы,қорғасын,цементті құйма және т.с.с Жер бетінде жатқан гамма-сәулесінің көздерін тікұшақтың немесе ұшақ көмегі арқылы тіркеуге болады;

-Альфа-сәулеленуі адам денесінің тері қабатына сырттай сәуле түсу жолымен сіңіріледі және тағаммен,сумен,ауамен адам ағзасына кіріктірілуі мүмкін.Альфа-бөлшектерінің жүгірісі қысқа болғандықтан,олардың ағынан қорғану мәселесі үлкен қиындық туғызбайды.Жұқа фольга,шыны немесе пластикат,хирургиялық қолғаптар мен киімдер,тіпті 10 сантиметрлік ауа қабаты альфа-бөлшектерінэкрандауға қабілеті жетеді.

-Бета-бөлшектерінің өтімділік қабілеті альфа-бөлшектерінің мүмкіндігімен салыстырғанда жоғары болғанымен,олардың ағынынан қорғану мәселесі шешілетін жағдай.Бета-сәулеленуінен бірнеше милиметрлік қалыңдығы бар алюминий қаңылтырынан басқа,плекасиглас немесе шынының ,арнайы киімдерінің қорғау мүмкіндігі жеткілікті.