Радіоактивні α-, β-, γ-випромінювання чинять значний вплив на організми. Потрапляючи в речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію. Через поглинання цієї енергії деякі атоми й молекули речовини йонізуються, унаслідок чого змінюється їхня хімічна активність, утворюються нові, надзвичайно активні хімічні сполуки.
Унаслідок поглинання енергії йонізуючого випромінювання електрон вилітає з атома й атом перетворюється на позитивний йон.
Життєдіяльність будь-якого організму забезпечується хімічними реакціями, що відбуваються в його клітинах, тому потужне радіоактивне опромінення призводить до порушень функцій майже всіх органів: зростають крихкість і проникність судин, знижується опірність організму, відбувається розлад діяльності шлунково-кишкового тракту, порушуються функції кровотворних органів, нормальні клітини перероджуються на злоякісні.
Зрозуміло, що чим більшою є поглинута речовиною енергія випромінювання, тим більший вплив цього випромінювання на речовину.
Відношення енергії W йонізуючого випромінювання, поглинутої речовиною, до маси m цієї речовини називають поглинутою дозою йонізуючого випромінювання (D):
Одиниця поглинутої дози в СІ — грей (на честь англійського фізика Л. Ґрея):
Льюїс Гарольд Ґрей (1905-1965) — англійський фізик, працював над проблемами, пов'язаними із впливом опромінювання на біологічні системи; засновник радіобіології
Біологічний вплив різних видів випромінювання на організми є неоднаковим за однакової поглинутої дози. Наприклад, за однакової енергії α-випромінювання значно небезпечніше, ніж β- або γ-випромінювання.
Коефіцієнти якості деяких видів йонізуючого випромінювання
К — коефіцієнт якості характеризує небезпечність даного виду випромінювання: чим більший коефіцієнт якості, тим небезпечнішим є випромінювання.
Фізичну величину, яка характеризує біологічний вплив поглинутої дози йонізуючого випромінювання, називають еквівалентною дозою йонізуючого випромінювання (Н):
Н = К • D,
де D — поглинута доза; К — коефіцієнт якості.
Одиниця еквівалентної дози в СІ — зиверт (на честь шведського вченого Р. Зіверта):
[Н] = 1 Зв
Рольф-Максиміліан Зіверт (1896-1966) — шведський учений. Працював у галузі медичної фізики, вивчав вплив радіації на біологічні системи
Різні частини тіла мають різну чутливість до опромінення. Через це дози опромінення органів і тканин потрібно обчислювати з різними коефіцієнтами радіаційного ризику
Помноживши еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти радіаційного ризику для всіх органів і тканин та підсумувавши їх, отримаємо значення ефективної еквівалентної дози, що відображає сумарний ефект опромінення організму. Ефективна еквівалентна доза введена Міжнародною комісією з радіаційного захисту (МКРЗ). Її одиницею в СІ є також один зіверт (1 Зв).
На поверхні Землі реєструється певний рівень радіації — радіаційний фон, який складається з космічного випромінювання, випромінювання природних радіонуклідів і штучних радіоактивних ізотопів.
Усі люди на Землі зазнають впливу радіації, адже в будь-якій місцевості завжди є певний радіаційний фон
1. Ви перебуваєте поблизу джерела α-випромінювання. Як ви можете захистити себе від шкідливого впливу радіації?
2. У результаті зовнішнього опромінення співробітник лабораторії щосекунди отримує поглинуту дозу йонізуючого випромінювання, що дорівнює 2 • 10-9 Гр. Яку поглинуту дозу отримає співробітник протягом години?
3. У результаті внутрішнього опромінення кожен грам живої тканини поглинув 108 α-частинок. Визначте еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання, якщо енергія кожної α-частинки дорівнює 8,3 • 10-13 Дж.
4. Яку еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання отримає особа, що перебуває поблизу джерела γ-випромінювання протягом 1 год, якщо щосекунди вона отримує поглинуту дозу 25 • 10-9 Гр?
5. Існує гіпотеза, що людство виникло завдяки мутаціям, які відбулися в мавп унаслідок дії радіоактивного випромінювання. Скориставшись додатковими джерелами інформації, дізнайтеся про цю гіпотезу більше. Чи можна з нею погодитися? Обґрунтуйте свою думку.
Ще в 1899 році М. Складовська – Кюрі, намагаючись пояснити походження радіоактивності, висунула гіпотезу про існування випромінювання, що заповнює весь світовий простір. Проте з усією певністю існування космічного випромінювання було доведене австрійським фізиком Віктором Гессом, що піднявся з електроскопом на повітряній кулі 7 серпня 1912 року. Він писав: «Результати моїх спостережень краще всього пояснюються припущенням, що зі світового простору на межу атмосфери падає випромінювання великої проникаючої здатності». Так були відкриті космічні промені. У 1936 році Гессу за це відкриття була присуджена Нобелівська премія з фізики.
Для дослідження віку стародавніх предметів органічного походження, залишків організмів використовують метод радіоактивного карбону. Із Нітрогену, який входить до складу повітря, під дією нейтронів утворюється невелика кількість радіоактивного ізотопу Карбону з періодом піврозпаду . Цей Карбон з’єднується з Оксисеном, утворюючи вуглекислий газ, який поглинається рослинами, а через ланцюги живлення засвоюється тваринами. Радіоактивний ізотоп Карбону після загибелі організму перестає в ньому накопичуватися. 1 грам Карбону, що входить до складу рослинних механізмів молодого лісу, випромінює біля 15 бета – частинок за хвилину. Кількість цього радіонукліда починає зменшуватися з часом завдяки його розпаду. Вивчивши кількісний склад залишків організмів (співвідношення радіоактивного і звичайного Карбону), можна приблизно визначити їх вік.