|
 Niewielu nawet najwybitniejszych ekspertów w dziedzinie fizyki atomowej wiedziało tego ranka 1942 r., Że człowiek w końcu opanował tajną kontrolę reakcji łańcuchowej. Ale trzy lata później, w 1945 roku, światem wstrząsnęła tragedia japońskich miast - Hiroszimy i Nagasaki.
To nad tymi miastami po raz pierwszy szybowały trujące grzyby wybuchów atomowych. I wtedy ludzkość dowiedziała się - gorzko i namacalnie - o niszczycielskiej sile jądra atomowego.
Jednak badanie zjawiska radioaktywności i wpływu promieniowania na żywe tkanki rozpoczęło się znacznie wcześniej - w 1896 roku. W tym czasie młody francuski fizyk Henri Becquerel zainteresował się solami zawierającymi pierwiastek chemiczny uran.
Faktem jest, że wiele soli uranu ma zdolność fosforyzacji, gdy są naświetlane światłem słonecznym. Becquerel postanowił dokładniej zbadać tę nieruchomość. Wystawił sole uranu na działanie promieni słonecznych, a następnie położył je na kliszy fotograficznej owiniętej czarnym papierem. Okazało się, że promienie fosforescencji soli uranu dość łatwo przechodzą przez nieprzezroczysty papier, pozostawiając po rozwinięciu na płytce czarną plamę. Becquerel jako pierwszy doszedł do takiego wniosku. Ale wkrótce stało się jasne, że promienie fosforescencyjne nie mają z tym nic wspólnego. Sole uranu, nawet przygotowane i przetrzymywane w ciemności, nadal działały na kliszę fotograficzną przez kilka miesięcy i to nie tylko przez papier, ale nawet przez drewno, metale itp. Na podstawie tych eksperymentów odkryto radioaktywność. A dwa lata później dwa nowe pierwiastki radioaktywne, polon i rad, odkryli znani naukowcy, małżonkowie Marii i Piotra Curie. Od tego czasu rozpoczęły się intensywne badania nad radioaktywnością. Ale co to jest radioaktywność?
Od dzieciństwa jesteśmy przyzwyczajeni, że przedmioty nieożywione istnieją zwykle od wieków. W każdym razie, jeśli nie same przedmioty, to materiały, z których są wykonane. Oceńcie sami: nawet gdybyśmy stłukli porcelanową filiżankę i przestała spełniać swoją zamierzoną rolę, to jej odłamki mogą leżeć przez tysiąclecia iw zasadzie nic im się nie stanie. W końcu archeolodzy znajdują pozostałości naczyń i biżuterii, które ludzie nosili wiele tysiącleci temu!
Chodzi tutaj o niezwykłą siłę cząsteczek związków nieorganicznych i cząstek, z których się one składają - atomów. Rzeczywiście, pojedyncze atomy mogą istnieć przez bardzo długi czas bez żadnych znaczących zmian. Rzeczywiście, aby zniszczyć lub „przerobić” atom, trzeba zmienić jego jądro, a to jest zbyt trudne zadanie.
Ale w przyrodzie okazuje się, że istnieją również atomy, których jądra zmieniają się spontanicznie, spontanicznie, jak mówią fizycy. To właśnie te jądra nazwano radioaktywnymi, ponieważ przechodząc transformację emitują promienie. Tak więc radioaktywność jest zjawiskiem fizycznym, w którym następuje taka lub inna rearanżacja jąder atomowych. Są to zwykle trzy rodzaje promieni. Nazwano je literami greckiego alfabetu: alfa, beta i gamma. Promienie alfa i beta to strumienie cząstek. W szczególności cząstki alfa to atomy pierwiastka helu, pozbawione swoich elektronów. Cząsteczki beta to strumień elektronów, a promienie gamma to oscylacje elektromagnetyczne, nieco podobne pod względem właściwości do promieni rentgenowskich. W ten sposób atom pierwiastka radioaktywnego, wyrzucając cząstkę alfa lub beta z jądra, zamienia się w atom innego pierwiastka. Na przykład atom radu emitujący cząstkę alfa zamienia się w atom pierwiastka zwanego radonem.
Badając pierwiastki radioaktywne (których, nawiasem mówiąc, nie było tak mało), naukowcy zauważyli dwie bardzo interesujące cechy. Jeden z nich polegał na tym, że tempo rozpadu (a dokładniej przemiany) atomów promieniotwórczych tego samego typu jest ściśle stałe i praktycznie nie ma na nie wpływu żadne czynniki zewnętrzne. Zależy to tylko od ilości dostępnego pierwiastka promieniotwórczego. Na przykład, jeśli mamy jeden gram radu, to połowa wszystkich dostępnych atomów rozpadnie się za dokładnie 1620 lat. Pozostałe pół grama rozpadnie się o połowę (to znaczy ich liczba zmniejszy się o połowę) także po 1620 latach itd. Ponadto szybkość rozpadu dla każdego typu atomu jest ściśle stała i dopóki dwa różne typy atomów promieniotwórczych nie osiągną stwierdzono, że miałby ten sam okres półtrwania (jest to okres, w którym połowa wszystkich atomów ulega przemianie).
Inną cechą było to, że jak się okazało, promienie radioaktywne mogą oddziaływać na żywe tkanki. Pierwszym, który ją odkrył, był odkrywca radioaktywności, Henri Becquerel. Aby zademonstrować blask soli radu w ciemności, nosił ze sobą w kieszeni na piersi szklaną ampułkę zawierającą tę sól. Po chwili na swoim ciele, w miejscu naprzeciw ampułki, zauważył lekkie zaczerwienienie, przypominające lekkie oparzenie, które następnie przekształciło się w niewielką ranę. Naukowiec całkiem słusznie przypisał to zjawisko działaniu promieni radioaktywnych. Nawiasem mówiąc, wrzód goił się bardzo powoli i całkowicie wygoił się dopiero po wielu miesiącach. To właśnie wtedy, prawie pięćdziesiąt lat przed Hiroszimą i Nagasaki, radioaktywne atomy ostrzegały ludzi przed niebezpieczeństwem.
Z czego to się składa?
Okazało się, że głównym zagrożeniem nie są same substancje, ale promieniowanie, które emitują w procesie przemiany radioaktywnej. Wszystkie trzy rodzaje promieni w takim czy innym stopniu mogą oddziaływać z różnymi substancjami, zarówno natury nieorganicznej, jak i organicznej, w tym „materiałem”, z którego zbudowane są komórki żywego organizmu. I chociaż wszystkie trzy rodzaje promieniowania znacznie się od siebie różnią, w pierwszym przybliżeniu ich wpływ na żywe tkanki można uznać w pewnym stopniu za taki sam.
Ale tutaj oczywiście są pewne osobliwości. Ponieważ promieniowanie alfa to strumień dość ciężkich (w porównaniu do cząstek beta) jąder atomu helu, jądra te, przechodząc przez substancję, powodują największe zakłócenia w cząsteczkach napotkanych na ich drodze. W tym sensie promienie gamma są najbezpieczniejsze - najmniej oddziałują z substancją, przez którą przechodzą. Cząsteczki beta zajmują pod tym względem pozycję pośrednią. Zatem promienie alfa są najbardziej niebezpieczne. Ale jest druga strona problemu. Faktem jest, że cząstki alfa ze względu na swoją masywność i silne oddziaływanie z materią mają bardzo mały tzw. „Zasięg”, czyli drogę, którą przechodzą w danym materiale. Nawet cienki kawałek papieru jest dla nich barierą nie do pokonania. W szczególności stwierdzono, że promienie alfa wnikają w ludzką skórę na głębokość zaledwie kilku mikronów. Oczywiście nie mogą prowadzić do głębokich uszkodzeń narządów wewnętrznych podczas napromieniania zewnętrznego. Jednocześnie promienie gamma, choć znacznie mniej oddziałują z materią, ale ich zdolność penetracji jest na tyle duża, że organizm ludzki praktycznie nie może stanowić dla nich namacalnej bariery. Nie bez powodu reaktory jądrowe otoczone są grubymi betonowymi ścianami - przede wszystkim są to swego rodzaju „pułapki” na promienie gamma, które pojawiają się podczas pracy reaktora.Ponieważ droga promieni gamma w ludzkim ciele jest wiele tysięcy razy dłuższa niż droga cząstek alfa, naturalne jest, że mogą one prowadzić do zniszczenia wielu struktur chemicznych i biologicznych „napotykanych” po drodze. Dlatego w przypadku wystawienia na działanie zewnętrznych substancji radioaktywnych uważa się, że promienie gamma stanowią największe zagrożenie. To prawda, że obraz zmienia się znacznie, jeśli substancja radioaktywna dostanie się do organizmu. Wtedy najbardziej niebezpieczne są promienie alfa, które będą intensywnie oddziaływać z komórkami tkanek wewnętrznych.
Główne niebezpieczeństwo, jak wspomniano powyżej, polega na zniszczeniu niektórych cząsteczek ciała podczas interakcji z promieniowaniem. Na przykład cząsteczki wody ulegają zwiększonej dysocjacji na naładowane jony wodoru i hydroksylowe. Ale być może znacznie gorzej jest, gdy zamiast dysocjacji cząsteczka „rozszczepia się” na dwie neutralne grupy (tzw. Rodniki), które, choć istnieją w postaci wolnej niezwykle krótko, mają bardzo wysoką reaktywność.
Takim przemianom mogą oczywiście ulegać nie tylko cząsteczki wody, ale także inne związki chemiczne tworzące żywy organizm. Kiedyś uważano nawet, że uszkodzenie ciała spowodowane promieniowaniem zostało spowodowane właśnie przez te fragmenty, z których niektóre są bardzo niebezpieczne. Szybko jednak porzucono tę hipotezę, ponieważ zaprzeczyło jej wyjątkowo niskie stężenie substancji, które mogły się tworzyć. Rzeczywiście, nawet przy intensywnym napromieniowaniu organizmu zawartość takich fragmentów nie powinna przekraczać jednej dziesięciomiliardowej części grama. Obecnie naukowcy są zdania, że prawdopodobnie początkowo utworzone jony i rodniki wchodzą w dalsze interakcje z jeszcze nie zniszczonymi cząsteczkami. Z kolei produkty takich „wtórnych” reakcji wchodzą w interakcję z nowymi cząsteczkami, tak że liczba cząsteczek, które uległy zniszczeniu, rośnie jak lawina, czyli w tym przypadku zachodzi tzw. W rezultacie skład różnych substancji (w szczególności witamin-enzymów) regulujących aktywność organizmu człowieka, a także zmiany szeregu funkcji fizjologicznych i procesów biochemicznych (funkcja krwiotwórcza szpiku kostnego, czynność oddechowa krew itp.) zmieniają się znacznie. W konsekwencji, w zależności od intensywności promieniowania, występuje jedna lub inna postać choroby popromiennej. I choć obecnie opracowano skuteczne metody jej leczenia przy pomocy leków przerywających łańcuchową lawinę przemian, tzw. Inhibitorów, to decydujące znaczenie ma zakaz nie tylko stosowania, ale także testowania broni atomowej i termojądrowej. w zapobieganiu chorobom popromiennym.
Wysoce wskazane jest stosowanie leków radioaktywnych w profilaktyce i leczeniu wielu chorób. Nawet pionierzy badań nad radioaktywnością - Pierre i Marie Curie stosowali preparaty radu jako rodzaj preparatów leczniczych. Obecnie izotopy radioaktywne są szeroko stosowane w leczeniu różnego rodzaju nowotworów złośliwych. Ale być może najbardziej znanym zastosowaniem substancji radioaktywnych do utrzymania witalności człowieka, zapobiegania wielu chorobom jest stosowanie tak zwanych kąpieli radonowych.
Faktem jest, że rad podczas rozpadu radioaktywnego zamienia się w radioaktywny pierwiastek gazowy - radon. Woda nasycona takim radioaktywnym gazem to kąpiel radonowa. I choć obecnie w wielu klinikach przygotowywane są sztuczne kąpiele radonowe, to najbardziej znanym naturalnym „złożem” wód radonowych w naszym Związku Radzieckim są źródła kaukaskie w okolicach Cchaltubo. Terapeuci badają je od dawna.Stwierdzono, że wpływ kąpieli radonowych jest w dużej mierze spowodowany obecnością radonu, w szczególności promieniowania alfa, które pojawia się podczas rozpadu radioaktywnego radonu. To właśnie działanie znikomych dawek napromieniowania cząstkami alfa wyjaśnia właściwości lecznicze kąpieli radonowych.
Jak się okazało, w trakcie zażywania kąpieli radonowych organizm narażony jest na promieniowanie nie tylko z zewnątrz, ale także od wewnątrz. Ponieważ radon jest gazem, łatwo przenika do organizmu ludzkiego, a także przez skórę bezpośrednio do krwi. Tak więc podczas kąpieli radonowych dochodzi do jednolitego i powszechnego niewielkiego napromieniowania organizmu cząsteczkami alfa. Jednocześnie okazało się, że tylko około 1% radonu rozpuszczonego w wodzie ma działanie lecznicze. Ponadto działanie to jest bardzo ograniczone w czasie. Ponieważ radon jest w stanie gazowym, po kąpieli w ciągu 1–2 godzin jest prawie całkowicie usuwany z organizmu. W tym czasie tylko około pół procent radonu ma czas na rozpad. Zatem, jak widać, ekspozycja ciała podczas kąpieli jest nie tylko bardzo krótka, ale i nieistotna. Jednak to właśnie te minimalne dawki promieniowania są lecznicze. Stwierdzono, że kąpiele radonowe w niewielkim stopniu wpływają na zwężenie naczyń krwionośnych skóry i skurcze serca. Jednocześnie następuje niewielki spadek ciśnienia krwi, a także wzrost tempa metabolizmu. Ponadto zwiększają się funkcje narządów krwiotwórczych. Kąpiele radonowe prowadzą do nasilenia procesów oksydacyjnych w organizmie, które przyczyniają się do jego żywotnej aktywności. Kąpiele radonowe mają szczególnie wyraźny wpływ na układ nerwowy. W szczególności nasilają się hamujące procesy kory mózgowej, co z kolei przyczynia się do poprawy snu. Zauważono również, że kąpiele radonowe mają (choć niewielkie) działanie przeciwbólowe i przeciwzapalne. Stwierdzono, że w niektórych przypadkach takie kąpiele eliminują przewlekłe procesy zapalne w niektórych narządach ludzkiego ciała (stawach i kościach).
Ostatnio tak zwane atomy znakowane stały się szeroko rozpowszechnione w praktyce medycznej i biochemicznej. Są to atomy zwykłych pierwiastków chemicznych, tylko radioaktywnych. (Chemicy często nazywają je izotopami radioaktywnymi).
Ogromne możliwości dawały naukowcom izotopy promieniotwórcze podczas badań nad metabolizmem (zarówno w organizmach roślinnych, jak i zwierzęcych). Na przykład stwierdzono, że białko jaja kurzego powstaje (jest syntetyzowane) z pożywienia, którym karmiono kurczaki na około miesiąc przed złożeniem jaj. W tym samym czasie do wytworzenia skorupki jaja wykorzystuje się wapń, który dzień wcześniej podano ptakowi doświadczalnemu. Metoda wskaźników radioaktywnych (lub znakowanych atomów) pozwoliła naukowcom odkryć fakt bardzo wysokiego tempa przejścia metabolizmu między organizmem żywym a środowiskiem. Na przykład wcześniej uważano, że ogólnie przyjęto, że tkanki są odnawiane po dość długich okresach czasu, liczonych w latach. Jednak w rzeczywistości okazało się, że prawie całkowita wymiana wszystkich starych tłuszczów ustrojowych na nowe w organizmie człowieka zajmuje zaledwie dwa tygodnie. Zastosowanie znakowanego wodoru (atomów trytu) jednoznacznie wykazało, że organizmy zwierzęce są zdolne do wchłaniania sody nie tylko przez przewód pokarmowy, ale także bezpośrednio przez skórę.
Ciekawe wyniki uzyskali naukowcy wykorzystujący radioaktywne izotopy żelaza. Tak więc na przykład udało się prześledzić zachowanie w organizmie krwi „własnej” i przetoczonej (dawcy), na podstawie czego znacznie udoskonalono metody jej przechowywania i utrwalania.
Wiadomo, że skład czerwonych krwinek (erytrocytów) krwi obejmuje hemoglobinę - złożoną substancję zawierającą żelazo. Okazało się, że jeśli zwierzę zostanie wstrzyknięte radioaktywnym izotopem żelaza, to nie tylko nie dostanie się on do krwi, ale w ogóle nie zostanie wchłonięte.Nawet jeśli liczba erytrocytów we krwi zwierzęcia w taki czy inny sposób zostanie zmniejszona, na pierwszym etapie żelazo nadal nie jest wchłaniane. I tylko wtedy, gdy liczba erytrocytów kosztem starych zapasów żelaza osiągnie normę, następuje zwiększona asymilacja radioaktywnego żelaza. Żelazo odkłada się w organizmie „w rezerwie” w postaci złożonego związku ferrytyny, który powstaje podczas interakcji z białkami. I tylko z tego „magazynu” organizm pobiera żelazo do syntezy hemoglobina.
Do wczesnej diagnostyki chorób stosowano wiele izotopów promieniotwórczych. Na przykład stwierdzono, że w przypadku awarii Tarczyca ilość jodu w nim gwałtownie spada. Dlatego jod wprowadzony do organizmu w takiej czy innej formie jest przez niego dość szybko gromadzony. Jednak nie można przeanalizować jodu tarczycy żywej osoby. Tutaj znowu z pomocą przyszły oznaczone atomy, w szczególności radioaktywny izotop jodu. Wprowadzając do organizmu, a następnie obserwując drogi jego przejścia i miejsca kumulacji, lekarze opracowali metodę określania początkowych stadiów choroby Gravesa-Basedowa.
Vlasov L.G. - Natura leczy
|
