- •В.О. Кіцно, с.В. Поліщук, і.М. Гудков основи радіобіології та радіоекології
- •1. Теми самостійних занять 10
- •Тема 1. Норми радіаційної безпеки 10
- •1.1. Принципи нормування радіаційного впливу 10
- •Тема 2. Основні санітарні правила протирадіаційного захисту 26
- •Тема 3. Історія розвитку радіобіології та радіоекології 40
- •Тема 4. Фізичні основи радіобіології 46
- •Тема 5. Біологічна дія іонізуючих випромінень 82
- •Тема 6. Радіоекологія 121
- •Тема 7. Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях
- •Тема 8. Використання іонізуючих випромінень в сільському господарстві
- •1. Теми самостійних занять Тема 1. Норми радіаційної безпеки
- •1.1. Принципи нормування радіаційного впливу
- •1.2. Основні положення “Норм радіаційної безпеки України” (нрбу-97)
- •1.3. Основні регламентні величини
- •1.3.1. Радіаційно-гігієнічні регламенти першої групи – контроль за практичною діяльністю
- •1.3.2. Радіаційно-гігієнічні регламенти другої групи - медичне опромінення населення
- •1.3.3. Радіаційно-гігієнічні регламенти третьої групи - втручання в умовах радіаційної аварії
- •1.3.4. Радіаційно-гігієнічні регламенти четвертої групи – зменшення доз хронічного опромінення населення
- •Тема 2. Основні санітарні правила протирадіаційного захисту
- •2.1. Загальні положення “Основних санітарних правил протирадіаційного захисту України” (оспу-2001)
- •2.2.Типи джерел випромінення
- •2.3. Групи радіотоксичності
- •2.4. Основні принципи захисту від закритих джерел іонізуючих випромінень
- •2.5. Вимоги до влаштування, обладнання та організації праці у радіологічній лабораторії при роботі з відкритими джерелами іонізуючих випромінень
- •2.5.1. Влаштування лабораторій
- •2.5.2. Поводження з радіоактивними відходами
- •2.5.3. Дезактивація робочих приміщень та устаткування лабораторії
- •2.5.4. Засоби індивідуального захисту та особистої гігієни при роботі з радіоактивними речовинами
- •Тема 3. Історія розвитку радіобіології та радіоекології
- •3.1. Визначення наук
- •3.2. Історія розвитку радіобіології та радіоекології
- •Тема 4. Фізичні основи радіобілогії
- •4.1. Типи ядерних перетворень. Радіоактивність, одиниці її вимірювання
- •4.3. Види доз іонізуючих випромінень, одиниці їх вимірювання, порядок розрахунку і застосування
- •4.4. Основні методи виявлення іонізуючих випромінень
- •4.5. Методи радіометрії
- •4) Визначення сумарної β-активності по зольному залишку.
- •4.6. Призначення, класифікація, принцип будови дозиметричних приладів
- •Блок підсилення та перетворення
- •Блок живлення
- •4.7. Прилади індивідуального дозиметричного контролю
- •4.7.2. Прилади, що працюють на базі сцинтиляційного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.7.3. Прилади, що працюють на базі фотографічного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.7.4. Прилади, що працюють на основі люмінесцентного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.8. Прилади загального дозиметричного контролю
- •Тема 5. Біологічна дія іонізуючих випромінень
- •5.1. Загальні уявлення про природу дії іонізуючих випромінень на живий організм
- •5.2. Радіобіологічні ефекти
- •5.2.1. Радіаційна стимуляція
- •5.2.2. Морфологічні зміни
- •5.2.3. Променева хвороба
- •5.2.4. Прискорення старіння і скорочення тривалості життя
- •5.2.5. Загибель
- •5.2.6. Генетичні зміни
- •5.2.7. Близькі і віддалені наслідки радіаційного ураження
- •5.3. Радіочутливість організмів
- •5.3.1. Радіочутливість рослин
- •5.3.2. Радіочутливість тварин
- •5.3.3. Радіочутливість риб
- •5.3.4. Радіочутливість амфібій і рептилій
- •5.3.5. Радіочутливість бактерій і вірусів
- •5.3.6. Радіочутливість рослинних угруповань
- •5.3.7. Особливості дії малих доз іонізуючих випромінень на живі організми
- •5.3.8. Критичні органи
- •5.4. Модифікація радіаційного ураження організму
- •5.4.1. Протипроменевий біологічний захист
- •5.4.2. Радіосенсибілізація
- •5.4.3. Післярадіаційне відновлення організму
- •Тема 6. Радіоекологія
- •6.1. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів навколишнього середовища
- •6.1.1. Природні джерела
- •6.1.2. Джерела штучних радіонуклідів
- •6.2. Міграція радіонуклідів у навколишньому середовищі
- •6.3. Особливості надходження радіонуклідів у водні екосистеми
- •6.4. Розподіл радіонуклідів у морській екосистемі
- •Радіонукліди
- •6.5. Міграція радіонуклідів у прісноводних екосистемах
- •6.6. Загальні властивості прісноводних екосистем
- •6.7. Розподіл радіонуклідів серед компонентів прісноводних водоймищ
- •6.8. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та
- •6.8.1. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини
- •6.8.2. Надходження радіонуклідів у рослини з ґрунту
- •6.8.3. Надходження радіонуклідів у організм сільськогосподарських тварин
- •6.9. Накопичення радіонуклідів гідробіонтами
- •6.10. Прогнозування надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та організм тварин
- •6.11. Особливості ураження організму інкорпорованими радіоактивними речовинами
- •Тема 7. Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях
- •7.1. Основні принципи організації ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територіях
- •7.2. Зниження надходження радіонуклідів у продукцію сільського господарства
- •7.2.1. Засоби зниження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини
- •7.2.2. Засоби зниження надходження радіонуклідів в організм сільськогосподарських тварин
- •7.3. Ведення особистого підсобного господарства в районах радіоактивного забруднення
- •7.4. Очищення продукції сільського господарства від радіонуклідів технологічною переробкою
- •7.4.1. Очищення продукції рослинництва
- •7.4.2. Очищення продукції тваринництва
- •Тема 8. Використання іонізуючих випромінень в сільському господарстві
- •8.1. Радіаційна техніка в сільському господарстві
- •8.2. Радіаційно-біологічні технології в рослинництві
- •8.2.1. Передпосівне опромінення насіння сільськогосподарських культур для прискорення проростання, розвитку та підвищення продуктивності рослин
- •8.2.2. Передсадивне опромінення органів вегетативного розмноження та розсади дня прискорення розвитку і підвищення продуктивності рослин
- •8.2.3. Опромінення насіння і рослин з метою одержання нових сортів
- •8.2.4. Радіаційна біотехнологія подолання несумісності тканин і стимуляція зрощення при вегетативних щепленнях рослин
- •8.2.5. Радіаційна біотехнологія запобігання проростанню бульб, коренеплодів і цибулин при зберіганні
- •8.2.6. Використання іонізуючих випромінень для подовження строків зберігання ягід, фруктів та овочів
- •8.2.7. Радіаційна консервація продукції рослинництва і плодівництва
- •8.2.8. Радіаційні способи боротьби з комахами - шкідниками сільськогосподарських рослин
- •8.3. Радіаційно-біологічні технології в тваринництві
- •8.3.1. Радіаційне консервування кормів і поліпшення їх якості
- •8.3.2. Радіаційна біотехнологія подовження строків зберігання м'яса і м'ясних продуктів
- •8.3.3. Радіаційне знезараження деяких видів продукції тваринництва
- •8.3.4. Радіаційне знезараження стічних вод тваринницьких комплексів
- •8.3.5. Метод ізотопних індикаторів у дослідженнях в галузі сільськогосподарської біології. Радіоавтографія. Особливості використання стабільних ізотопів
- •Тема 9. Відбір і підготовка проб води, ґрунту, рослин, продуктів харчування рослинного і тваринного походження для радіометрії
- •9.1. Відбір проб води і інших рідин
- •9.2. Відбір проб грунту
- •9.3. Відбір проб рослин
- •9.4. Відбір проб зерна
- •9.5. Відбір проб коренебульбоплодів
- •9.6. Відбір проб трави і зеленої маси сільськогосподарських культур
- •9.7. Відбір проб грубих кормів (сіно, солома)
- •9.8. Відбір проб молока і молочних продуктів
- •9.9. Відбір проб м'яса і субпродуктів
- •9.10. Відбір проб риби
- •9.11. Відбір проб яєць
- •9.12. Відбір проб натурального меду
- •9.13. Підготовка проб до радіометрії
- •2. Лабораторні роботи
- •4. Розрахувати об’ємну і питому активність за формулою:
- •5. Встановити коефіцієнт нормування, рекомендований заводом-
- •6. Кодовий перемикач “фон” необхідно перевести в нульову позицію.
- •2. Визначаємо вміст 137Cs на 1 м2, якщо товщина забрудненого шару
- •3. Ситуаційні задачі з прогнозування забруднення продукції рослинництва, тваринництва та лісокористування
- •3.1. Прогнозування забруднення продукції рослинництва
- •2. Знаходимо вміст 137Cs на 1 м2, для чого забруднення 1 кг множимо на визначену
- •5. Визначаємо забруднення зерна вівса, для чого отримане забруднення території
- •14. Визначаємо необхідну кількість внесення калійних добрив по діючій речовині:
- •3.2. Прогнозування вмісту радіонуклідів в продукції тваринництва
- •3.3. Прогнозування можливого радіонуклідного забруднення продукції лісового господарства
- •3.4. Розрахунок і оцінка еквівалентної дози опромінення внаслідок надходження радіонуклідів в організм
- •5. Орієнтовні контрольні запитання з підготовки до вирішення тестових завдань
- •Рекомендована література
5.2.2. Морфологічні зміни
Морфологічні зміни - це зміни зовнішнього вигляду організму, окремих
його органів, анатомічної структури, ознак, що відрізняють його від батьківських форм. Ці ознаки не спадкові, а відхилення від норми, потворства, химерність й існують лише в поколінні опромінених організмів.
Особливо характерні вони для листя: збільшення або зменшення розмірів і кількості, зміна форми, скручуваність, зморшкуватість, порушення жилкування, асиметричність, потовщення, зрощення листкових пластинок та розсічення листка на частини, зміна кольору, мозаїчність, утворення пухлин,
некротичних плям, втрата листкової пластинки та ін. Багато з цих ознак можуть виникати і стеблі, корінні, квітках, плодах, насінні, хоча у них через
специфіку будови можуть з'являтися й зовсім нові зміни: у стебла - порушення філотаксису (порядку розміщення листків), поява аеральних (повітряних) коренів; у кореня - загибель головного кореня, опушування зони росту, відсутність бічних коренів; у квітів - зменшення або збільшення
кількості квіток у суцвітті та ін.
Найрізноманітніші морфологічні зміни рослин спостерігалися в зоні аварії на Чорнобильській АЕС у 1986 р. У 1987 р. і в наступні роки вони залишились переважно у хвойних рослин, що змінюють хвою раз на кілька років, а також на багаторічних органах, передусім на гілках.
У тварин цей тип радіобіологічних ефектів можна виділити не завжди, хоч різні зміни в окремих органах і тканинах тваринного організму в різні
строки після опромінення описано досить змістовно. При опроміненні тварин у стадії ембріогенезу (розвитку зародка) можливі порушення росту кісток, пропорцій розвитку окремих органів, порушення росту і розвитку в цілому, що призводить до виникнення різних потворств.
При опроміненні дорослих особин ушкоджуються клітини тканин, що перебувають у стані поділу. Саме в цих місцях виникають морфологічні
зміни: кольору шкіри й волосяного покриву, випадання волосся, припинення росту рогових утворень та їх відшаровування, катаракта (помутніння кришталика ока), зміни розмірів і форм окремих органів, різні ступені
дистрофії. Опромінення тварин може зумовити найрізноманітніші виразки на поверхні тіла або у внутрішніх органах з наступним утворенням на їхньому
місці рубців. До цього типу ефектів опромінення відноситься виникнення під дією радіації пухлин на різних органах.
5.2.3. Променева хвороба
Променева, або радіаційна, хвороба - це захворювання, що виникає при
дії іонізуючих випромінень на живий організм і характеризується конкретним комплексом ознак свого прояву. Розрізняють гостру й хронічну
форми променевої хвороби.
Гостра променева хвороба виникає звичайно при одноразовому загальному опроміненні. За тяжкістю захворювання розрізняють чотири її ступені: перша - легка, у свиней виникає при дозах опромінення 1-2 Гр; друга
- середньої тяжкості, при дозах 2-4 Гр; третя - тяжка, розвивається при дозах
4-6 Гр, і четверта - дуже тяжка, спостерігається при дозах, вищих за 6 Гр. Для більш радіочутливих видів тварин, наприклад для великої рогатої худоби, ці
форми променевої хвороби спостерігаються в діапазоні доз, що зміщений у
бік менших величин - 0,5-5 Гр; для більш радіостійких, наприклад кролів, навпаки - у бік більших величин – 6-12 Гр.
У розвитку гострої форми променевої хвороби виділяють 4 періоди, або фази. Перший - період первинних реакцій - може спостерігатись вже через кілька годин після опромінення і триває протягом 3-4 діб. Характерними його
ознаками є збудження, яке змінюється пригніченням та слабкістю. Погіршується апетит тварин, порушується ритм роботи серця, виникають
задихання, понос, блювання, може підвищитись температура тіла. У крові вже в першу добу після опромінення спостерігається нейтрофільний лейкоцитоз, абсолютна та відносна лімфопенія, збільшення кількості ретикулоцитів. На кінець періоду у стані тварини відмічаються суб'єктивні
поліпшення.
Другий період - латентний (прихований), фаза удаваного клінічного благополуччя залежно від тяжкості хвороби триває від кількох діб до 2 тижнів і більше. Чим вища одержана доза або чим тяжча форма променевої хвороби, тим він коротший. При дуже тяжких формах променевої хвороби цього періоду може зовсім не бути.
Стан тварин у цей період розвитку хвороби може здаватися задовільним. Однак в крові виявляються чітка лімфопенія, тромбоцитопенія,
зниження кількості нейтрофілів та ретикулоцитів. У кістковому мозку
яскраво виражена аплазія. В кінці періоду можуть спостерігатись крововиливи на слизових оболонках, порушення функцій травного каналу, бронхіт, пневмонія, випадання шерсті. Але в кістковому мозку в другій половині періоду при легкій та середній формах хвороби з'являються ознаки
регенерації.
Третій період - розпал хвороби - період виявлених клінічних ознак гострої променевої хвороби залежно від її ступеня виявляється через 1-4 тижні. Знову виникає задихання, погіршується функціонування серцево- судинної системи, органів травлення, спостерігається втрата апетиту, понос,
дистрофійні процеси в слизовій оболонці рота, зменшення маси тіла, може виникнути короткочасна лихоманка, що періодично повторюється, підвищується температура тіла. Характерною ознакою цього періоду є геморагічний синдром - крововиливи під шкіру, на слизових оболонках, у травному каналі, у мозку, серці, легенях та інших органах.
Залежно від одержаної дози та індивідуальної чутливості тварин до опромінення третій період триває від 1 до 3-4 тижнів. Наприкінці його
розвивається прогресуюча анемія. При опроміненні в напівлетальних дозах у половини тварин в кістковому мозку та лімфатичних вузлах спостерігається явище повної аплазії, що призводить до загибелі. У другої половини в цих органах відмічаються ознаки регенерації та перехід хвороби через 1-1,5
місяця в четвертий період.
Четвертий - період відновлення, при легкому ступені гострої променевої хвороби проходить досить швидко і повною мірою. Він
характеризується поліпшенням загального стану тварин, відновленням
апетиту, нормалізацією температури. Зникає кровоточивість, слабнуть диспептичні явища, поступово відновлюються показники крові.
При середній тяжкості хвороби період відновлення триває 2-2,5 місяця і в цілому видужання завершується за 3-6 місяців.
При тяжкій формі хвороби період відновлення може затягнутись на 7-9
місяців. Але повністю тварина не видужує: відмічаються зниження імунітету, послаблення відтворної здатності, можливе скорочення тривалості життя. Нерідко гостра форма променевої хвороби переходить в хронічну.
Дуже тяжкий ступінь гострої променевої хвороби у великих сільськогосподарських тварин триває від кількох днів до кількох тижнів і завершується загибеллю їх у першому або третьому періоді. При опроміненні
в дозах, що перевищують летальні, загибель може настати вже через 2-4 доби. При дозах, вищих за летальні в 1,5-2 рази, загибель можлива під час опромінення або в найближчі години після нього - так звана «смерть під променем». Причиною загибелі тварин є киснева недостатність, що розвивається внаслідок зменшення кількості гемоглобіну в крові та розвитку
токсемії, набряку легенів.
При середньому і тяжкому ступенях гострої променевої хвороби тварини гинуть, як правило, у третьому періоді. Основною причиною цього
звичайно є описані вище геморагічні, явища, дистрофічні процеси.
Хронічна променева хвороба - форма радіаційного ураження, що розвивається внаслідок тривалого опромінення організму малими дозами загального опромінення або від радіоактивних речовин, що потрапили всередину.
Виділяють три форми хронічної променевої хвороби: легку, середню і тяжку та періодичність протікання, як і при гострій формі. Легка форма хронічної променевої хвороби зумовлена опроміненням у порівняно
невеликих дозах і протягом короткого періоду, характеризується звичайно
функціональними порушеннями переважно нервово-рефлекторного характеру. Після припинення опромінення ці зміни можуть швидко зникнути.
Для середньої форми хвороби характерними є порушення регуляторних систем, функціональна недостатність органів травлення, нервової, серцево- судинної систем і особливо крові. Але після припинення опромінення також настає відновлення, що характеризується репаративними процесами у найбільш радіовразливих тканинах, а також нормалізацією функціональних
порушень, іноді з тим чи іншим ступенем їх недостатності. Тяжка форма хронічної променевої хвороби, що спостерігається при тривалому опроміненні, характеризується глибокими морфологічними порушеннями деструктивного порядку в органах кровотворення, травному каналі, нервовій
та інших системах. Вона супроводжується поступовим ослабленням діяльності серця, порушенням функцій залоз внутрішньої секреції,
виснаженням, зниженням стійкості проти інфекційних хвороб.
При лікуванні променевої хвороби тварин треба орієнтуватись на одержану твариною дозу опромінення і ступінь променевої хвороби. Якщо прогнозується тяжкий ступінь гострої променевої хвороби, то лікувати таку тварину з точки зору економіки недоцільно.
На початку розвитку хвороби рекомендується провести переливання крові, внутрішньовенне введення 25-40% розчину глюкози з аскорбіновою
кислотою (вітаміном С) та ціанкобаламідом (вітаміном В12), надалі активно застосовувати для лікування антибіотики, транквілізатори, глобуліни сироватки крові, нуклеїново-кислий натрій, різні антигеморагічні засоби. При надходженні великої кількості радіоактивних речовин через травний канал слід застосовувати адсорбенти - водну суміш кісткового борошна, цеолітів, при надходженні через легені - відхаркувальні засоби.
Головна мета лікування - запобігти патологіям та усунути їх в органах кровотворення, травному каналі, легенях, відтворювальній та нервово- ендокринній системах.
Променева хвороба рослин також характеризується комплексом неспецифічних ознак. Першою ознакою є гальмування росту рослини або
окремих її органів під дією випромінення. Але це вже вторинна реакція рослини на опромінення. Воно є наслідком порушення обміну речовин в
результаті ушкодження ферментативних систем, порушення регуляторних зв'язків, що визначають підпорядкованість функцій окремих органів.
У радіочутливих рослин родини бобових (кінських бобів, гороху, квасолі) такі зміни можна виявити вже через кілька годин після опромінення дозами 1-3 Гр. Зміни швидкості поділу клітин виявляються не раніш ніж через 12-24 год., а помітне гальмування росту - ще пізніше.
При дозах, близьких до напівлетальних (для названих культур 4-12 Гр), ці процеси реєструються значно швидше і в частини рослин вже через добу можна спостерігати практично повне припинення поділу клітин та ростових
процесів. Однак протягом ще тривалого періоду можуть підтримуватись процеси фотосинтезу, дихання, мінерального та водного обміну.
При променевій хворобі підвищується сприйнятливість рослин до інфекційних хвороб, знижується їх стійкість до несприятливих факторів, зменшується потреба в поживних речовинах, послаблюються відтворювальна здатність і продуктивність.