GİRİİŞ

Çekirdeklerin radyoaktif bozunması sırasında b-, c- ve g- ışınları yayılır. iyonlaşma yeteneği. Işınlanmış ortam, emilen ışınlar tarafından kısmen iyonize edilir. Bu ışınlar ışınlanmış maddenin atomlarıyla etkileşime girer, bu da atomların uyarılmasına ve bireysel elektronların elektron kabuklarından fırlamasına yol açar. Sonuç olarak atom pozitif yüklü bir iyona dönüşür. (birincil iyonizasyon). Devrilen elektronlar da yaklaşan atomlarla etkileşime girerek ikincil iyonizasyon. Tüm enerjilerini harcayan elektronlar nötr atomlara "yapışır" ve negatif yüklü iyonlar oluşturur. Birim yol uzunluğu başına iyonlaştırıcı ışınlar tarafından bir maddede oluşturulan iyon çiftlerinin sayısına denir. spesifik iyonizasyon, ve iyonlaştırıcı parçacığın oluşum yerinden hareket enerjisinin kaybolduğu yere kadar kat ettiği mesafeye denir koşu mesafesi.

Farklı ışınların iyonlaşma yeteneği aynı değildir. Alfa ışınları için en yüksektir. Beta ışınları maddenin daha az iyonlaşmasına neden olur. Gama ışınları en düşük iyonlaşma yeteneğine sahiptir. Nüfuz etme yeteneği gama ışınları için en yüksek, alfa ışınları için ise en düşüktür.

Tüm maddeler ışınları eşit şekilde absorbe etmez. Kurşun, beton ve su, çoğunlukla iyonlaştırıcı radyasyona karşı korunmak için kullanılan yüksek emme kapasitesine sahiptir.

Bitkilerin ışınlamaya tepkisini belirleyen faktörler

Dokulara ve bir bütün olarak bitki organizmasına verilen hasarın derecesi, üç ana gruba ayrılabilecek birçok faktöre bağlıdır: genetik, fizyolojik ve çevresel koşullar. Genetik faktörler, esas olarak sitogenetik göstergeler (çekirdek boyutu, kromozomlar ve DNA miktarı) tarafından belirlenen bir bitki organizmasının türlerini ve çeşit özelliklerini içerir. Sitogenetik özellikler - çekirdeklerin boyutu, kromozomların sayısı ve yapısı - hücre çekirdeklerinin hacmine yakından bağlı olan bitkilerin radyo direncini belirler. Fizyolojik faktörler, ışınlamanın başlangıcında bitki gelişiminin aşamalarını ve aşamalarını, bitki organizmasının büyüme hızını ve metabolizmasını içerir. Çevresel faktörler arasında ışınlama dönemindeki hava ve iklim koşulları, bitkilerin mineral beslenme koşulları vb. yer alır.

Hücre çekirdeğinin hacmi, içindeki DNA içeriğini yansıtır ve bitkilerin radyasyona duyarlılığı ile hücrelerinin çekirdeğindeki DNA miktarı arasında bir ilişki vardır. Çekirdeğin içindeki iyonlaşma sayısı hacmiyle orantılı olduğundan çekirdeğin hacmi ne kadar büyük olursa birim doz başına o kadar fazla kromozom hasarı meydana gelecektir. Ancak öldürücü doz ile nükleer hacim arasında ters orantılı bir ilişki yoktur. Bunun nedeni farklı türlerin bitki hücrelerindeki kromozomların sayı ve yapılarının aynı olmamasıdır. Bu nedenle, radyosensitivitenin daha doğru bir göstergesi, kromozom başına nükleer hacimdir, yani interfazdaki nükleer hacmin somatik hücrelerdeki kromozom sayısına oranıdır (kısaca kromozom hacmi olarak adlandırılır). Logaritmik ölçekte bu bağımlılık, eğimi 1'e eşit olan düz bir çizgi olarak ifade edilir, yani bu özellikler arasında doğrusal bir ilişki vardır (Şekil).

Kronik ışınlama altında çeşitli bitkilerin radyo duyarlılığı (A. Sparrow'a göre)

Odunsu (a) ve otsu (b) bitkilerin radyo-duyarlılığının fazlar arası kromozomların hacmine bağımlılığı (Sparrow'a göre, 1965): 1-akut ışınlama (R'ye maruz kalma); 2--kronik radyasyon (R/gün cinsinden maruz kalma)

Bundan, iki miktarın (belirli bir radyasyon hasarı derecesi için doz (veya doz hızı) ve kromozomun hacmi) çarpımının sabit bir değer olduğu, yani her kromozomda sabit bir ortalama iyonizasyon sayısı olduğu sonucu çıkar. Hücrenin genetik materyalinin zarar görmesi ihtimali de aynı şekilde ortaya çıkıyor. Bu, bitki hücrelerine verilen radyasyon hasarı için, önemli olanın spesifik emilen dozun değeri (örneğin, 1 g doku başına) değil, nükleer aparat tarafından emilen radyasyon enerjisi miktarı olduğu anlamına gelir. İzo-etkili dozların kromozomal aparatın boyutuyla ters orantılı olması, belirli bir etkiyi oluşturmak için gerekli maruz kalmalar sırasında kromozomlar tarafından adsorbe edilen ortalama enerji miktarının her bitki grubu içinde, yani ağaçlar ve çimenler için yaklaşık olarak sabit olduğu anlamına gelir. İzoetkili doz-- aynı (benzer) etkiye sahip bir doz.

Bitkilerin ışınlamaya karşı direnci aynı zamanda bitki organizmalarının ploidi derecesinden de etkilenir. Diploid türler daha hassastır. Poliploid türlere zarar veren dozlar daha yüksektir. Poliploid türler, fazla miktarda DNA'ya sahip oldukları için radyasyon hasarına ve diğer olumsuz faktörlere karşı dirençlidirler.

Fizyolojik faktörlerden bitkilerin radyo-duyarlılığı, büyüme hızından, yani hücre bölünme hızından etkilenir. Akut ışınlama sırasında, radyo-duyarlılığın bölünme hızına bağımlılığı Bergonier-Tribondo yasasına uyar: bitkiler en yoğun büyüme aşamasında daha fazla radyo-duyarlılığa sahiptir; yavaş büyüyen bitkiler veya bunların bireysel dokuları, radyasyona karşı duyarlı bitki veya dokulardan daha dirençlidir. hızlandırılmış büyüme. Kronik ışınlamada ters bir ilişki ortaya çıkar: Büyüme hızı ne kadar yüksek olursa bitkiler o kadar az engellenir. Bunun nedeni hücre bölünmesinin yoğunluğudur. Hızla bölünen hücreler, hücre döngüsünün bir işlemi sırasında daha küçük bir doz biriktirir ve dolayısıyla daha az hasar görür. Bu tür hücreler, önemli bir işlev bozukluğu olmaksızın radyasyona daha fazla dayanabilirler. Bu nedenle, ölümcül olmayan dozlarda ışınlandığında, mitoz veya mayoz bölünme süresini artıran herhangi bir faktör, radyasyon hasarını arttırarak, radyasyonun neden olduğu kromozomal yeniden düzenlemelerin sıklığında bir artışa ve büyüme hızının daha güçlü bir şekilde engellenmesine neden olmalıdır.

İyonlaştırıcı radyasyonun bitkiler üzerindeki etkisine ilişkin kriter. Radyosensitivite birçok faktör tarafından belirlenen karmaşık, karmaşık bir olgu olduğundan, bitkilerin radyosensitivite derecesinin değerlendirildiği değerlendirme yöntemleri ve kriterleri üzerinde durmalıyız. Tipik olarak şu kriterler kullanılır: hücre bölünmesi sırasında mitotik aktivitenin baskılanması, ilk mitozdaki hasarlı hücrelerin yüzdesi, hücre başına kromozomal anormalliklerin sayısı, tohum çimlenme yüzdesi, bitki büyümesi ve gelişmesindeki depresyon, radyomorfoz, yüzde Klorofil mutasyonlarının varlığı, bitkinin hayatta kalması ve sonuç olarak bir tohum hasadı. Radyasyona maruz kalma nedeniyle bitki verimliliğindeki azalmanın pratik değerlendirmesi için genellikle son iki kriter kullanılır: bitkinin hayatta kalması ve verimi.

Bitki radyosensitivitesinin hayatta kalma kriterine göre nicel değerlendirmesi, LD 50 (veya LD 50, LD 100) göstergesi ile belirlenir. Bu, ışınlanan tüm bireylerin %50'sinin (veya %70, 100'ünün) öldüğü doz değeridir. LD 50 göstergesi aynı zamanda bitkilere verilen radyasyon hasarının bir sonucu olarak ürün kayıplarını değerlendirmek için de kullanılabilir. Bu durumda bitkilere hangi dozda radyasyon verildiğinde verimlerinin %50 oranında azaldığını gösterir.

Bitkilerin gelişimlerinin farklı dönemlerinde radyo duyarlılığı. Büyüme ve gelişme sürecinde bitkilerin radyosensitiviteleri önemli ölçüde değişir. Bunun nedeni, farklı intogenez dönemlerinde bitkilerin yalnızca morfolojik yapılarında değil, aynı zamanda farklı hücre ve doku kalitesinde ve ayrıca her dönemin karakteristik fizyolojik, biyokimyasal süreçlerinde de farklılık göstermesidir.

Bitkiler, farklı intogenez periyotları sırasında akut olarak ışınlandığında, ışınlamanın başlangıcındaki organogenez aşamasına bağlı olarak farklı tepkiler verirler (Şekil). Radyasyon, bitkilerdeki bu organlara zarar verir ve maruz kalma süresi boyunca oluşan ve meydana gelen süreçlerin yer değiştirmesine neden olur. Radyasyon dozunun büyüklüğüne bağlı olarak bu değişiklikler uyarıcı veya zarar verici olabilir.

Bitkilere verilen radyasyon hasarı bir dereceye kadar vücudun tüm organlarını ve tüm fonksiyonel sistemlerini etkiler. Bitkilerde radyasyon hasarının gelişimini ve sonucunu belirleyen hasarın en hassas “kritik organları” meristematik ve embriyonik dokulardır. Bitkilerin ışınlamaya tepkisinin niteliksel doğası, ana radyasyon dozunun biriktiği dönemde bitkilerin morfofizyolojik durumunun biyolojik özgüllüğüne bağlıdır.

Ontogenez sırasında bitki radyo direncindeki dalgalanmalar (Batygin, Potapova, 1969)

Ana sürgünün zarar görmesi açısından, tüm mahsuller, büyüme mevsiminin ilk döneminde (organogenezin I ve III aşamaları) radyasyonun etkilerine karşı en büyük duyarlılığı gösterir. Bitkilerin bu dönemlerde ışınlanması, büyüme süreçlerini engellemekte ve şekil oluşturma süreçlerini belirleyen fizyolojik fonksiyonların karşılıklı tutarlılığını bozmaktadır. Belirli bir ürün için kritik değerlerini aşan ışınlama dozlarında (LD 70), her durumda tahıl bitkilerinin ana sürgününün ölümü gözlenir.

Bitkiler organogenezin erken aşamalarında (I ve V) ışınlamaya maruz bırakılırsa, uygun mevsim koşulları altında olgunluğa ulaşmayı başaran ve kayıpları bir dereceye kadar telafi eden bir hasat üreten ek sürgünler oluşur. ana çekimin ölümüyle ilişkili. Bitkilerin organogenezin VI aşamasında (polen ana hücrelerinin oluşumu (mayoz) sırasında) ışınlanması, önemli ölçüde kısırlığa ve tahıl verimi kaybına yol açabilir. Bu dönemde kritik bir radyasyon dozu (örneğin buğday, arpa ve bezelye için 3 kR), ana sürgünlerin salkımlarının tamamen kısır olmasına neden olur. Bu bitkilerde nispeten geç gelişen ek kardeşlenme veya dallanma sürgünleri, gelişim döngülerini tamamlamak için zamana sahip değildir ve ana sürgünlerdeki verim kaybını telafi edemezler.

Bitkiler, mononükleer polen tanelerinin oluşumu sırasında organogenezin aynı VI aşamasında ışınlandığında, bitkilerde iyonlaştırıcı radyasyonun etkisine karşı direnç önemli ölçüde artar. Örneğin buğday mayoz döneminde 3 kR dozda ışınlandığında tane verimi neredeyse sıfır olurken, bitkiler mononükleer polen oluşumu sırasında ışınlandığında verimde %50'ye varan azalma gözlenmektedir. Organogenezin sonraki aşamalarında bitkinin radyasyona direnci daha da artar. Bitkilerin çiçeklenme, embriyogenez ve tane dolumu sırasında aynı dozlarda ışınlanması verimliliklerinde gözle görülür bir azalmaya neden olmaz. Sonuç olarak en hassas dönemler, tohumun çimlenmesi ve bitkilerin vejetatif durumdan generatif duruma geçişi yani meyve organlarının oluştuğu dönemdir. Bu dönemler artan metabolik aktivite ve yüksek hücre bölünmesi oranlarıyla karakterize edilir. Bitkiler, olgunlaşma döneminde ve tohumların fizyolojik dinlenme döneminde (tablo) radyasyona karşı en dirençlidir. Tahıl bitkileri, açma, kardeşlenme ve başa çıkma aşamalarında radyasyona daha duyarlıdır.

Sonbahar-kış-ilkbahar döneminde ışınlandığında kışlık mahsullerin hayatta kalma oranı, kışlık mahsullerin belirlenen en erken tarihlerde ekilmesiyle gözle görülür şekilde artar. Bu açıkça, kışa daha güçlü giren, tam kardeşlenme durumunda ışınlanmış bitkilerin radyasyonun etkilerine karşı daha dirençli olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır.

Bitkiler farklı gelişme aşamalarında ışınlandığında, tahıl veriminde benzer bir azalma modeli diğer ürünler için de elde edildi. Tahıl baklagilleri tomurcuklanma döneminde radyosensitiftir. Sebze mahsullerinin (lahana, pancar, havuç) ve patateslerin verimindeki en dramatik azalma, çimlenme döneminde iyonlaştırıcı radyasyona maruz kaldığında gözlemlenir.

Tüm tahıl mahsulleri, önyükleme aşamasında maksimum radyo-duyarlılığa sahiptir. Bitkilerin biyolojik özelliklerine bağlı olarak bazı farklılıklar gözlenmektedir. Böylece yulaf, önyükleme aşamasının sonunda ve salkımların ortaya çıkması döneminde maksimum radyo-duyarlılık sergiler.

Bitki gelişiminin farklı aşamalarında g-ışınları ile bitki ışınlamasına bağlı olarak kışlık tahıl bitkilerinin (buğday, çavdar, arpa) tane verimindeki azalma, ışınlanmayan kontrolün yüzdesi

Dış g-ışınlamanın olumsuz etkisi, kardeşlenme aşamasında ışınlandığında tahıl mahsullerinin verimliliği üzerinde daha az etkiye sahiptir. Bitkiler kısmen zarar gördüğünde, kardeşlenmede artış meydana gelir ve genel olarak verimdeki azalma, ikincil kardeşlenme sürgünlerinin oluşmasıyla telafi edilir. Sütün olgunlaştığı dönemde tahıl mahsullerinin ışınlanması, kulakların kısırlığında gözle görülür bir artışa neden olmaz.

Radyoaktif serpintiden sonra, bir kısmı doğrudan bitkilerin üzerine düşerek yakın gelecekte onları şu ya da bu şekilde etkiliyor ve bir kısmı daha sonra kök sistemine girerek şu ya da bu etkiye neden oluyor. Orman odunsu bitkileri örneğini kullanarak bitkilerin radyasyon hasarına karşı bazı reaksiyonlarını ele alalım.

Böbrekler. Woody bitkilere verilen radyasyon hasarının karakteristik belirtilerinden biri, apikal ve lateral sürgünlerin büyüme tomurcuklarının hasar görmesi ve ölümüdür. Örneğin 20-40 Gy'lik emilen dozda böbreklerin tamamı kurumaz. Bazıları ışınlamadan sonraki ilk büyüme sezonunda sürgünlerde artış sağlar. Sürgünler oldukça kısadır ve iğneleri yoktur veya salkım yerine seyrek tek iğneleri vardır.

Yapraklar ve iğneler. Işınlama sırasında odunsu bitkilerin yaprak ve iğnelerinin zarar görmesi, ağaçların zarar görmesi ve ölümüyle ilişkili olması nedeniyle radyasyonun en önemli etkilerinden biridir. Örneğin akut γ ışınlaması ile 100-200 Gy dozlarda 3 ay sonra çamlarda hasar başlar. Işınlamadan 15-20 gün sonra iğnelerin rengi koyu yeşilden turuncu-sarıya döner. Daha sonra bu renk tüm taçta belirir ve ağaçlar kurur. 70-100 Gy'lik emilen doz aralığında, 6 ay sonra çam hasarının dış belirtileri ortaya çıkar (ibreler sararır). 5-40 Gy ile ışınlandığında yıllık sürgünlerde tek tek ibre kümelerinde sararma gözlenir. Çam ağaçlarının taçlarının üst kısmında 10-60 Gy dozlarında iki yaşlı ibreler sürgün uzunluğunun 1/2-1/4'ünde sararır. 60-100 Gy dozlarında iki yaşındaki iğneler tamamen ölür.

Kambiyum. Kambiyumda kısmi radyasyon hasarı olsa bile ağaçlar rüzgardan savrulur ve rüzgardan zarar görür. Deneyde ağaçların çoğu ışınlamadan sonraki iki yıl içinde rüzgar nedeniyle kırıldı.

Büyüme. 10-30 Gy'lik absorbe dozda sonbaharda çam sürgünlerinin büyümesinin inhibisyonu gözlenir. Işınlamadan sonraki ilk yılda sürgünler 2-3 kat daha kısaydı, ikinci büyüme mevsiminde önemli ölçüde daha küçüktü ve üçüncüsünde ise ortadan kayboldu. 5 Gy'nin üzerinde absorbe edilen dozda çam verimliliğinde önemli bir azalma gözlenir ve özellikle ışınlamadan sonraki büyüme mevsiminin ikinci ve sonraki dönemlerinde fark edilir. 25 Gy'den fazla emilen dozda verimlilik 2 yıl sonra sıfıra düşer Fenoloji. Yaprak döken ağaçlarda ışınlamaya verilen tepki, ana fenofazların başlangıcındaki değişimlerle kendini gösterir: ilkbaharda yaprak açılmasında yavaşlama ve daha erken yaprak dökülmesi. Işınlanmış ve ışınlanmamış tarlalarda huş ağacı ve titrek kavakta bahar fenofazlarının geçişinde pratikte önemli bir fark yoktur ve ışınlanmış kavak ve huş ağacının sonbaharında yapraklar sararır ve daha erken düşer. 5 Gy'nin üzerinde absorbe edilen dozlarda çam ağaçlarında yaşlı ibrelerin erken dökülmesi gözlenir. 100-200 Gy dozlarında ağaçların yaprak açmasındaki gecikme 7-9 gün, ertesi yıl ise 4-5 gündür. Kontaminasyon anından itibaren 5 yıl sonra fenolojik kayma azalır, 7 yıl sonra ise kaybolur.

Radyasyonun hayvanlar üzerindeki etkileri.

Hayvan popülasyonları için yeni bir çevresel faktör olan radyasyonun etkileri 2 döneme ayrılmaktadır:

1. Nüfus ilk kez kendisini şiddetli radyoaktif kirlenme koşullarında buldu. Nüfus üzerinde dramatik bir etki var: Nüfusun yaşı, cinsiyeti ve mekansal yapısı değişiyor: ölüm oranı artıyor ve azalıyor

2. Nüfus birkaç yıl boyunca radyoaktif kirlenme koşullarında yaşadı, bunun için bir dizi yeni neslin ortaya çıkmasına neden oldu. Bu durumda popülasyondaki bireylerin değişkenliğinin artması ve radyasyon seçimi nedeniyle popülasyonda radyoadaptasyon meydana gelir ve bu da daha yüksek bir radyodirenç seviyesine ulaşır. Bu dönemde artan radyoaktif çevresel faktörlere maruz kalmanın etkileri daha az fark edilir.

Ölüm oranı ve yaşam beklentisi. Büyük dozlarda radyoaktif radyasyonun biyojeosinozdaki hayvanlar üzerinde zararlı etkisi vardır. Bu nedenle, karma bir ormanı 0,5 Gy/gün doz oranıyla ışınlarken. Kuş popülasyonunda bireylerin sayılarında ve ölümlerinde azalma görülmektedir. Kuşların ölümü, 4,6-30 Gy aralığında 5o/30 LD değerleri ile karakterize edilir.

Doğurganlık. Doğurganlık düzeyi, ölüm düzeyinden daha radyosensitif bir parametredir. Üreme oranında azalmaya yol açan minimum tek doz radyasyon, hayvanların doğrudan ölümüne neden olan dozların %10'undan az olabilir.

Farelerin vücuduna küçük dozlarda 90 Sr'nin kronik olarak alınması, yavrularının boyutunu azaltır. Farklı türlerin gonadlarının radyo-duyarlılığı büyük ölçüde farklılık gösterir; ancak dişi fareler radyasyona en duyarlı hayvanlar arasındadır. Farelerde doğurganlık, dişilerin yaklaşık 0,2 Gy'lik dozlara maruz kalmasından sonra azalır. Erkek fareler daha az duyarlıdır ve doğurganlıklarını azaltmak için 3 Gy'nin üzerindeki dozlara ihtiyaç duyarlar. Dişi farelerde kalıcı kısırlık, 1 Gy'lik bir dozdan sonra ortaya çıkar.

Üreme yoğunluğu Yetişkin bireylerin daha hızlı ölmesi nedeniyle kirlenmiş alanlara düşer ve yavru boyutları azalır.

Gelişim. Hayvanların yavrularında gelişimsel gecikmeler ve çeşitli anomaliler görülür. Dolayısıyla civcivler ışınlandığında, özellikle ışınlama 2 günlükken meydana gelmişse, büyüme ve tüy gelişimi açısından geride kalıyorlar ve 90 Sr ile kirlenmiş bölgelerdeki fareler daha erken olgunlaşarak üremeye katılıyorlar.

Hayvan Davranışı. X-ışınları ve -γ-ışınları ile ışınlanan hayvanların davranışlarındaki değişiklik, organizmaların radyasyon kaynağını tanıması ve ondan kaçınmasından ibarettir. Fare ve sıçanların, kobayların ve maymunların γ-radyasyon alanındaki davranışlarının özellikleri, yüksek omurgalıların radyasyon kaynağının yerini belirleme ve bundan kaçınma yeteneğine sahip olduğunu göstermektedir.

Karmaşık bir bitki organizmasındaki birincil reaksiyonlar, canlı bir hücrenin hemen hemen tüm bileşenlerini oluşturan biyolojik olarak aktif moleküller üzerinde radyasyonun etkisiyle başlar. Bitkilerin ışınlanmasının neden olduğu biyolojik süreçler, hücrelerdeki birçok metabolik reaksiyonla ilişkilidir. Radyasyon dozuna ve radyasyona maruz kalma sırasındaki bitki gelişim evresine bağlı olarak bitkisel bitkilerde metabolik süreçlerde önemli değişiklikler gözlenmektedir. Bitki nesnelerinin gama ve X-ışını radyasyonunun etkisine reaksiyonu, hücre bölünmesi oranında bir değişikliğe neden olan büyüme süreçlerinin aktivasyonu veya baskılanması şeklinde kendini gösterir.

20-30 Gy'lik dozlarla ışınlanan tahıl mahsullerinde, ana sürgünün büyümesinde yükseklikte bir inhibisyon gözlenir ve daha sonra, hareketsiz merkezlerin aktivasyonu nedeniyle, güçlü kardeşlenme ile ifade edilen yan sürgünlerin büyümesi başlar. Üstelik buğdayın gürlüğü 3 kat artabiliyor. Kronik, hasat zamanına kadar bitkisel kütlenin neredeyse 6 kat artmasına neden olabilir.

Zararlı dozda radyasyona maruz kalındığında bitkilerde çeşitli morfolojik anomaliler ortaya çıkar. Böylece yapraklarda sayı ve boyutta artış veya azalma, şekil değişikliği, kıvrılma, asimetri, yaprak ayasında kalınlaşma, tümörler, nekrotik lekelerin ortaya çıkması meydana gelir. Saplar zarar gördüğünde büyümeleri engellenir veya hızlanır, yaprakların düzeni bozulur, renk değişir, tümörler ve hava kökleri ortaya çıkar. Ayrıca kök büyümesinin engellenmesi veya hızlanması, ana kökün bölünmesi, yan köklerin yokluğu, ikincil bir ana kökün ortaya çıkması ve tümörler de vardır. Ayrıca çiçeklerde, meyvelerde, tohumlarda bir değişiklik olur - çiçeklenmenin hızlanması veya gecikmesi, çiçek sayısında artış veya azalma, çiçeklerin renginde, boyutunda ve şeklinde değişiklikler; meyve ve tohum sayısında artış veya azalma, renk ve şekil değişikliği vb.

Bazı durumlarda, yüksek dozda radyasyonun bitkiler üzerindeki etkisi, yaşlanma süreçlerinin aktivasyonu nedeniyle gelişme hızını artırır - bitki daha hızlı çiçek açar ve olgunlaşır. Çeşitli ve... Örneğin buğdayda mutasyonlar sonucunda uzun, kısa, bodur formlar, dallanan veya sürünen gövdeli bitkiler ortaya çıkar. Büyük dozlarda bitki ölümü mümkündür.

Düşük dozlarda radyasyona maruz kaldığında (tohumlar için 5-10 Gy ve bitkisel bitkiler için 1-5 Gy), sözde radyostimülasyon gözlemlenir - bitkilerin büyüme ve gelişmesinde hızlanma. Gama, beta ve X-ışını radyasyonunun etkisi altında stimülasyon gözlenir (alfa radyasyonunun etkisi altında herhangi bir stimülasyon gözlenmez). Büyük dozlara maruz kaldığında, yalnızca hasattaki tahıl miktarı azalmaz, aynı zamanda kalitesi de gözle görülür şekilde değişir - genellikle tahılın cılız olduğu ortaya çıkar.

Bu nedenle bitkilerin radyasyon etkisine tepkisi karmaşık ve çeşitlidir. Moleküler ve hücresel düzeyde meydana gelen süreçler genel olarak tüm canlı organizmalarda benzerdir. Daha yüksek organizasyon seviyelerinde, bitki organizmasının çeşitli doku ve organlarının yapı ve fonksiyonlarının özelliklerine bağlı olarak yalnızca bitkilerin karakteristik özelliklerinde değişiklikler ortaya çıkar.

Kravchenko V.A.

Gama radyasyonunun “düşük dozlarının” etkisi yükseklik ve kırmızı yoncanın gelişimi ( üç yapraklı çiçek iddia L .) ve Timofeevka çayırı ( Fleum R R A gergin L ).

giriiş

20. yüzyılın ortalarında nükleer silahların yoğun şekilde test edilmesi, atom enerjisinin kullanılması ve ulusal ekonomideki iyonlaştırıcı radyasyon, gezegendeki arka plan radyasyonunun artmasına neden oldu. Bu süreçler radyobiyolojik araştırmalara verilen önemin değişmesine yol açmıştır. Göreceli olarak küçük dozlardaki radyasyonun zamanla uzayan etkilerine ilişkin çalışmalara daha fazla dikkat etmeye başladılar.

Bu konuda bilim adamları arasında bir fikir birliği yoktur.hangi radyasyon dozlarının küçük olduğu kabul edilir. BÇoğu kişi, düşük doz aralığının doğal arka planın üzerinde ve on kat daha fazla olduğuna inanıyor. Düşük doz aralığının üst sınırı daha az kesindir çünkü farklı organizmalar arasında radyosensitivite açısından büyük farklılıklar vardır. Küçük dozların üst sınırının ölçüsü, belirli bir türün bireylerinin %50'sinin 30-60 gün içinde öldüğü radyasyon dozu olarak kabul edilir (LD) 50\30 ) veya aynı süre için %100 (LD 100/30 ). Küçük dozların aralığı, LD'den 2 kat daha küçük (yüz kat) bir değerle "yukarıdan" sınırlıdır. 50\30 belirli bir tür canlı yaratık (organizmalar) için. Küçük dozların insanlara atfedildiği durumda tek maruz kalma koşullarında 4-5 rad (0,04 - 0,05 Gy) dozlardan bahsediyoruz.

Düşük dozda radyasyonun etkisiDNA ile etkileşim sırasında bireysel iyonlaştırıcı parçacıklar (kuantum) seviyesinde gerçekleştirilir (bu durumda DNA bir hedef olarak kabul edilir). Biyolojik bir hedefe tek bir darbe (etkileşim) bile gende geri dönüşü olmayan hasara (mutasyon) yol açabilir. Genetik bilginin değiştirilmesi hücre ölümüne yol açabilir. Dolayısıyla iyonlaştırıcı radyasyon, eşik etkisi olmayan, insanoğlunun bildiği tek fiziksel ajan değildir. Çünkü en küçük bir darbede (bir iyonlaştırıcı parçacık) bile ciddi biyolojik sonuçlar meydana gelebilir (tabii ki çok düşük bir olasılıkla). Radyasyonun etkisinin olasılıksal doğası, yalnızca hücrenin genetik aparatının işleyişiyle doğrudan ilgili olan biyolojik süreçler üzerinde gerçekleştirilir. Bu tür etkiler “ya hep ya hiç” ilkesine göre gelişir (iyonlaştırıcı bir parçacık ya “hedefe” çarpar ya da ıskalar). Radyasyon dozu arttıkça bu tür temel olayların büyüklüğü değil sayısı artar. Radyasyonun diğer tüm biyolojik etkileri, alınan dozun büyüklüğüne bağlıdır - radyasyon dozu arttıkça etkinin belirginliği artar. Örneğin radyasyon dozu arttıkça hücre bölünmesindeki gecikme artar.
Dahası, seviyeleri doğal arka planla sınırlanan düşük radyasyon dozlarında, bilim adamları radyasyonun uyarıcı etkisini kaydederler. Bu etki, hücre bölünme sıklığının artması, çimlenmenin hızlanması ve tohumların benzerliğinin artması ve hatta mahsul veriminin artmasıyla kendini gösterir. Civcivlerin yumurtadan çıkması artar (yumurtalardan çıktıklarında ölüm oranları azalır). Tavuklar daha iyi kilo alır ve tavuklarda yumurta üretimi artar. Hayvanların bakteriyel ve viral enfeksiyonlara karşı direnci artar. Dolayısıyla sadece bitkilerde değil, hayvanlarda bile (radyosensitif memeli türlerinde bile) yaşamsal aktivitenin uyarılmasına neden olan bir doz aralığı vardır (1-10-25 rad). Bilim insanları bu etkiyi hormesis olarak adlandırıyor.

Önemli radyasyon dozları aralığında, uzun vadeli etkilerin sıklığının radyasyon dozu üzerindeki doğrusal bağımlılığı açıkça kaydedilmiştir. Dozların azalmasıyla böyle bir bağımlılığın kurulması giderek zorlaşıyor. Milyarlarca yıldır Dünya'daki yaşamla birlikte var olan doğal radyasyon arka planı neden mutasyonların "tedarikçisi" rolünü oynuyor? Onarıcı sistemler, biyolojik olarak gerekli olanlar dışında, mutasyonların çoğunu ortadan kaldırır. Dolayısıyla düşük doz radyasyon sınırları içerisinde doz-etki ilişkisinde doğrusal (doğrudan) bir bağımlılık yoktur, ancak dalga benzeri bir bağımlılık gözlenir veya eğri bir platoya ulaşır. Yalnızca belirli bir doz değerine dayanır (her organizma türü için benzersizdir). Küçük dozlarda radyasyonla, hücrelerin veya tüm organizmanın fizyolojik fonksiyonlarını uyarma etkilerinin (hormesis) yanı sıra doğal mutajenik arka planın etkisiyle karşılaştırılabilecek mutajenik etkilerin mümkün olduğu varsayılmaktadır.

Konunun alaka düzeyi . Belarus'ta bir nükleer enerji santralinin inşası, "düşük dozda" iyonlaştırıcı radyasyonun bitki organizmaları üzerindeki etkisine ilişkin daha fazla aktif araştırma yapılmasını gerektirir.

Bilimsel yenilik: Radyasyonun “düşük dozlarının” etkisini açıklamak için yeni mekanizmalar önerilmiştir.
Pratik önemi: Şu anda, düşük yoğunluklu radyasyonun canlı nesneler üzerindeki etkisi sorunu sadece teorik olarak değil pratik açıdan da son derece ilginçtir. Sadece nükleer santral ve istasyonlarda çalışanlar veya bunların yakınında yaşayanlar için değil, aynı zamanda nükleer endüstri işletmelerinin kaza yerlerinden binlerce kilometre uzakta bulunan milyonlarca insan için de hayati önem taşıyor.

Bu çalışmanın amacı – “Düşük dozlarda” bitki ışınlamasının radyasyon sonrası etkisini takip edin ve “düşük dozda” radyasyonun etkisini açıklayacak mekanizmalar önerin.

Malzemeler ve yöntemler

Çalışmanın amacı ışınlanmış tohumlardan yetiştirilen Trifolium pratense L. (çayır yoncası) bitkileridir. 5, 10 ve 20 Gy dozlarında ışınlama. Igur kurulumunda 360 R/h doz hızında gerçekleştirildi. Maruz kalma dozunu emilen doza dönüştürme katsayısı birliğe eşit olarak alındı. Yapraklardaki pigmentlerin içeriği spektrofotometrik olarak belirlendi. PGammarid kurulumunda (MED-80,160 ve 300 mR/saat) laboratuvar koşullarında (18°C, 3500 lüks) turba toprağında yetiştirilen Ph.pratense filizleri 0,07 dozlarda ışınlandı; 0,14; 0.28 Gy. Çernobil salınımından kaynaklanan radyonüklitlerle kirlenmiş bölgelerde yetişen bitkiler de yaklaşık olarak aynı dozları alıyor. Verilerin istatistiksel işlenmesi standart yöntemler kullanılarak gerçekleştirildi.

Sonuçlar ve tartışma

T. pratense tohumları L5, 10 ve 20 Gy'lik bir dozla ışınlanmış, ışınlamadan dört gün sonra, ışınlanmamış bir kontrol ile birlikte 1 m2'lik deneysel parsellere ekilmiştir. 2 Minsk Merkez Botanik Bahçesi topraklarında. Çiçeklenme evresine girmemiş olan yoncanın ilk kesiminin hasadı, deney bitkilerinin daha yüksek oranda bitkisel kütle büyümesi ve pigment içeriği ile karakterize edildiğini gösterdi (Tablo 1).

Tablo 1. Yapraklardaki fotosentetik pigmentlerin içeriği

(mg/g ıslak ağırlık) Trifolium pratenseL., büyümüş

ışınlanmış tohumlardan

Emilim

Yapraklardaki konsantrasyon (mgg)

ağırlık

köpek yavrusu

kuru

doz,

kloro-

( A + B )

A  B

Karoti...

A + B

bitkisel

doldurmak A

doldurmak B

düğümler

karot

kütle, g

arka plan

1,22

0,10

1,32

0,78

33,7

1,28

0,34

1,62

1,20

97,8

1,56

0,39

1,95

1,12

72,6

1,85

0,31

2,16

1,39

69,7

Not: aritmetik ortalama değerler p'de güvenilirdir<0,05.

Ertesi yıl, aynı bitkilerin büyüme mevsiminin başlangıcındaki büyüme oranlarının görsel bir değerlendirmesi, benzer bir eğilim konusunda hiçbir şüpheye yer bırakmadı. Bununla birlikte, çiçeklenme döneminde yapılan örnekleme, ışınlanmış tohumlardan yetiştirilen bitkilerin fitomassında daha küçük bir artıştan oluşan beklenmedik sonuçlar verdi. Her bölgeden seçilen 12 fidenin biyometrik analizi şunları ortaya çıkardı: (Tablo 2):

Tablo 2 . T.pratense'nin biyometrik özellikleriL., ışınlanmış tohumlardan yetiştirilen

Doz,

Ağırlık, g

Uzunluk

Sayı

kaynaklanıyor,

Çiçekler,

yapraklar

Çiçekler

saplar

santimetre

bilgisayar

Kontrol

18,2

59.03

15,4

77.33

18,7

70.34

14,8

73.24

Deney bitkilerinin gövdelerinin daha uzun olmasına rağmen, toplam ağırlıkları ve 10 Gy dozunda yaprak ağırlıkları kontrol bitkileriyle hemen hemen aynıydı.

5 ve 20 Gy'de yaprak, çiçek ve sap kütlesi kontrole göre daha azdı.

Kontrolde sap dallanması ve çiçek sayısı daha fazlaydı.

Üçüncü çelik de tıpkı ikinci çelik gibi çiçeklenme dönemindedir (Çizelge 3).

Çizelge 3. Çiçek sayıları (adet) ve ağırlıkları (g/m) 2 ) kırmızı yoncada çiçeklenme aşamasında

deneysel parsellerde bitkisel kütle büyümesinin daha düşük değerleri ile karakterize edildi

kontrol alanındaki toplam çiçek sayısında ve bunların kütlesinde daha önemli bir fazlalık gösterdi

Çiçeklenme aşamasından önceki dördüncü çelik, kontrole kıyasla deneme parsellerinde fitomada daha yüksek bir artış gösterdi.

İki sezonluk büyüme sezonunun genel sonucu, belirtilen 5, 10 ve 20 Gy dozlarının Minsk koşullarında yonca biyokütlesinin büyümesini azalttığını göstermektedir.

Keşfedilen etkiler, bitki gelişiminin farklı aşamalarında kendilerini farklı şekilde gösteren radyasyonun birincil değil, uzak etkilerinin sonucudur. Radyasyon sonrası etkinin eşit olmayan tezahürünün nedeni, görünüşe göre, radyasyon yoluyla yoncanın genetik programındaki değişikliklerden kaynaklanmaktadır. Bu değişiklikler biyokimyasal süreçlerin normal seyrini bozdu ve bu da gözlemlenen etkiye neden oldu.

Tohum ışınlamasının radyasyon sonrası etkisi, kırmızı yonca büyümesinin farklı aşamalarında kendini farklı şekilde gösterdi. Bu olgunun nedeni muhtemelen bitki gelişiminin genetik programının iyonlaştırıcı radyasyon nedeniyle bozulmasından kaynaklanmaktadır.

İki yıllık bir büyüme periyodu boyunca biyokütle büyümesindeki toplam azalma, çiçeklenme aşamasında çiçek sayısındaki ve kütlelerindeki azalma, uyarıcı adı verilen dozların etkisinin karmaşık doğasını gösterir. Bu karmaşıklık, emilen dozun, gücünün, bitkilerin tür özelliklerinin ve büyüme koşullarının karşılıklı etkisi ile belirlenir.

Elde edilen sonuçlar makul bir şekilde "uyarıcı dozda radyasyon" teriminin gelişim döngüsünü tamamlamış bir bitkinin tamamına ilişkin olarak doğru bir şekilde uygulandığı fikrine yol açmaktadır; çünkü uyarım, bir organizmanın büyüme hızının bir hızlandırılması olarak alınabilir. gelişiminin belirli bir aşamasında ışınlama.

Edebiyat:

Kravchenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P., Baribin L.M. Çernobil kazasının doğal çimenler tarafından birikmesi ve radyasyonların fizyolojik ve biyokimyasal parametreler üzerinde etkisi // Belarus-Japonya Sempozyumu Bildirileri "Nükleer felaketlerin akut ve geç sonuçları: Hiroşima-Nagasaki ve Çernobil (Minsk, Ekim, 1994), Tokyo, 1994. S. 289-295.

Kravchenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P. Gama ışınlanmış bitkilerde fizyolojik ve biyolojik etkiler ve Çernobil sezyumunun içlerinde birikmesi // Belarus-Japonya sempozyumunun özetleri "Nükleer felaketlerin akut ve geç sonuçları:" Hiroşima-Nagasaki ve Çernobil Minsk, 3-5 Ekim 1994. P 59.

Kravchenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P., Bondar Yr.I. Çernobil felaketinden sonra bitkilerde radyosezyum birikiminin özellikleri ve bunların fizyolojik ve biyokimyasal özellikleri // 2. Uluslararası "Nükleer kazanın radyobiyolojik değerlendirmeleri" konferansının özeti, Moskova, 25-26 Ekim 1994.-P.125.

Kravchenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P., Grushevskaya O.M. ve benzeri.

Bazı doğal türlerin ekolojik ve fizyolojik durumu

PSRER'in bitki örtüsü // Vetsi AN Belarusi. Ser. BBen evet. navuk.-1996.-

2.- S.85-87.

Zabolotny A.I., Budkevich T.A., Bazhanov D.P., Kravchenko V.A., Milevich T.A. Kirlenmiş toprak koşullarında tohumlara γ-ışınlamanın, epibrassinolidin nitrojen fiksasyonu ve acı bakla verimliliği üzerine etkisikurşun// Soyut. 5. Uluslararası Bilimsel Konferansın raporları “Bitkilerin büyümesi, gelişmesi ve verimliliğinin düzenlenmesi”, Minsk, Belarus, 28-30 Kasım 2007 - s.72.

yapay zeka Zabolotny, T.A. Budkevich, V.A. Kravchenko Ekim öncesi γ - tohumların ışınlanması ve bitkilerin 24 - epibrassinolit ile işlenmesi, acı baklanın topraktaki aşırı kurşuna karşı direncini artıran faktörler olarak // Uluslararası Konferans Bildirileri “düşük dozda iyonlaştırıcı radyasyon ve radyoaktif kirlenmenin biyolojik etkileri çevrenin. Syktyvkar 28 Eylül - 1 Ekim 2009 - s. 314-316.

Heldt H.-W., Piechulla B., Bitki biyokimyası, ABD, 2011.-618p.

Kadmiyumla kirlenmiş toprakta yetiştirme koşulları altında çeşitli gübrelerin hardalın fotosentetik özelliklerine etkisi. // J. NanjingTarım. Üniv..2007.30, Sayı.4, s.82-86.

Ana sayfa > Eğitimsel ve metodolojik el kitabı

2.2 İyonlaştırıcı radyasyonun bitkiler üzerindeki etkisi

Genel olarak bitkiler radyasyona maruz kalmaya kuşlara ve memelilere göre daha dayanıklıdır. Küçük dozlarda ışınlama, bitkilerin hayati aktivitesini uyarabilir - Şekil 3 - tohum çimlenmesi, kök büyümesinin yoğunluğu, yeşil kütle birikimi vb. Bu şekilde gösterilen doz eğrisinin, geniş bir yelpazedeki deneylerde kesinlikle tekrarlandığına dikkat edilmelidir. Radyasyona maruz kalma dozları için bitki özelliklerinin çeşitliliği, süreçlerin engellenmesine neden olur. Stimülasyona ilişkin olarak süreçlerin doz özellikleri çok açık değildir. Çoğu durumda, canlı nesneler üzerinde stimülasyonun tezahürü gözlenmez.

Şekil 3 - Bir patates çeşidinin filizlenen göz sayısının ışınlama dozuna bağımlılığı

Büyük dozlar (200 - 400 Gy) bitkinin hayatta kalma oranının azalmasına, deformasyonların ortaya çıkmasına, mutasyonlara ve tümör oluşumuna neden olur. Işınlama sırasında bitkilerin büyümesi ve gelişmesindeki bozukluklar, büyük ölçüde metabolizmadaki değişikliklerle ve küçük miktarlarda hayati aktiviteyi uyaran ve büyük miktarlarda onu bastıran ve bozan birincil radyotoksinlerin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Böylece ışınlanmış tohumların ışınlamadan sonraki 24 saat içinde yıkanması, inhibitör etkiyi %50-70 oranında azaltır.

Bitkilerde radyasyon hastalığı, çeşitli iyonlaştırıcı radyasyon türlerinin etkisi altında ortaya çıkar. En tehlikelileri bitkilerde nükleik asit, karbonhidrat ve yağ metabolizmasını bozan alfa parçacıkları ve nötronlardır. Kökler ve genç dokular ışınlamaya karşı çok hassastır. Radyasyon hastalığının yaygın bir belirtisi büyüme geriliğidir. Örneğin genç buğday, fasulye, mısır ve diğer bitkilerde 4 Gy'den fazla dozda ışınlamadan 20-30 saat sonra büyüme geriliği gözlenir. Aynı zamanda çeşitli araştırmacılar, birçok mahsulün havayla kurutulmuş tohumlarının 3-15 Gy'lik dozlarla ışınlanmasının sadece bitki büyüme ve gelişmesinin engellenmesine yol açmadığını, aksine birçok biyokimyasalın hızlanmasına da yardımcı olduğunu göstermiştir. süreçler. Bu, hızlandırılmış gelişme ve artan üretkenlik olarak ifade edildi.

Bitkilerin radyosensitivitesinde türler, çeşitler ve bireysel çeşitlilikler arası farklılıklar tespit edilmiştir. Örneğin, tradescantia'da radyasyon hastalığının belirtileri, glayöl - 6000 r'de 40 r'lik bir dozla ışınlandığında ortaya çıkar. Yüksek bitkilerin çoğu için radyasyonun ölümcül dozu 2000-3000 r'dir (emilen doz yaklaşık 20-30 Gy'dir) ve maya gibi daha düşük bitkiler için 30.000 r'dir (300 Gy). Radyasyon hastalığı aynı zamanda bitkilerin bulaşıcı hastalıklara karşı duyarlılığını da arttırır. Etkilenen bitkiler, insanlarda ve hayvanlarda radyasyon hastalığına neden olabileceğinden gıda veya hayvan yemi olarak kullanılamaz. Bitkileri radyasyon hastalığından koruma yöntemleri yeterince geliştirilmemiştir.

2.3 İyonlaştırıcı radyasyonun omurgasızlar üzerindeki etkisi

Omurgasızların radyo-duyarlılığı büyük ölçüde değişir: bazı ascidians, koelenteratlar, eklem bacaklılar ve nematodlardaki yarı öldürücü doz 30 ila 50 Gy arasında değişir. Yumuşakçalarda 120-200 Gy aralığında, amiplerde bu değer 1000 Gy'ye ulaşır ve siliatlarda direnç mikroorganizmaların direncine yakındır - LD 50 ise 3000 - 7000 Gy aralığındadır.

Radyosensitivite, hem organizmanın özelliklerinin bütünlüğüne hem de çevrenin durumuna ve intogenez periyoduna bağlıdır. Böylece Drosophila'da yarı öldürücü doz imago aşamasında 950 Gy, pupa aşamasında 20-65 Gy, yumurtaların duyarlılığı zamana bağlı olarak 2 ila 8 Gy arasında değişir ve larva aşamasında 100-250 Gy.

2.4 İyonlaştırıcı radyasyonun omurgalılar üzerindeki etkisi

Omurgalıların radyasyon etkilerine duyarlılığı önceki organizma gruplarına göre çok daha yüksektir. Radyasyona en dayanıklı yılanlar, LD 50'si 80 ila 200 Gy arasında değişen, yeniler ve güvercinler için 25-30 Gy, kaplumbağalar için - 15-20 Gy, tavuklar için - 10-15 Gy, sazangiller için olanlardır. balık - 5-20 Gy, kemirgenler için 5-9 Gy. Memeliler radyasyona karşı daha da az dirençlidir. Köpekler için yarı öldürücü doz 2,5-4 Gy, maymunlar için ise 2-5,5 Gy'dir. Hayvanlarda radyasyon hastalığı var. en çok evcilleştirilmiş memelilerde ve kuşlarda incelenmiştir. Akut ve kronik radyasyon hastalığı vardır. Akut, 1,5-2,0 Gy (hafif), 2,0-4,0 Gy (orta), 4,0-6,0 Gy (şiddetli) ve 6,0 Gr'nin üzerinde (aşırı şiddetli) maruz kalma dozlarıyla tek bir genel ışınlamayla oluşur. Radyasyon hastalığının ciddiyetine bağlı olarak. hayvanlarda depresyon, iştahsızlık, kusma (domuzlarda), susuzluk, ishal (mukuslu, kanlı olabilir), kısa süreli vücut ısısında artış, saç dökülmesi (özellikle koyunlarda), mukozalarda kanamalar, zayıflama kardiyak aktivite, lenfopeni ve lökopeni. Son derece ağır vakalarda yürüyüşte dengesizlik, kas krampları, ishal ve ölüm meydana gelir. Hafif ila orta dereceli hastalıkta iyileşme mümkündür. Kronik radyasyon hastalığı. küçük dozlarda genel gama radyasyonuna veya vücuda giren radyoaktif maddelere uzun süre maruz kalındığında gelişir. Buna kalp aktivitesinin kademeli olarak zayıflaması, endokrin bezlerinin fonksiyon bozukluğu, tükenme ve bulaşıcı hastalıklara karşı direncin zayıflaması eşlik eder. Tedavi öncesinde hayvanların kontamine alandan uzaklaştırılması, radyoaktif maddelerin su, deterjan ve diğer yöntemlerle dış yüzeylerden uzaklaştırılması gerçekleştirilir. Hastalığın başlangıcında, kan nakli veya kan ikamesi, askorbik asit ile% 25-40'lık bir glikoz çözeltisinin intravenöz uygulanması önerilir. Sindirim sistemi yoluyla enfeksiyon durumunda adsorbanlar kullanılır (potasyum iyodür ile sulu bir kemik unu veya baryum sülfat karışımı), akciğerler yoluyla enfeksiyon durumunda balgam söktürücüler kullanılır.

Hayvanlar dahili olarak hasar gördüğünde vücuttan radyoaktif maddeler salınır, dış çevreyi kirletir ve gıdayla (süt, et, yumurta) insan vücuduna girebilir. Radyasyon hasarına maruz kalan hayvanlardan elde edilen ürünler, radyasyon hastalığına neden olabileceğinden gıda veya hayvan yemi olarak kullanılmaz.

2.5 İyonlaştırıcı radyasyonun insanlar üzerindeki etkisi

Bugüne kadar hayvanlar üzerinde yapılan deneylerde elde edilen ve radyologların, radyologların ve iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalan diğer kişilerin sağlık durumuna ilişkin uzun vadeli verilerin genelleştirilmesine dayanarak elde edilen büyük miktardaki materyal şunu göstermektedir: Tüm vücuda tek bir eşit gama ışınlaması uygulandığında ortaya çıkan sonuçlar Tablo 1'de özetlenmiştir. Tablo 1 – Tüm vücuda tek bir eşit gama ışınlaması uygulanmasının sonuçları

Doz, Gy *	Sonuçlar
	Merkezi sinir sisteminin hasar görmesi nedeniyle ölüm birkaç saat veya gün içinde gerçekleşir.
	Ölüm, iç kanamalar nedeniyle bir ila iki hafta içinde gerçekleşir.
	Maruz kalanların %50'si kemik iliği hücrelerinin hasar görmesi nedeniyle bir ila iki ay içinde ölür.
	engellilik. Olası ölüm.
	Radyasyon hastalığının gelişme düzeyi daha düşüktür.
	kan bileşiminde kısa süreli küçük değişiklikler.
	mide floroskopisi sırasında ışınlama (bir kerelik).
	personelin izin verilen acil durum maruziyeti (bir kerelik).
	Nüfusun izin verilen acil durum maruziyeti (bir kerelik).
	normal koşullar altında personelin yıllık izin verilen maruziyeti.
	normal koşullar altında nüfusun yıllık izin verilen maruziyeti.
	Tüm radyasyon kaynaklarına bağlı ortalama yıllık eşdeğer radyasyon dozu.

* - γ ve elektron ışınlaması için emilen doz (Gy), eşdeğer doza (Sv) eşittir.

Radyasyon hastalığı, çeşitli iyonlaştırıcı radyasyon türlerine maruz kalma sonucu ortaya çıkan bir hastalıktır. İnsanlar, hayvanlar, mikroorganizmalar ve bitkiler sürekli olarak dışarıdan yer kabuğundan gelen gama radyasyonuna, kozmik ışınlara maruz kalırlar ve içeriden de insan vücudunda çok küçük miktarlarda bulunan radyoaktif maddeler (46 K, 226 Ra, 222) tarafından ışınlanırlar. Rn, 14C, vb.). Radyasyon hastalığının gelişimi. yalnızca toplam radyasyon dozu doğal radyoaktif arka planı aşmaya başladığında meydana gelir. Radyasyonun radyasyon hastalığına neden olma yeteneği iyonlaştırıcı radyasyonun biyolojik etkilerine bağlıdır; Emilen radyasyon dozu ne kadar büyük olursa, radyasyonun zarar verici etkisi de o kadar belirgin olur.

İnsanlarda radyasyon hastalığına, kaynağı vücut dışında olduğunda dış radyasyon ve radyoaktif maddelerin mide-bağırsak sistemi veya deri yoluyla solunan havayla vücuda girdiğinde iç radyasyon neden olabilir. Radyasyon hastalığı, tüm vücudun, herhangi bir organın veya vücudun bir bölümünün nispeten eşit şekilde ışınlanmasıyla gelişebilir. Göreceli olarak büyük dozlara (yüzlerce rad) tek bir genel maruziyetten kaynaklanan akut radyasyon hastalığı ve akut radyasyon hastalığının veya küçük dozlara (rad birimi) kronik maruz kalmanın sonucu olabilen kronik bir form vardır.

Radyasyon hastalığının genel klinik belirtileri esas olarak alınan toplam doza bağlıdır. 100 r'ye (yaklaşık 1 Gy) kadar tek bir toplam ışınlama dozu ile, hastalık öncesi durum olarak kabul edilebilecek nispeten hafif değişiklikler meydana gelir. 100 r'nin üzerindeki dozlar, değişen şiddette belirli radyasyon hastalığı türlerine (kemik iliği, bağırsak) neden olur; burada radyasyon hastalığının ana belirtileri ve sonuçları esas olarak hematopoietik organlara verilen hasarın derecesine bağlıdır.

600 r'nin (6 Gy'den fazla) üzerindeki tek toplam radyasyon dozlarının kesinlikle öldürücü olduğu kabul edilir; Ölüm, ışınlamadan sonra 1 ila 2 ay içinde meydana gelir. Akut radyasyon hastalığının en tipik biçiminde, başlangıçta birkaç dakika veya saat sonra, 200 r'den fazla doz alan kişiler birincil reaksiyonlar (mide bulantısı, kusma, genel halsizlik) yaşarlar. 3-4 gün sonra semptomlar azalır ve hayali bir refah dönemi başlar. Bununla birlikte, kapsamlı bir klinik muayene hastalığın daha da geliştiğini ortaya koymaktadır. Bu süre 14-15 günden 4-5 haftaya kadar sürer.

Daha sonra genel durum kötüleşir, halsizlik artar, kanamalar ortaya çıkar ve vücut ısısı yükselir. Periferik kandaki lökosit sayısı, kısa süreli bir artıştan sonra giderek azalır, (hematopoietik organların hasar görmesi nedeniyle) son derece düşük sayılara (radyasyon lökopeni) düşer, bu da sepsis ve kanamaların gelişmesine zemin hazırlar. Bu sürenin süresi 2-3 haftadır.

Radyasyon hastalığının başka biçimleri de vardır. Örneğin, 1000 ila 5000 r (10-50 Gy) arasındaki dozlarda genel ışınlama ile, öncelikle bağırsaklarda hasar ile karakterize edilen, su-tuz metabolizmasının bozulmasına (ağır ishalden) yol açan, bağırsakta bir radyasyon hastalığı şekli gelişir ve dolaşım bozuklukları. Bu forma sahip bir kişi genellikle radyasyon hastalığının olağan gelişim aşamalarını atlayarak ilk gün içinde ölür. 5000 r'nin üzerindeki (50 Gy'den fazla) dozlarda toplam ışınlamadan sonra, ölüm 1-3 gün sonra veya hatta ışınlama sırasında beyin dokusunun hasar görmesinden kaynaklanır (bu radyasyon hastalığına beyin denir). İnsanlarda ve hayvanlarda radyasyon hastalığının diğer biçimleri esas olarak maruz kalma yerine göre belirlenir.

Radyasyon hastalığındaki seyrin özellikleri ve bozuklukların derecesi, bireye ve yaşa bağlı hassasiyete bağlıdır; Çocuklar ve yaşlılar radyasyona karşı daha az dirençlidir, dolayısıyla daha düşük dozda radyasyon nedeniyle ciddi yaralanmalara maruz kalabilirler. Embriyonik gelişim döneminde vücut dokuları radyasyonun etkilerine karşı özellikle hassastır, bu nedenle hamile kadınların ışınlanması (örneğin radyasyon tedavisinin kullanılması) küçük dozlarda bile istenmez.

Orta dozlarda ışınlama sonrası vücudun iyileşme süreci hızlı bir şekilde gerçekleşir. Radyasyon hastalığının hafif formlarında belirgin klinik bulgular olmayabilir. Radyasyon hastalığının daha ciddi formlarında, tam iyileşme süresi bazen bir yıl veya daha fazla sürebilir. Radyasyon hastalığının uzun vadeli belirtileri olarak kadınlarda kısırlık ve erkeklerde sperm eksikliği görülür; bu değişiklikler genellikle geçicidir. Işınlamadan aylar ve hatta yıllar sonra bazen lenste bulanıklık gelişir (radyasyon kataraktı denir). Akut radyasyon hastalığından sonra bazen kalıcı nevrotik belirtiler ve fokal dolaşım bozuklukları devam eder; Yavrularda sklerotik değişikliklerin, malign neoplazmaların, löseminin, gelişimsel kusurların ve kalıtsal hastalıkların ortaya çıkması mümkündür.

Kronik radyasyon hastalığının karakteristik özellikleri, seyrinin süresi ve dalgalanmasıdır. Bunun nedeni bir yandan hasarın belirtileri, diğer yandan onarıcı ve uyarlanabilir reaksiyonlardır. Belirli bir organ veya doku ağırlıklı olarak etkilendiğinde, hasarlı yapılardaki hasarın derinliği ile vücudun genel reaksiyonlarının zayıf bir şekilde ifade edilen veya geç ortaya çıkan belirtileri arasında bir tutarsızlık vardır.

Erken aşamalarda, ana klinik bulgular, iç organların ve her şeyden önce kardiyovasküler sistemin fonksiyonlarının sinirsel düzenlenmesinde çeşitli bozukluklardır. Gastrointestinal sistemin enzimatik aktivitesinde ve sekretuar-motor fonksiyonunda değişiklikler meydana gelebilir; Hematopoezin fizyolojik rejenerasyon bozuklukları lökopeni gelişmesine neden olur. Devam eden ışınlama ve hastalığın ilerlemesi ile tüm belirtiler kötüleşir.

Akut radyasyon hastalığının tedavisi hematopoietik organların normalleştirilmesini (kemik iliği nakli, kan nakli, nükleik asit preparatlarının uygulanması, hematopoietik uyarıcılar), enfeksiyonla mücadeleyi (antibiyotikler), kanama oluşumunu önlemeyi (vitaminler), zehirlenmeyi azaltmayı (kan alma, kan değişimi), sinir sistemini etkileyen vb. Kronik radyasyon hastalığı için. proteinler ve vitaminler açısından zengin bir diyet, uzun süre temiz havaya maruz kalma, fizik tedavi reçete edin; semptomatik ilaçlar (kardiyak, nörotropik, gastrointestinal sistemin fonksiyonunu normalleştirme, vb.). Hematopoez bozulmuşsa, onu uyaran ilaçlar kullanın.

Çeşitli endüstriler ve meslek grupları için izin verilen maksimum radyoizotop dozları ve konsantrasyonları için yasal olarak kabul edilen standartlar, 50 mSv/yıl'ı (5 rad/yıl) aşmayan bir doza toplam maruz kalma esas alınarak oluşturulmuştur ve bu maddelerle çalışmanın güvenliğini garanti etmektedir. Maruz kalma tehlikesi, işgücü koruma kurallarının ihlali veya acil durumlarda, savaş koşullarında (düşmanın atom silahları kullanması) ortaya çıkabilir.

Atomik patlamalar, radyoaktif fisyon ürünleriyle dış çevrenin kirlenmesini keskin bir şekilde artırır; bunun sonucunda radyoaktif iyot (111 I), stronsiyum (90 Sr), sezyum (137 Cs), karbon (14 C), plütonyum (239) miktarı artar. Pu) ve diğerleri artar. Sağlığa zararlı radyasyona maruz kalma tehdidi ve kalıtsal hastalıkların sayısında artış var. Bu gibi durumlarda iyonlaştırıcı radyasyondan korunmak, radyasyon hastalığının gelişmesini önlemek açısından çok önemlidir.

2.5.1 İnsanların çeşitli kaynaklardan aldığı dozlar Radyasyonun insanlar üzerindeki etkileri çok çeşitlidir; kaynakların radyasyona maruz kalan vücuda göre konumuna bağlı olarak şunlar olabilir: - dışsal; - içsel. Kaynağına bağlı olarak: - doğal; - teknojenik (antropojenik). fiziksel durum nüklidler: - gaz halinde; - sıvı; - katı Aktiviteye bağlı olarak: - oldukça aktif; - düşük aktivite İyonlaştırıcı radyasyon kaynağının konumuna bağlı olarak: - karasal; - kozmik İnsanlar tarafından doğal kaynaklardan alınan dozlar ikamet yerine ve işe bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Böylece, arka plan radyasyonunun arttığı dağların ve manzaraların sakinleri, ova sakinlerinin yıllık yükünden birkaç kat daha yüksek dozlar alabilirler. Pilotlar ve tırmanıcılar ayrıca ek radyasyona maruz kalırlar. İzin verilen sınırlar paragraf 10'da verilmiştir - radyasyon güvenliği standartları ve diyagram - Şekil - 4, bir kişinin çeşitli kaynaklardan aldığı dozların değerlerini gösterir.Diyagram, doğal arka plan radyasyonunun değerlerini, ortalama değerleri gösterir. Televizyon ve bilgisayar ekranlarından alınan dozlar, izin verilen radyasyona maruz kalma değeri, diş ve mide röntgeninden alınan dozlar ve son olarak acil maruz kalma sırasında planlanan doz.

Gıda ürünlerindeki bazı teknojenik kökenli radyonüklitlerin içeriği de standartlaştırılmış bir değerdir. Bu öncelikle sezyum-137 ve stronsiyum-90 radyonüklidleri için geçerlidir. Diyagram - Şekil 5 - gıda ürünlerindeki K-40 içeriğini, izin verilen Cs-137 ve Sr-90 içeriğiyle karşılaştırmalı olarak gösterir. Diyagramdan takip edildiği gibi, birçok gıda ürününde doğal radyonüklid K 40'ın içeriği şöyledir: Cs -137 ve Sr-90'ın izin verilen içeriğine kıyasla önemli bir değer. Sezyum ve stronsiyum ile antropojenik kirlenmenin yüksek olduğu alanların topraklarında, potasyum-40 içeriği, kural olarak, Cs 137 ve Sr 90'ın ortalama toplam değerlerinden birçok kez daha yüksektir. Radyoaktif potasyumun katkısı, insan kemik iliğinin doğal ışınlamasının toplam ortalama arka plan seviyesinin %12,3'üdür ve iç ışınlamanın büyük kısmını oluşturur.

En hassas organlardan biri olan insan kemik iliğinin doğal ışınlaması, toplam değeri 50 μR/yıl'a ulaşan kozmik kaynaklardan gelen ışınlamadan oluşur, litosferik ve atmosferik kaynakların değeri de 50 μR/yıl'a eşittir.

Vücutta bulunan elementlerden önemli bir rolü 15 μR/yıl veren K 40 oynar, insan vücudunun içinde bulunan diğer elementler daha küçük bir katkı sağlar - Şekil 6 - radon - kanda adsorbe edilen 222 3 verir μR/yıl, karbon - 14 - 1,6 mikroR/yıl, radon - 226 ve radon -228 ve bunların bozunmalarının yavru ürünleri de toplam 1,6 mikroR/yıl verir ve son olarak polonyum - 210 ve yavru bozunma ürünler 0,4 mikroR/yıl verir.

2.6 Radyosensitivitenin karşılaştırmalı değerleri

Tablo 2 - Farklı organizma gruplarının radyo-duyarlılığı

Bir obje	LD 50 , gr

Bakteriler
Yüksek bitkiler
Omurgasızlar
Omurgalılar

Tablodan da anlaşılacağı üzere canlı doğadaki radyasyona karşı direnç aralığı oldukça geniştir. Mikroorganizmalar, iyonlaştırıcı radyasyonun etkisine karşı en dirençli olanlardır; bunların ölümlerine neden olabilecek dozlar, yüzlerce ve binlerce griye kadar çıkabilir. Omurgasız hayvanlar için öldürücü doz aralığı genellikle bu değerlerden birkaç kat daha düşüktür ve omurgalılar için bunlar onlarca gridir; burada memeliler radyasyon etkilerine en duyarlı olanlardır. Tablo 2'deki verilere dayanarak, nesnelerin biyolojik organizasyonu karmaşıklaştıkça radyasyona karşı dirençlerinin keskin bir şekilde azaldığı sonucuna varabiliriz.

Tipik olarak, 5 - 10 Gy dozunda ışınlanan hayvanlar ortalama olarak (bazı istisnalar dışında) birkaç günden birkaç haftaya kadar yaşarlar. Bu radyasyon dozu aralığındaki radyasyon sendromuna "kemik iliği" veya "hematopoietik" denir, çünkü vücudun hematopoietik sistemine, özellikle de kemik iliğine verilen hasar, sonucu üzerinde belirleyicidir. Hücre bölünmesi süreçlerinin derin inhibisyonunun bir sonucu olarak kemik iliğinde tahribat meydana gelir. Radyasyon hastalığının sonucu, hayatta kalan kök hücre sayısına bağlı olarak hematopoietik organların iyileşme yeteneğinden önemli ölçüde etkilenir.

10 ila 100 Gy arasındaki doz aralığında, memelilerin ortalama yaşam beklentisi, pratik olarak emilen dozdan bağımsızdır ve ortalama 3,5 gündür. Ortalama yaşam beklentisinin radyasyon dozundan bağımsız olması etkisine “3,5 günlük etki”, ortaya çıkan radyasyon sendromuna ise “gastrointestinal” adı verildi. Bu sendromun ölümcül sonucu bağırsak ve mide mukozasında hasar, hızla bölünen epitel hücrelerinin radyasyona karşı yüksek duyarlılığı ve villusların açığa çıkmasıyla ilişkilidir.

100 Gy'i aşan dozlarda ışınlama, memelilerin ilk birkaç gün, hatta birkaç saat içinde ölümüne yol açmaktadır. Ölen hayvanlar, merkezi sinir sisteminde açık hasar belirtileri gösteriyor; bu nedenle bu radyasyon sendromuna "serebral" deniyor. Sinir hücrelerinin hayati aktivitesinde keskin bir baskı vardır; ışınlamaya reaksiyonu, hücresel kayıpların yokluğunda kemik iliği ve bağırsakların reaksiyonundan temel olarak farklıdır.

Emilen doz 1000 Gy veya daha fazlasına ulaşırsa hayvanlar "ışın altında" hemen ölür. Bu tür hasarın mekanizması, makromoleküllerde büyük yapısal hasarın meydana gelmesinden kaynaklanıyor olabilir. Bu kadar yüksek dozda iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmanın neden olduğu radyasyon sendromuna bazen moleküler ölüm denir.

Vücudun iyonlaştırıcı radyasyonun etkisine verdiği tepkide, zaman içinde sırayla gelişen üç aşama şartlı olarak ayırt edilebilir; fiziksel reaksiyonlar, biyofiziksel süreçler ve genel biyolojik değişiklikler. Fiziksel aşama - enerjinin emilmesi, atomların ve moleküllerin iyonlaşması ve uyarılması, radikallerin oluşumu - mikro ve milisaniyeler içinde gerçekleşir. Biyofiziksel süreçler - molekül içi ve moleküller arası enerji transferi, radikallerin birbirleriyle ve sağlam moleküllerle etkileşimi, molekül içi değişiklikler - saniyeler - milisaniyeler içinde gerçekleşir. Hücre ve vücutta genel biyolojik değişiklikler - kararlı modifiye moleküllerin oluşumu, genetik kodun bozulması, transkripsiyon ve translasyon, hücre ve dokularda biyokimyasal, fizyolojik ve morfolojik değişiklikler, bazen organizmanın ölümüyle sonuçlanan, dakikalar içinde gerçekleşebilir. - günlerce veya yıllarca uzayabilir.

Farklı organ ve dokuların iyonlaştırıcı radyasyona duyarlılıklarının yanı sıra radyasyon patolojisindeki rolleri ve hastalığın nihai sonuçları açısından da büyük farklılıklar gösterdiği tespit edilmiştir. Morfolojik değişikliklere bağlı olarak radyo-duyarlılıkları (hassasiyetin azalmasına göre) aşağıdaki sırayla düzenlenir:

Hematopoietik organlar;

Cinsiyet bezleri;

Mukoza zarları, tükürük, ter ve yağ bezleri, saç papillaları, epidermis;

Gastrointestinal sistem;

Solunum sistemi;

Endokrin bezleri (böbrek üstü bezleri, hipofiz bezi, tiroid bezi, pankreas adacıkları, paratiroid bezi);

Boşaltım organları;

Kas ve bağ dokusu;

Somatik kemik ve kıkırdak dokusu;

Sinir dokusu.

Hematopoietik organlar radyasyona en duyarlı organlardır; kemik iliği, timus, dalak ve lenf düğümlerindeki hasar, akut radyasyon hastalığının en önemli belirtilerinden biridir. Tüm hematopoietik organlarda önemli morfolojik ve fonksiyonel bozukluklar gözlenir ve radyasyona maruz kaldıktan hemen sonra ve hatta nispeten küçük radyasyon dozlarında bile kan sistemindeki değişiklikler tespit edilebilir.

Tipik olarak hücresel yıkım süreci üç aşamaya ayrılır. Yaklaşık 3 saat süren ilki, hematopoietik dokulardaki hücre içeriğinin göreceli sabitliği ile karakterize edilir. İkinci aşama ışınlamadan sonraki 3 ila 7 saat arasındaki zaman aralığını kapsar, kemik iliği ve lenfoid dokuların keskin ve derin bir tahribatıyla karakterize edilir (kemik iliği dokusundaki hücre sayısı yarıdan fazla azalabilir). Üçüncü aşamada üreme ölümü, bazı hücrelerin farklılaşmasının devam etmesi ve kana göçü sonucu kemik iliğinde hücre yıkım hızı yavaşlar ve hücre sayısında daha da azalma meydana gelir. Üçüncü aşamanın süresi radyasyon dozuyla orantılıdır.