ный кислород, встулающий в реакцию с атомами водорода и увеличивающий выход гидроперекиси, образуется в процессе самых радиационно-химических реакций. Происходит как бы самопроизвольное образование кислорода, причем тем большее, чем выше удельная плотность ионизации данного излучения.

При биологическом действии излучений надо учитывать и обратное явление, а именно меньшую эффективность излучений с большой удельной плотностью ионизации при действии на растворы, так как многие биологически важные вещества находятся в организме в растворах. Это также находит объяснение в закономерностях распределения радикалов при ионизации молекул воды. При излучениях с большой удельной плотностью ионизации радикалы будут распределяться густо вдоль треков ионизирующих частиц и, следовательно, весьма неравномерно в растворе, в то время как молекулы растворенного вещества распределяются равномерно. 3fo приведет к тому, что при излучениях с большой удельной плотностью ионизации радикалы будут скорее взаимодействовать между собой, нежели вступать в реакцию с растворенным веществом, и эффективность излучения, естественно, будет уменьшаться.

Само собой разумеется, что с повышением концентрации вещества в растворе или при достаточном увеличении дозы, а следовательно, и количества треков будут сглаживаться различия в эффективности разных видов излучения, связанные с плотностью ионизации и вытекающей из нее неравномерностью в распределении радикалов.

Из опытов с ускоренными тяжелыми частицами - протонами, дейтронами, а-частицами - ясно видно, что различия в эффективности разных видов излучения связаны именно с удельной плотностью ионизации, а не с какими-то другими свойства.ми, внутренне присущими рассмотренным излучениям. Изменяя энергию этих частиц, можно было по желанию изменять плотность создаваемой ими ионизации. В этом случае характер излучения оставался тем же, но менялась плотность ионизации. Результаты облучения чистой воды ускоренными частицами показывают, что при малых энергиях частиц (1,8 Мэв) начальный выход Н2О2 соответствует тому, что установлено для а-частиц от естественных радиоактивных изотопов. По мере увеличения энергии протонов или нейтронов, т. е. с уменьшением плотности создаваемой ими ионизации, эффективность их действия уменьшается. Максимальные выходы приходятся на одну и ту же плотность ионизации, равную примерно 200 парам ионов на микрон трека. Та же критическая величина плотности ионизации была найдена и тогда, когда эффект оценивался не по выходу Н2О2, а по выходу газообразного водорода.

На рис. 28 наглядно видно, как изменяется эффективность

1 W 100 1000 1от 1 ю 100 тоюооо Плотность ионизации пары иошб/м

Рис. 28. Зависимость эффективности действия излучений от плотности ионизации. Опыты с ускоренными протонами

При а-излучении, однако, как было показано, кислородный эффект не обнаруживается, поскольку оно само образует кислород в облучаемой среде. Следовательно, защитные вещества неэффективны в отношении а-излучающих веществ, а с ними, как известно, больше всего приходится сталкиваться как при добыче ураиа, так и при изготовлении атомного горючего.

Кроме того, большая относительная эффективность биологического действия нейтронного и а-излучений, обусловленная плотностью ионизации, поставила во всей остроте вопрос о необходимости дифференцированного подхода к предельно допустимым дозам для разных видов излучения. Попутно укажем, что обнаружение большой зависимости биологического действия излучения от плотности ионизации является еще одним убедительным доказательством того, что ионизация и в живых тканях является первичным актом взаимодействия излучения с веществом.

Некоторые количественные закономерности действия изл1]чс-

действия различных излучений по мере приближения к так называемой критической плотности ионизации.

Описанные закономерности зависимости эффективности действия ионизирующих излучений от удельной плотности ионизации имеют большое теоретическое и практическое значение. Укажем хотя бы на уменьшение эффекта защиты при а-излучении, что объясняется зональным распределением радикалов. Более важно, однако, следующее обстоятельство. Механизм действия наиболее эффективных из предложенных до настоящего времени средств предупреждения и защиты от лучевых повреждений в той или иной мере связан с уменьшением концентрации кислорода в облучаемом объекте, что, в свою очередь, ведет к уменьшению или снятию лучевой реакции ( кислородный эффект ).

ния. Исследования количественных закономерностей действия излучения на живые организмы довольно многочисленны.

Разные виды живых организмов отличаются по своей чувствительности к воздействию ионизирующих излучений, т. е. по своей радиочувствительности. Хотя различие радиочувствительности несомненно проявляется при всех эффектах, вызываемых облучением, но чаще всего она оценивается по дозам, ведущим к гибели половины животных (летальные дозы) в разные сроки после общего излучения, обычно в течение 30 дней. В литературе эта доза обозначается символом ЛДзо/зо . Смерть животных от облучения является, конечно, результирующей большого количества изменений, возникающих в организме под действием облучения, но она, как видно из табл. 8, является хорошим показателем различий в радиочувствительности. Для человека абсолютной смертельной дозой считается 600 р.

Таблица 8

ЛДддзо рентгеновых лучей для различных видов животных и микроорганизмов

50/30 Р

5 0/30 Р

Козы .....

Морские свинки

Свинья .....

(Собака.....

Человек . . . . Обезьяна . . . .

Мышь.....

Крыса.....

.\\ул......

На основании приведенных в таблице данных, можно сказать, что, несмотря на отдельные исключения, радиочувствительность нарастает по мере усложнения организации облучаемого объекта, что, по-видимому, связано с более легкой его ранимостью.

Разные сроки продолжительности жизни животных после облучения, а также выживание половины животных при дозах, оказывающихся смертельными для другой половины животных, свидетельствуют о большой вариации в индивидуальной радиочувствительности. При ежедневном облучении собак дозой 10 р большинство их гибнет при дозах 1000 р или немного

больше. Остальные гибнут только при дозах в 5-7 раз больших.

Средняя продолжительность жизни после облучения. Важным количественным показателем биологического действия ионизирующих излучений является средняя продолжительность жизни облученных животных. Чем выше доза облучения, тем в более короткие сроки наступает гибель облученных животных. Эта зависимость имеет ту особенность, что в определенном, довольно большом интервале доз их увеличение не сопровождается соответствующим сокращением продолжительности жизни, равной примерно 3 дням при абсолютно смертельной дозе. Лишь при дальнейшем резком увеличении дозы облучения (в 10 и более раз) картина поражения резко меняется и животные гибнут в момент облучения - так называемая смерть под лучом . В этом последнем случае причина смерти иная, чем при меньших дозах, т. е. при облучении очень большими дозами поражаются такие жизненно важные системы, которые при меньших дозах или же не задеваются вовсе или задеваются в .меньшей стеиени, чем другие.

Зависимость времени выживания белых мышей от дозы наглядно видна на рис. 29.

Зависимость времени выживания от дозы, являющаяся результатом разного механизма смерти при разных дозах, отмечена не только для мышей, но и для таких животных, как крысы, собаки и др. При дозах 5000-10000 р животные гибнут обычно на 3-4 сутки главным образом от поражения желудочно-кишечного тракта. При десятках тысяч рентген животные гибнут в первые сутки с тяжелыми проявлениями, характерны-

1д дозы

Рлс. 29. Кривая зависимости смертности белых мышей от дозы при тотальном облуче-Н1ГИ рентгенов1>1ми лучами

ми для поражения нервной системы. При дозах больше )100000 о животные умирают под лучом , т. е. во время самого облучения. Здесь в основном наблюдаются множественные кровоизлияния в жизненно важные центры головного мозга. Неравномерное распределение смертности облучаемых животных во времени зависит не только от дозы, но отмечается и внутри отдельных доз и является также отражением разных конечных причин гибели. При абсолютно смертельных дозах (1000 р) в течение 20 дней после облучения можно выявить пять пиков смертности, несколько по-разному проявляющихся у разных видов и пород животных и для разных условий облучения. Эти данные имеют большое практическое значение, поскольку разные причины смертности требуют разных средств предотвращения гибели, что подтвердилось в эксперименте.

Роль фактора времени в эффекте облучения. Реакция организма на облучение в значительной мере зависит от условий облучения. К одним из таких условий относится время облучения (так называемый фактор времени ), под которым подразумевается мощность излучения и фракционирование облучения. Вопрос о влиянии мощности излучения недостаточно разработан. По-разному влияет мощность при различных реакциях. При одних, например при некоторых наследственных изменениях, результат остается почти неизменным вне зависимости от величины мощности дозы и ее дробления. Как правило же, увеличение мощности излучения до 10-15 р/мин ведет к нарастанию поражающего действия излучения, оставаясь затем в значительной мере постоянным в пределах до 100-150 р/мин.

Дробление облучения ведет к уменьшению поражающего действия излучения. Известно, что смертельные дозы общего облучения для собаки равны 600 р. Однако если облучать собаку ежедневно дозой в 10 р, то смертельная доза при таких дробных облучениях может превысить дозу при однократном облучении в 10 раз. При еще большем дроблении дозы может вообще не наблюдаться смертельное действие даже при накоплении очень больших доз, хотя те или иные виды поражения будут иметь место, например ослабление общего состояния, развитие злокачественных опухолей и т. д. На результате сказывается не только величина однократной дозы, но и продолжительность интервалов между отдельными облучениями. По некоторым данным оказывается, что наибольшее значение имеет общий срок, в течение которого осуществляется облучение. Суть влияния фактора времени заключается, по-видимому, в процессах восстановления, в обратимости тех повреждений, ко-

Фракционирование - облучение в несколько сеансов с перерыва.ми оди маковой или разной продолжительности между отдельными облучениями.

торые имеются в живой ткани после облучения. Естественно, что они тем больше, чем меньше однократная доза, чем больше интервалы и длительнее общий срок воздействия. Учет фактора времени имеет большое значение для многих вопросов лечебного и других видов мирного использования атомной энергии.

Физико-химические изменения под действием ионизирующих излучений. Этот раздел механизма биологического действия излучения находится еще в стадии накопления фактов. Большинство данных относится к растворам различных соединений, в том числе и таких биологически важных, как белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, но не к живым тканям и организмам.

При облучении крахмала, глюкозы и мальтозы большими дозами рентгеновского и у-излучения отмечается снижение вязкости, уменьшение рН и появление восстановительной способности. При облучении коллоидов дозами 400-1600 р отмечено уменьшение степени дисперсности, вплоть до коагуляции и уменьшения рН.

Для указанных выше и ряда других (инсулин, сахароза, ра-финоза, маннит и др.) углеводородов наблюдаются под действием у-излучений порядка Юэ зв/см характерные изменения спектров поглощения в виде увеличения суммарного поглощения, сдвига или появления новых максимумов, по которым можно иногда высказать предположение о природе продуктов радиолиза углеводородов.

Значительное снижение вязкости под действием рентгеновского облучения отмечено и в системе гиалуронидаза - гиалу-роновая кислота, в растворах нуклеиновых кислот и других биологически важных соединений, причем не только в момент облучения, но и в течение нескольких часов, а иногда и большего BfCN-eHH после облучения здесь наблюдается так называемый эффект последействия .

Для ряда соединений, в том числе для нуклеиновых кислот и входящих в их состав пуриновых и пиримидиновых оснований, отмечено изменение спектра ультрафиолетового поглощения, идущее в большинстве случаев в сторону уменьшения оп-тичес ( ii плотности в точке максимума [1рогюрционально дозе облучения. Это резче выражено при меньших концентрациях. Пиримидины оказались более радиочувствительными, чем пурины, что, по-видимому, можно объяснить защитным влиянием имидазольного кольца, входящего в состав молекул пуринов. Это хороший пример защитного влияния дополнительно присоединенных групп на молекулу в целом. Нуклеиновые кислоты по радиочувствительности занимают промежуточное положение между пиримидинами и пуринами. Отдельные пиримидины и пурины обладают различной радиочувствительностью. Так,