Ảnh hưởng của ion hóa lên cơ thể con người

Ảnh hưởng của ion hóa lên cơ thể con người

Đề Tài:

Thành Phố Hồ Chí Minh – Năm 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Thành Phố Hồ Chí Minh - Năm 2010

LỜI GIỚI THIỆU

Chúng ta đã biết chất phóng xạ là một bộ phận không thể tách rời của trái đấtchúng ta, nó đã tồn tại cùng trái đất Các chất phóng xạ tồn tại trong tự nhiên, có trênmặt đất, có trong không khí và thực phẩm Chất phóng xạ tồn tại ở dạng khí trongkhông khí khi chúng ta hít thở Cả trong cơ thể của chúng ta bao gồm cơ, xương và các

mô đều chứa các nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên

Con người vẫn thường phải chịu sự chiếu xạ của các bức xạ tự nhiên từ trái đất,cũng như từ bên ngoài trái đất Bức xạ mà chúng ta nhận được từ bên ngoài trái đấtđược gọi là các tia vũ trụ hay bức xạ vũ trụ Chúng ta cũng bị chiếu bởi các bức xạnhân tạo Chẳng hạn như tia X, các bức xạ được sử dụng để chuẩn đoán bệnh và điềutrị bệnh ung thư Bụi từ các vụ nổ thử nghiệm hạt nhân và lượng nhỏ các chất phóng

xạ từ các nhà máy điện hạt nhân và điện than đá thải vào môi trường cũng như lànhững nguồn bức xạ chiếu vào cơ thể con người

Hãy cùng đi vào bài tiểu luận của chúng tôi để hiểu rõ thêm về ảnh hưởng củatia bức xạ Và trả lời câu hỏi tia bức xạ ảnh hưởng lên cơ thể con người như thế nào

MỤC LỤC

CHƯƠNG I CÁC LOẠI BỨC XẠ 1

1 Bức Xạ Alpha 1

2 Bức Xạ Beta 1

3 Bức Xạ Gamma 1

4 Bức Xạ Neutron 2

5 Bức Xạ Tia X 2

CHƯƠNG II CÁC NGUỒN CHIẾU XẠ 2

1 Chiếu Xạ Tự Nhiên 3

a Bức xạ vũ trụ 3

b Các bức xạ trong vỏ trái đất 4

2 Chiếu Xạ Nhân Tạo 5

a Chiếu xạ y tế: 5

b Chiếu xạ trong công nghiệp 7

c Tro bụi phóng xạ 9

CHƯƠNG III TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ION HÓA LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI 11

1 Cơ Chế Tác Dụng Của Bức Xạ Ion Hóa Lên Con Người 11

a Cơ chế trực tiếp: 11

b Cơ chế gián tiếp: 11

2 Các Tổn Thương Do Bức Xạ Ion Hóa 13

a Tổn thương ở mức nhiễm sắc thể ADN 13

b Tổn thương ở mức phân tử 15

c Tổn thương ở mức tế bào 15

3 Các hiệu ứng và biểu hiện 16

a Hiệu ứng sớm 16

b Hiệu ứng muộn 17

c Hiệu ứng ngẫu nhiên và tất nhiên 19

d Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học của bức xạ ion hóa 19

CHƯƠNG IV KHẮC PHỤC 21

1 Mức Chiếu Xạ Được Phép Giới Hạn 21

2 An Toàn Bức Xạ Đối Với Chiếu Xạ Ngoài Và Trong 23

a An toàn bức xạ đối với chiếu xạ ngoài 24

b An toàn bức xạ đối với chiếu xạ trong 25

CHƯƠNG V NHỮNG VỤ TAI NẠN ẢNH HƯỞNG NGHIÊM TRỌNG ĐẾN CON NGƯỜI 27

1 Vụ Nổ Nhà Máy Điện Hạt Nhân Chernobyl (Ucraina) 27

a Ảnh hưởng đến con người 28

b Những ước tính thương vong 28

2 Vụ Mỹ ném bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki 29

a Những ước tính thương vong 30

3 Những Vụ Tai Nạn Mất Nguồn ở Việt Nam 30

a Sự cố kẹt nguồn phóng xạ trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp tại Khánh Hoà 30

b Sự cố mất nguồn phóng xạ Cs-137 tại Công ty cổ phần Xi măng Việt Trung 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

CHƯƠNG I CÁC LOẠI BỨC XẠ

Các nguồn phóng xạ (bao gồm các nguồn phóng xạ và các thiết bị bức xạ) phát racác hạt bức xạ như hạt anpha, beta, gamma và neutron Các bức xạ có những ảnhhưởng khác nhau khi chiếu lên cơ thể con người

1 Bức Xạ Alpha.

Bức xạ alpha được phát ra bởi các nguyên tử của các nguyên tố nặng như Uran,Radi, Radon và Plutoni Trong không gian, bức xạ alpha không truyền đi được xa và bịcản lại toàn bộ bởi một tờ giấy hoặc bởi lớp màng ngoài của da Tuy nhiên, nếu mộtchất phát tia alpha được đưa vào trong cơ thể, nó sẽ phát ra năng lượng ra các tế bàoxung quanh Ví dụ trong phổi, nó có thể tạo ra liều chiếu trong đối với các mô nhạycảm, mà các mô này thì không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da

2 Bức Xạ Beta.

Bao gồm các electron có khối lượng gần 1/2000 khối lượng

của một proton hay neutron, nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alpha

và nó có thể xuyên sâu hơn Tia beta được phát ra từ một số vật liệu

phóng xạ, chẳng hạn như Triti, Carbon-14, Photpho-32, và

Stronti-90 Tia beta có thể bị cản lại bởi tấm kim loại, kính hay quần áo

bình thường và nó có thể xuyên qua được lớp ngoài của da Nó có

thể làm tổn thương lớp da bảo vệ Trong vụ tai nạn ở nhà máy điện

hạt nhân Chernobyl năm 1986, các tia beta mạnh đã làm cháy da

những người cứu hoả Nếu các bức xạ beta phát ra trong cơ thể, nó

có thể chiếu xạ trong lên các mô trong đó

3 Bức Xạ Gamma.

Bức xạ gamma là dạng năng lượng sóng điện từ Nó đi được khoảng cách lớntrong không khí và có độ xuyên mạnh Tia gamma được tạo ra do sự tự phân rã củachất phóng xạ, chẳng hạn như Cobalt-60 và Xedi-137 Khi tia gamma bắt đầu đi vàovật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia

gamma va chạm với các nguyên tử Các va chạm đó với tế bào của cơ thể sẽ làm tổnhại cho da và các mô ở bên trong Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm chắn lýtưởng đối với tia gamma.

4 Bức Xạ Neutron.

Hạt neutron được giải phóng sau phản ứng phân hạch hạt nhân của Uranium hoặcPlutonium, bản thân nó không phải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu va chạm với các hạtnhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điệntích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá Neutron có sức xuyên mạnh hơn tiagamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tường bê tông dày, bởi nước hoặc tấm chắnParaphin Bức xạ neutron chỉ tồn tại trong lò phản ứng hạt nhân và các nhiên liệu hạtnhân

5 Bức Xạ Tia X.

Tia X có những đặc điểm tương tự như tia gamma, nhưng bức xạ gamma đượcphát ra bởi hạt nhân nguyên tử, còn tia X do con người tạo ra trong một ống tia X màbản thân nó không có tính phóng xạ Tia X bao gồm một hỗn hợp của các bước sóngkhác nhau, trong khi năng lượng tia gamma có một giá trị cố định (hoặc hai) đặc trưngcho các chất phóng xạ

CHƯƠNG II CÁC NGUỒN CHIẾU XẠ

Nguồn chiếu xạ được chia thành hai loại gồm: chiếu xạ tự nhiên và chiếu xạ nhân tạo Nguồn phóng xạ nhân tạo do con người chế tạo bằng cách chiếu các chất

trong các lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc Nguồn phóng xạ tự nhiên gồm cácchất phóng xạ có nguồn gốc bên ngoài trái đất như các tia vũ trụ và các chất phóng xạ

có nguồn gốc từ trái đất như các chất phóng xạ có trong đất đá, trong khí quyển, trongnước

1 Chiếu Xạ Tự Nhiên

Bức xạ ion hóa từ các nguồn phóng xạ tự nhiên chiếu xạ lên con người theo haicon đường: chiếu xạ trong do các nguyên tố phóng xạ được hấp thụ vào cơ thể quathức ăn, nước, qua hít thở không khí, chính các đồng vị phóng xạ có trong cơ thể(Potassium-40, C-14, Ra-226) và chiếu xạ ngoài bởi các nguyên tố phóng xạ có trong

tự nhiên như trong đất đá, các bức xạ trong các tia vũ trụ xâm nhập vào khí quyển tráiđất

 Bức xạ vũ trụ từ thiên hà

Chúng được sinh ra từ các vật thể vũ trụ rất xa trái đất, thành phần bao gồm92,5% là các hạt proton năng lượng cao và khoảng 7% là các hạt alpha và các hạt ionnặng hơn, phần còn lại là các electron, photon, neutrino

 Bức xạ vũ trụ từ mặt trời

Chúng được sinh ra từ các vụ nổ trong mặt trời và thay đổi theo chu kỳ hoạt độngcủa mặt trời Chúng tương tác với hạt nhân nguyên tử không khí và tạo ra những tiabức xạ thứ cấp bao gồm electron, gamma, proton, neutron, mezon,… với năng lượngtương đối thấp, vào khoảng  400 MeV và có cường độ rất lớn  106 – 107 hạt/cm2.s.Cũng có nhưng trường hợp đặc biệt, chúng có năng lượng một vài GeV Con ngườichủ yếu bị chiếu xạ bởi những tia bức xạ thứ cấp

b Các bức xạ trong vỏ trái đất

 Bức xạ từ mặt đất

Các nhân phóng xạ trong vỏ trái đất gồm các họ phóng xạ Uranium, Thorium vàcác hạt nhân phóng xạ nhẹ khác như K40, Rb87,… chiếu xạ này trung bình khoảng 0,45mSv/năm, tuy nhiên có thể đạt đến 1,8 mSv/năm và nhiều nơi trên trái đất lên tới 16mSv/năm (bang Nimasgerais ở Brazil, bang Kerela ở Ấn Độ)

 Bức xạ từ không khí

Do khí phóng xạ bốc lên từ vỏ trái đất (chủ yếu là khí radon) Chiếu xạ gây nênbởi nguyên nhân này là tương đối yếu, trung bình 0,05 mSv/năm

Radon-222 (222Rn) và các sản phẩm phân rã sống ngắn của nó (

218Po,214Pb,214Bi,214Po) xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp Trong khôngkhí gần mặt đất, lượng 222Rn thay đổi trong khoảng từ 0,1 đến 10 Bq/m3 (trung bình là

3 Bq/m3) Chu kỳ bán rã của 222Rn là 3,8 ngày

 Bức xạ trong các vật liệu xây dựng

Đó là các bức xạ của Uranium, Thorium và Potassium có chứa trong các vật liệunhư: cát sỏi, xi măng, bê tông, tường khô, gỗ, gạch nung…

Radon thoát ra từ đất và các vật liệu xây dựng, do đó lượng radon trong cácphòng kín lớn hơn rất nhiều so với ở ngoài trời

Trên phạm vi toàn cầu, trong quy mô của từng nước, người ta đã nghiên cứu xácđịnh lượng radon trong các nhà ở:

Ở châu Âu trung bình từ 20 đến 50 Bq/m3; ở mỹ trung bình là 55 Bq/m3 nhưngtrong khoảng 1-3% các nhà một căn hộ riêng, tức là khoảng hàng triệu nhà, lượngradon lên tới 300 Bq/m3 Ở Việt Nam, chưa có đầy đủ số liệu thống kê, tuy nhiên kếtquả của một số nghiên cứu cho thấy: lượng radon trong nhà ở khu vực Hà Nội vàokhoảng 30 Bq/m3, ở miền núi thường lớn hơn vài lần

Lượng radon trong nhà ở phụ thuộc vào vùng địa lý, tuỳ thuộc vào mùa trongnăm và các yếu tố địa lý, khí hậu Trong một nhà: tầng thấp có lượng radon nhiềuhơn tầng cao, trong phòng thoáng, lượng radon ít hơn so với trong phòng kín

Bảng 1: Liều lượng con người nhận do bức xạ tự nhiên

Nguồn Liều bức xạ tự nhiên trung bình mỗi

người nhận được trong một năm

Trong chiếu xạ nhân tạo thì chiếu xạ y học là nguồn chủ yếu Trong đó, liềulượng đóng góp chủ yếu là do chuẩn đoán bằng X-quang

Bảng 2: Liều lượng do chiếu xạ y học

X-quang và chuẩn đoánX-quang và phóng xạ điều trịChuẩn đoán y học hạt nhânĐiều trị y học hạt nhân

0.600.030.002

<1Hiện nay, trong y tế, các nguồn phóng xạ được sử dụng để chuẩn đoán và điều trịbệnh Có thể phân nguồn phóng xạ trong lĩnh vực y tế thành 2 loại: một là nguồn từmáy X-quang, nghĩa là dùng chùm tia X có cường độ tương đối mạnh chiếu nhanhtrong thời gian ngắn dùng trong chụp hình giúp cho việc chẩn đoán bệnh Ngoài ra còn

có nguồn từ máy phát tia X, các nguồn phóng xạ phát ra các chùm tia tương đối yếu vàđược chiếu liên tục trong soi hình Nguồn thứ hai là sử dụng các đồng vị phóng xạ đểđiều trị bệnh Nguồn này lại được chia làm 2 loại: nguồn kín và nguồn hở

Nguồn kín là các máy có sử dụng đồng vị phóng xạ như máy xạ trị Cobatl, máygia tốc điện tử tuyến tính tạo chùm electron hay tia X với năng lượng 4-25MeV, daophẫu thuật bằng tia gamma

Nguồn hở là các chất phóng xạ được đưa trực tiếp vào trong cơ thể qua đườngtiêu hóa hoặc tiêm để chẩn đoán và chữa trị bệnh (hay còn gọi là phương pháp điều trịchiếu trong) bằng cách tiêm hoặc uống Các nguồn này thường phát ra năng lượng bức

xạ beta

Bảng 3: Một số đồng vị phóng xạ sử dụng trong y tế

C-11, N-13, O-15, F-18, Cu-64 (13 h) Positron Trong máy pet chẩn đoán

Mặc dù, các nguồn chiếu xạ này được dùng để chẩn đoán và điều trị bệnh chocon người song ít nhiều nó vẫn có những ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của bệnhnhân và cả những nhân viên kĩ thuật làm việc trực tiếp với nó.

Khi chiếu một liều bức xạ nhất định lên bệnh nhân trong chuẩn đoán hay điều trịthì ít nhiều các tia bức xạ ấy cũng ảnh hưởng đến các tế bào xung quanh vùng chiếuthậm chí một số trường hợp vùng ảnh hưởng rất lớn Các tế bào khi bị chiếu sẽ dẫnđến giảm chức năng hoặc có thể bị hoại tử ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.Trong quá trình điều trị ở bệnh nhân có thể xuất hiện một số triệu chứng đi kèm: mệtmỏi, thay đổi trên da, ăn mất ngon, nổi ban đỏ, rụng lông tóc…

Ngoài bệnh nhân thì chính những nhân viên làm việc nhiều năm với chất phóng

xạ cũng chịu nhiều ảnh hưởng với những triệu chứng như trên, nhiều trường hợp bịmắc các bệnh ung thư…

b Chiếu xạ trong công nghiệp

Công nghệ kĩ thuật ngày càng phát triển cùng với đó là những ứng dụng của kỹthuật hạt nhân trong công nghiệp cũng ngày càng đa dạng và phổ biến Người ta sửdụng kỹ thuật nguồn kín để xây dựng các hệ đo và tự động hóa trong các dây truyềnsản xuất của các nhà máy công nghiệp, chẳng hạn:

- Đo mức cho các bể đựng phối liệu, đo độ ẩm và mật độ của sản phẩm giấytrong các nhà máy sản xuất giấy;

- Đo mức chất lỏng trong các bể đựng phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng;

- Đo mức trong các hộp sản phẩm của các nhà máy sản xuất bia và nước giảikhát;

- Đo độ dày sản phẩm của các nhà máy sản xuất vật liệu sắt thép;

- Các hệ đo phóng xạ trong các giếng khoan của công nghiệp dầu khí

Bên cạnh kỹ thuật nguồn kín, kỹ thuật nguồn hở hay đồng vị phóng xạ đánh dấucũng được sử dụng phổ biến Chẳng hạn, việc tối ưu hóa quy trình và thời gian phatrộn phế liệu trong các dây chuyền của các nhà máy sản xuất xi măng, nhà máy hóachất, v.v Trong lĩnh vực khai thác dầu khí, kỹ thuật đánh dấu phóng xạ được sử dụng

để xác định mặt cắt nước bơm ép trong các giếng bơm ép, nghiên cứu hiện tượng ngậplụt trong các giếng khai thác của mỏ dầu bạch hổ Hay kĩ thuật chụp gamma sử dụng

để soi hành lý tại các sân bay

Bảng 4: Một số đồng vị phóng xạ sử dụng trong công nghiệp

H-3, Au-198, Tc-99m Nghiên cứu về nước thải

C-14, Cl-36,H-3 Đo tuổi nước

Sc-40 Ag-110m, Co-60,

La-140, Sc-46, Au-198 Nghiên cứu về hiệu quả lò cao

Mn-54, Zn-65 Nghiên cứu về tác động môi trường của khai thác mỏ

Cr-57, Ir-192, Au-198 Nghiên cứu xói mòn bờ biển

Co-60 Khử trùng trong y tế và thực phẩm

Cs-137, Giám sát xói mòn đất, lắng đọng, độ cao mực nước trongbình chứaIr-192, Yb-169, Co-60,

Se-75 Chụp X-quang công nghiệp kiểm tra các mối hàn

Ngoài các nguồn chiếu xạ trên, tại và gần những trung tâm hạt nhân, nhà máyđiện nguyên tử, các nhân viên và dân cư sinh sống và làm việc quanh đây cũng chịumột lượng chiếu xạ nhất định Chủ yếu là chiếu xạ do các chất thải phóng xạ có chứanhững đồng vị phóng xạ như:…………

Các nguồn phóng xạ sử dụng trong công nghiệp thường là những nguồn có chu

kì bán rã ngắn Chúng phát ra các bức xạ gamma, tia X, anpha, beta, bức xạ neutron vàbức xạ cực tím Việc bị chiếu xạ bởi các nguồn bức xạ này ít nhiều ảnh hưởng đến sứckhỏe của những nhân viên làm việc trực tiếp với nó

Hình 2: Người dân Nhật bị bỏng

do bom nguyên tử của Mỹ.

c Tro bụi phóng xạ

Do các vụ nổ hạt nhân là chủ yếu:

- Các chất phân hạch không được sử dụng

hoặc mới được tạo ra do tương tác với neutron

như Pu239 theo phản ứng (n, U238)

- Các sản phẩm phân hạch

- Triti trong các động cơ nhiệt lạnh

- Các sản phẩm kích hoạt tạo nên ở lớp vỏ

của động cơ như: Fe56, Zn65, Mn54, Co60, Rn102,

W185

- Các sản phẩm kích hoạt tạo ra trong môi trường xung quanh, nhất là vụ nổ xảy

ra trong lòng đất hoặc trên mặt đất (Si21, Al28, Na24, Zn65, Fe55, Mn54) và C14 tạo nên bởiphản ứng N14(n,p)C14

Những tro bụi này được tung lên khí quyển trong các vụ nổ sẽ rơi xuống dướidạng hạt nhỏ Thời gian tro bụi phóng xạ lưu lại trong khí quyển có thể kéo dài hàngchục năm tùy thuộc vào các vụ nổ và các điều kiện phức tạp của khí tượng

Hầu hết các nguy hiểm bức xạ từ

các vụ nổ hạt nhân là do các hạt nhân

phóng xạ có chu kì bán rã ngắn bên

ngoài tác động lên cơ thể Các hạt nhân

phóng xạ này có thời gian sống khoảng

vài giây đến vài tháng thường tập trung

ở tâm vụ nổ với thông lượng neutron rất

lớn Chúng tác động trực tiếp lên cơ thể

với một liều chiếu rất lớn gây ra các

triệu chứng như bỏng nặng đến tử vong

Hình 3: Biểu đồ cho thấy các đường nét biểu thị tổng liều từ bụi phóng xạ trên bề mặt một vụ nổ của 1 lượng phân hạch megaton

Bên cạnh các nhân phóng xạ với thời gian sống ngắn ảnh hưởng ngay lập tức lên

cơ thể còn có các tro bụi phóng xạ khác có thời gian sống rất lâu Chính vì vậy cáctriệu chứng nó gây ra cho con người không thể sớm phát hiện mà nó tích tụ lâu dầntrong cơ thể phá hoại các tế bào, từ đó hình thành các bệnh lý nghiêm trọng Thườngkhi phát hiện ra thì bệnh đã phát triển rất trầm trọng

Ví dụ: Strongsi-90 có chu kì bán rã 28 năm, nó là chất hóa học tương tự nhưCanxi, chính vì thế nó được tích tụ trong xương đang phát triển Bức xạ mà nó tạo ralâu ngày tích tụ lại có thể gây ra các khối u, bệnh bạch cầu, và bất thường khác củamáu; Iốt-131 có chu kỳ bán rã là 8,1 ngày khi nuốt phải, nó tập trung ở tuyến giáp Cácbức xạ mà nó tạo ra có thể tiêu diệt tất cả hoặc một phần của tuyến giáp; Cesium-137

có chu kỳ bán rã 30 năm, nó không là một mối đe dọa lớn về sinh học như

Strontium-90 Trong cơ thể nó hoạt động tương tự như Kali, do đó nó sẽ được phân phối kháthống nhất khắp cơ thể Điều này có thể góp phần chiếu xạ sinh dục và gây ra nhữngtổn thương di truyền Plutonium 239 có chu kỳ bán rã là 24.400 năm, nó là một hạthiếm khi nhìn thấy, chỉ cần uống một lượng nhỏ khoảng 1 microgram Plutonium cũng

đủ để gây ra những nguy cơ về sức khỏe nghiêm trọng, có thể hình thành lên các khối

u xương và phổi Bên cạnh đó còn rất nhiều các nguyên tố phóng xạ khác tạo ra saucác vụ nổ và tồn tại rất lâu trong khi quyển, nước, đất và khi bức xạ mà chúng gây rachiếu xạ lên con người cũng gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của họ

Mà ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến những cư dân sống tại và gần sát trung tâm các

vụ nổ

CHƯƠNG III TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ION HÓA LÊN CƠ

THỂ CON NGƯỜI

Các bức xạ hạt nhân có năng lượng đủ lớn để gây ion hóa Sự ion hóa nguyên tửhay phân tử làm thay đổi tính chất hóa học hay sinh học–làm tổn thương tới các phân

tử sinh học Tổn thương gây ra bởi bức xạ là hệ quả của các tổn thương ở nhiều mức

độ liên tục diễn ra trong cơ thể sống từ tổn thương phân tử, tế bào, mô đến tổn thươngcác cơ quan và các hệ thống của cơ thể Hậu quả của các tổn thương này làm phát sinhnhững triệu chứng lâm sàng, có thể dẫn đến tử vong Bên cạnh đó, trong các tế bào còn

có quá trình phục hồi tổn thương Sự phục hồi này cũng diễn ra từ mức độ phân tử, tếbào, mô đến hồi phục các cơ quan và các hệ thống trong cơ thể

Tác động của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người qua hai cơ chế: trực tiếp vàgián tiếp

1 Cơ Chế Tác Dụng Của Bức Xạ Ion Hóa Lên Con Người

a Cơ chế trực tiếp:

Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử hữu cơ (chính là các phân tửADN trong tế bào) Những bức xạ với năng lượng lớn (anpha) khi đi vào cơ thể sẽ trựctiếp phá vỡ các tế bào gây ion hóa, làm đứt gãy các mối liên kết trong các gen, cácnhiễm sắc thể của tế bào, làm sai lệch cấu trúc gen và nhiễm sắc thể, gây tổn thươngđến chức năng của tế bào

b Cơ chế gián tiếp:

Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử nước, sau đó các sản phẩm độchại của các phân tử nước tác dụng lên các phân tử hữu cơ Trong cơ thể người có 70%

là nước, trong tế bào có khoảng 1,2.107 phân tử nước trong một phân tử ADN, do đóbức xạ vào sẽ tương tác với các phân tử nước nhiều hơn các phân tử ADN Sự ion hóa

có thể dẫn đến sự thay đổi phân tử nước tạo thành một loại hóa chất làm thay đổi

nhiễm sắc thể, từ đó làm thay đổi cấu trúc và chức năng của tế bào làm xuất hiện cáctriệu chứng lâm sàng: buồn nôn, đục nhân mắt, ung thư sau thời gian dài

Quá trình dẫn đến các tổn thương do bức xạ có thể chia theo 4 giai đoạn:

 Giai đoạn vật lý

Giai đoạn này kéo dài 10-16 giây, các tế bào hấp thụ năng lượng bức xạ dẫn đến

sự ion hóa Quá trình này được thể hiện qua:

Bức xạH2OH2O+ + e

- Giai đoạn hóa lý

Giai đoạn này kéo dài 10-6 giây, các ion H2O+ phân ly: H2O+H+ + OH còn cácion e- kết hợp với các phân tử H2O trung hòa sau đó lại phân ly:

e- + H2OH2O-H+OH

-Các sản phẩm của sự tương tác lên phân tử nước: H+, OH-, H, OH Trong đó: cácion H+, OH- tồn tại khá lâu, khá nhiều trong nước thường và không gây ra các phảnứng tiếp theo; các gốc tự do H,OH có một điện tử không bắt cặp và có hoạt tính hóahọc rất cao nên các gốc OH có thể kết hợp với nhau tạo thành Peroxide H2O2

 Giai đoạn hóa học

Giai đoạn này kéo dài vài giây, trong giai đoạn này, các sản phẩm phản ứngtương tác với các phân tử hữu cơ quan trọng của tế bào Các gốc tự do và các tác nhânoxy hóa có thể tự dính vào phân tử hoặc làm đứt gãy các mối liên kết trong các phântử

 Giai đoạn sinh học

Giai đoạn này kéo dài từ vài chục phút đến vài chục năm với các triệu chứng cụthể

Những thay đổi hóa học dẫn đến các thay đổi sinh học vì nó có thể ảnh hưởngđến các tế bào riêng lẻ theo các cách khác nhau:

Giết chết tế bào trong thời gian ngắn

Ngăn cản hoặc làm chậm trễ sự phân chia tế bào

Thay đổi vĩnh viễn tế bào và truyền cho tế bào con cháu.

Ảnh hưởng của bức xạ lên cơ thể người chính là gây ra những tổn thương đếntừng tế bào riêng lẻ Sự ảnh hưởng này có thể chia làm hai giai đoạn:

 Hiệu ứng Somatic (cá thể) xuất hiện do sự tổn thương các tế bào bìnhthường của cơ thể và chỉ ảnh hưởng lên người bị chiếu xạ

 Hiệu ứng Hereditary (di truyền) xuất hiện do sự tổn thất của các tế bàothuộc các cơ quan sinh sản, các bộ phận sinh dục Sự khác nhau quantrọng trong trường hợp này là ở chỗ sự tổn thất có thể truyền cho con cháu

và các thế hệ mai sau của người bị chiếu xạ

Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế tác động của bức xạ lên cơ thể con người:

 Liều hấp thụ D-năng lượng bức xạ truyền cho cơ thể

 Liều tương đương H-đặc tính của từng loại bức xạ-trọng số bức xạ

 Liều hiệu dụng E-đặc tính của mô hay cơ quan

 Cách chiếu xạ:

 Chiếu liều cao 1 lần, nhiều lần

 Chiếu liều thấp trường diễn

 Chiếu bộ phận hay toàn thân

2 Các Tổn Thương Do Bức Xạ Ion Hóa

a Tổn thương ở mức nhiễm sắc thể ADN

Do tác dụng trực tiếp hay gián tiếp, ADN có thể chịu các tổn thương sau:

 Nối giữa ADN và protein.

 Tổn thương bội (Bulky Lession) Thuộc loại tổn thương gây tử vong (Lethal Damage) Không sửa chữa được.

Nếu tổn thương do bức xạ gây nên trên ADN là đủ lớn, thì có thể quan sát thấynhững rối loạn của nhiễm sắc thể (Chromosome Aberration)

Rối loạn nhiễm sắc thể xảy ra khi một đoạn dài của ADN bị thay đổi, nó baogồm: nhân đôi (Duplication), bị cắt bỏ (Deletion), thêm vào một đoạn gen (Inversion),chuyển đoạn gen sang nhiễm sắc thể khác (Translocation)

Những rối loạn NST rất tiêu biểu do tác dụng của bức xạ là sự hình thành NSThai tâm (Dicentric) và NST vòng

a) NST bình thường b) trái: đứt ở cuối; phải: đứt một khe c) rối loạn NST, t rái: mất một khoảng ở giữa; phải mất ở cuối d) hai đoạn của nhánh này bị cắt

và nối sang nhánh khác e) NST bị nối thành vòng f) hai nhánh bị cắt nối thành vòng g) một cặp NST bình thường h) Hai NST dính lại thành một NST hai tâm + hai đoạn đứt hỗn hợp i) Hai NST trao đổi các đoạn cho nhau Từ b-f: nội NST Trường hợp h + i: giữa các NST.