تابش و زندگی(1)

زندگی بر روی زمین گسترش یافته است و ادامه ی آن به لطف نور و گرمای خورشید میسر می باشد. علاوه بر شار ملایم و بی خطر انرژی الکترومغناطیسی، موجودات زنده در معرض زیانهای ناشی از تابش یونساز طبیعی هم هستند. کوششهای بشر در سده ی بیستم نیز به این خطرات افزوده است. از سوی دیگر، تابشهای یونساز در صنعت، در تولید برق و قدرت و همچنین برای مقاصد تشخیصی در پزشکی بسیار سودمند هستند. بنابراین بر همکنش بین تابش یونساز و بافت زنده موضوع بسیار مهم و جالب توجهی است.

تابش یونساز و آسیب زیستی
 

سلول واحد اصلی بافت زنده است. سلولها ساختارهای پیچیده ای هستند که درون غشایی سطحی قرار گرفته اند. سلول دارای هسته ای مرکزی است. این هسته در بردارنده ی مولکولهای DNA (اسید دوکسی ریبونو کلئیک) است که ساختار، کارکرد، و بازآفرینی سلول را برنامه ریزی می کند. این «مارپیچ دو تایی» مشهور مولکول DNA ، قطری در حدود (نانومتر)2nm دارد. نزدیک به %80 سلول از آب تشکیل شده است.
از جمله آسیبهایی که سطوح پایین تابش یونساز بر مولکول DNA می گذارد، ایجاد سرطان و آسیبهای وراثتی است. ممکن است این امر به سبب یونش مستقیم مولکول، یا بطور غیرمستقیم از طریق یونش مولکولهای آب درون سلول رخ دهد. شکستن مولکول آب می تواند باعث ایجاد یون هیدروکسیل (OH)- شود که از نظر شیمیایی بسیار فعال است و به مولکول DNA آسیب می رساند.
سامانه های آنزیم سلولی به سرعت (طی چند ساعت) یک تار شکسته منفرد DNA را بازسازی می کنند. تار نشکسته DNA بمانند سرمشق عمل می کند. اما اگر در یک زمان، به تار کناری هم آسیب وارد شود، دیگر به هیچ وجه امکان بازسازی وجود ندارد. ممکن است پس از چنین رویدادی، در فرآیند بازسازی اختلالهایی روی دهد، و در پی آن نابهنجاریهای در رفتار سلول پیش آید. مثلاً ممکن است سلول بمیرد، که معمولاً این اتفاق در مقادیر کم تابش، بسیار نادر است. معمولاً آسیب سلولی سبب تقسیم سلولی بی مهار می گردد، که در نهایت ممکن است به گسترش تومور، هر چند پس از دوره ی طولانی نهفتگی، بیانجامد. سلولی که در فرآیند بازآفرینی دخیل است و علی رغم آسیب، زنده مانده است، ممکن است نارساییهای ژنتیکی را به نسلهای پس از خود نیز منتقل کند.
آسیب زیستی نسبی ناشی از گونه های مختلف تابش را، می توان بر حسب اثربخشی آن در ایجاد شکست در تارهای DNA درک کرد. مثلاً، الکترونها و پوزیترونها در ماده مسیر طولانیتری را نسبت به ذرات آلفا با انرژی یکسان می پیمایند، و تقریباً به یک اندازه زوج الکترون – یون تولید می کنند. بنابراین یونشهای ذره ی آلفا در فاصله ی کوچکیتری روی می دهد و در مقایسه با ذره ی بتا با انرژی یکسان، با احتمال بیشتری به هر دو تار مولکول DNA آسیب می رساند.

بکرل (و کوری)
 

اکنون معرفی چند یکای تخصصی و ویژه از پرتوزایی بسیار سودمند خواهد بود.
هسته های پرتوزا ممکن است ذرات آلفا، الکترون، پوزیترون، فوتون، یا فرآورده های شکافت را گسیل کنند. فعالیت یا اکتیویته ی یک گونه ی مشخص هسته ای در نمونه ای معین، برابر است با تعداد میانگین واپاشیهای که آن گونه در هر ثانیه انجام می دهد، و بر حسب بکرل سنجیده می شود. 1Bq، برابر با میانگین یک واپاشی در ثانیه است.
ممکن است در آغاز، فعالیت کل نمونه ای تازه تهیه شده با زمان افزایش یابد. زیرا فرآورده های دختر هسته ی پرتوزا هم ممکن است پرتوزا باشند ، هر چند در نهایت فعالیت کل باید به صفر کاهش بیابد.
بکرل یکای SI است که جایگزین کوری شده است: 1010Bq×1Ci=7.3. یکای کوری براساس فعالیت چشمه ای حاوی یک گرم 226Ra تعریف شده است. از آنجا که عمر میانگین 226Ra برابر 1010s × 7.28 است، آزمودن تعریف بالا از نظر سازگار بودن با تعریف پیشین آسان است.

گری و سیورت (و راد و رِم)
 

مقدار مطلق دز جذبی تابش در هر نقطه از ماده عبارتست از انرژی جذب شده در ماده در واحد حجم تقسیم بر چگالی جرمی در آن نقطه. یکای SI برای دز جذبی، گری خوانده می شود که متناظر با جذب یک ژول انرژی در یک کیلوگرم ماده است (1012 MeV kg-1 × .(IGy = 6.24 یکای قدیمی تر راد است: IGy = 102rad. دز جذبی گفته شده در عمل بصورت میانگین در یک ناحیه، مثلاٌ میانگین روی کل بدن یا میانگین روی عضو ویژه ای از بدن، در نظر گرفته می شود.
آسیب پرتو بر بافت زنده تنها متناسب با دز جذبی مطلق نیست، بلکه به چندین عامل دیگر نیز بستگی دارد، که یکی از آنها نوع پرتو است. مثلاً، با مقدار گری یکسان، ذرات آلفا بسیار زیانباتر از پرتوی گاما هستند. با اتکا بر تجربه پزشکی، به انواع مختلف پرتو، یک ضریب سازه تابش wR نسبت داه می شود. سازه های wR اعدادی بدون بعد هستند. در بسیاری از موارد، این سازه ها بصورت زیر انتخاب می شود.
برای پرتوهای X، پرتوهای گاما، ذارات بتا و میونها؛ wR =1
برای پروتونهای > 2 MeV؛ wR = 5
برای ذرات آلفا ؛ wR=20

نوترونها ذرات بدون باری هستند و در نتیجه مستقیماً ایجاد یونش نمی کنند. اما، در برخوردهای کشسان نوترون با هسته، هسته هدف به حرکت درآمده و یونساز می شوند. گیراندازی نوترون به همراه گسیل پرتوی گاما و شکافت هسته ای، دیگر فرآیندهای ممکنی هستند که به یونش منجر می گردند. سازه وزنی تابش برای نوترونها بسیار وابسته به انرژی است و مقادیر زیر برای آن اختیار شده است.
5 wR =، برای نوترونهای با انرژی بیشتر از 10 ke V
10 wR =، برای نوترونهای با انرژی بین 10 -100 ke V
20 wR =، برای نوترونهای با انرژی بین 100 ke V – 2 Me V
10 wR =، برای نوترونهای با انرژی بین 2-20 Me V
5 wR =، برای نوترونهای با انرژی بیشتر از 20 Me V
یکای سیورت (Sv) یکایی است که سازه wR را با دز جذبی درهم می آمیزد، به عبارت دیگر دز هم ارز بر حسب Sv (واحد دز جذبی رادیواکتیو)برابر است با دز جذبی بر حسب Gy، ضربدر سازه wR برای تابش مربوطه. دز هم ارز بر حسب Sv نشان دهنده ی زیان بالقوه برای بافت زنده با دز تابشی مشخص است. در عمل معمولاً دز های هم ارز برحسب میلی سیورت بیان می شوند. به همان گونه ای که یکای سیورت به گری مربوط می شد، یکای رو هم به یکای راد مربوط می شود، یعنی 1 Sv= 102 rem.
مثلاً، دز هم ارز رسیده از واپاشی آلفا زا با انرژی 5 MeV در بدن 5=100×20 برابر دز هم ارز رسیده از واپاشی بتا با انرژی 1 Me V در بدن است.
اعضا و بافتهای مختلف بدن انسان (کبد، مغز استخوان، پوست، ...) حساسیتهای مختلفی نسبت به تابش یونساز دارند. دز مؤثر را می توان با وزن دار کردن در هم ارزی که اعضای مهم بدن و بافتها دریافت می کنند، و جمع بندی آن روی کل بدن، بدست آورد. وزن دار کردن با عامل تجربی مربوط به خطرپذیری آسیب زیستی اعضا و بافتها انجام می گیرد. با این کار «یک عدد» خام ولی سودمند بدست می آید که بیانگر اندازه ی شایعه ناشی از تابش است. در بقیه این فصل، دز مؤثر را به اختصار دز می گوییم.
ادامه دارد...
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سايت : amirabbas1378