|
 Tikai daži no ievērojamākajiem atomfizikas ekspertiem tajā 1942. gada rītā zināja, ka cilvēks beidzot ir apguvis kodolreakcijas slepeno kontroli. Bet trīs gadus vēlāk, 1945. gadā, pasauli satricināja Japānas pilsētu - Hirosimas un Nagasaki traģēdija.
Tieši virs šīm pilsētām pirmo reizi pieauga indīgas sēnītes ar atomu sprādzieniem. Un tad cilvēce rūgti un taustāmi uzzināja par atoma kodola graujošo spēku.
Tomēr radioaktivitātes parādības un starojuma ietekmes uz dzīvajiem audiem izpēte sākās daudz agrāk - 1896. gadā. Tajā laikā jaunais franču fiziķis Anrijs Bekerels sāka interesēties par sāļiem, kas satur urāna ķīmisko elementu.
Fakts ir tāds, ka daudziem urāna sāļiem ir spēja fosforēt, ja tos apstaro ar saules gaismu. Bekerels nolēma izpētīt šo īpašumu sīkāk. Viņš pakļāva urāna sāļus saules gaismai un pēc tam tos uzlika uz foto plāksnes, kas ietīta melnā papīrā. Izrādījās, ka urāna sāļu fosforescences stari diezgan viegli iziet cauri necaurspīdīgajam papīram, pēc tā izstrādes atstājot uz plāksnes melnu plankumu. Bekerels bija pirmais, kurš nonāca pie šāda secinājuma. Bet drīz kļuva skaidrs, ka fosforescējošajiem stariem ar to nav nekāda sakara. Urāna sāļi, pat sagatavoti un turēti tumsā, vairākus mēnešus joprojām darbojās uz foto plāksnes un ne tikai caur papīru, bet pat ar koku, metāliem utt. Pamatojoties uz šiem eksperimentiem, tika atklāta radioaktivitāte. Divus gadus vēlāk divus jaunus radioaktīvos elementus - poloniju un radiju - atklāja slaveni zinātnieki, laulātie Marija un Pjērs Kirī. No šī laika sākās intensīvs radioaktivitātes pētījums. Bet kas ir radioaktivitāte?
Kopš bērnības mēs esam pieraduši, ka nedzīvi priekšmeti parasti pastāv gadsimtiem ilgi. Jebkurā gadījumā, ja ne paši priekšmeti, tad materiāli, no kuriem tie ir izgatavoti. Spriediet pats: pat ja mēs salauzām porcelāna krūzīti un tā pārstāja pildīt paredzēto lomu, tad tās lauskas var melot gadu tūkstošiem un principā ar tām nekas nenotiks. Galu galā arheologi atrod trauku un rotājumu paliekas, kuras cilvēki valkāja pirms daudziem gadu tūkstošiem!
Viss šeit slēpjas neorganisko savienojumu molekulu un to veidojošo daļiņu - atomu - ārkārtējā stiprumā. Patiešām, atsevišķi atomi var pastāvēt ļoti ilgu laiku, bez būtiskām izmaiņām. Patiešām, lai iznīcinātu vai "pārtaisītu" atomu, jums ir jāmaina tā kodols, un tas ir pārāk grūts uzdevums.
Bet dabā, izrādās, ir arī atomi, kuru kodoli mainās spontāni, spontāni, kā saka fiziķi. Tieši šos kodolus sauca par radioaktīviem, jo, pārdzīvojot transformācijas, tie izstaro starus. Tādējādi radioaktivitāte ir fiziska parādība, kurā notiek viena vai otra atomu kodolu pārkārtošanās. Parasti tie ir trīs veidu stari. Viņus nosauca par grieķu alfabēta burtiem: alfa, beta un gamma. Alfa un beta stari ir daļiņu plūsmas. Īpaši alfa daļiņas ir hēlija elementa atomi, bez to elektroniem. Beta daļiņas ir elektronu plūsma, bet gamma stari ir elektromagnētiskie viļņi, pēc īpašībām nedaudz līdzīgi rentgena stariem. Tādējādi radioaktīvā elementa atoms, izstumjot no kodola alfa vai beta daļiņu, pārvēršas par cita elementa atomu. Tā, piemēram, rādija atoms, izstarojot alfa daļiņu, pārvēršas par elementa atomu, ko sauc par radonu.
Pētot radioaktīvos elementus (kuru, starp citu, izrādījās, ka nemaz nav tik maz), zinātnieki pamanīja divas ļoti interesantas iezīmes. Viens no tiem sastāvēja no tā, ka viena veida radioaktīvo atomu sabrukšanas (vai, precīzāk, transformācijas) ātrums ir stingri nemainīgs un to praktiski neietekmē nekādi ārējie faktori. Tas ir atkarīgs tikai no pieejamā radioaktīvā elementa daudzuma. Tā, piemēram, ja mums ir viens grams rādija, tad puse no visiem pieejamajiem atomiem sabruks tieši 1620 gados. Atlikušais pusgrams samazināsies uz pusi (tas ir, to skaits samazināsies uz pusi) arī pēc 1620 gadiem uc atrasts tāds pats pussabrukšanas periods (tad ir tas laika periods, kurā puse no visiem atomiem tiek pārveidota).
Vēl viena iezīme bija tā, ka, kā izrādījās, radioaktīvie stari spēj iedarboties uz dzīviem audiem. Pirmais to atklāja radioaktivitātes atklājējs Anrī Bekerels. Lai demonstrētu radija sāļu mirdzumu tumsā, viņš krūšu kabatā nēsāja stikla ampulu ar šo sāli. Pēc kāda laika uz ķermeņa, vietā, kas atrodas pret ampulu, viņš atrada nelielu apsārtumu, kas atgādina nelielu apdegumu, kas pēc tam pārvērtās par nelielu čūlu. Zinātnieks pilnīgi pareizi šo parādību attiecināja uz radioaktīvo staru darbību. Starp citu, čūla sadzija ļoti lēni un pilnībā sadzija tikai pēc daudziem mēnešiem. Toreiz, gandrīz piecdesmit gadus pirms Hirosimas un Nagasaki, radioaktīvie atomi brīdināja cilvēkus par viņu briesmām.
No kā tas sastāv?
Izrādījās, ka galvenās briesmas nav pašas vielas, bet gan radiācija, ko tās izstaro radioaktīvās transformācijas procesā. Visi trīs veidu stari vienā vai otrā pakāpē var mijiedarboties ar dažādām neorganiskas un organiskas dabas vielām, ieskaitot “materiālu”, no kura tiek uzceltas dzīvā organisma šūnas. Lai gan visi trīs starojuma veidi būtiski atšķiras viens no otra, pirmajā vērtējumā to ietekmi uz dzīvajiem audiem zināmā mērā var uzskatīt par vienādu.
Bet šeit, protams, ir dažas īpatnības. Tā kā alfa starojums ir diezgan smagu (salīdzinot ar beta daļiņām) hēlija atoma kodolu plūsma, šie kodoli, izejot caur vielu, rada vislielākos traucējumus molekulās, kas sastopamas viņu ceļā. Šajā ziņā gamma stari ir drošākie - tie vismazāk mijiedarbojas ar vielu, caur kuru iziet. Beta daļiņas šajā ziņā ieņem starpposmu. Tādējādi alfa stari ir visbīstamākie. Bet jautājumam ir vēl viena puse. Fakts ir tāds, ka alfa daļiņām, pateicoties to masīvumam un spēcīgai mijiedarbībai ar matēriju, ir ļoti mazs tā sauktais "diapazons", tas ir, ceļš, pa kuru tās pārvietojas noteiktā materiālā. Pat plāns papīra gabals viņiem ir nepārvarams šķērslis. Jo īpaši tika atklāts, ka alfa stari iekļūst cilvēka ādā tikai dažu mikronu dziļumā. Dabiski, ka ārējās apstarošanas laikā tie nevar izraisīt dziļus iekšējo orgānu bojājumus. Tajā pašā laikā gamma stari, kaut arī daudz mazāk mijiedarbojas ar matēriju, taču to iespiešanās spējas ir tik lielas, ka cilvēka ķermenis praktiski nevar radīt viņiem taustāmu barjeru. Ne velti kodolreaktorus ieskauj biezas betona sienas - pirmkārt, tie ir sava veida "slazdi" gamma stariem, kas parādās reaktora darbības laikā.Tā kā cilvēka ķermenī gamma staru ceļš ir tūkstošiem reižu garāks nekā alfa daļiņu ceļš, ir dabiski, ka tie var izraisīt daudzu ceļā "sastapto" ķīmisko un bioloģisko struktūru iznīcināšanu. Tāpēc, pakļaujoties ārējām radioaktīvām vielām, tiek uzskatīts, ka gamma stari rada vislielākās briesmas. Tiesa, attēls ievērojami mainās, ja organismā nonāk radioaktīva viela. Tad visbīstamākie ir alfa stari, kas intensīvi mijiedarbosies ar iekšējo audu šūnām.
Galvenais apdraudējums, kā minēts iepriekš, sastāv no noteiktu organisma molekulu iznīcināšanas, mijiedarbojoties ar radiāciju. Tā, piemēram, ūdens molekulas pastiprināti disociējas uzlādētos ūdeņraža un hidroksiljonos. Bet, iespējams, ir daudz sliktāk, ja disociācijas vietā molekula "sadalās" divās neitrālās grupās (tā sauktajos radikāļos), kurām, kaut arī tās pastāv brīvā formā ārkārtīgi īsu laiku, ir ļoti augsts reaktivitāte.
Šādas transformācijas, protams, var notikt ne tikai ūdens molekulas, bet arī citi ķīmiski savienojumi, kas veido dzīvo organismu. Vienā laikā pat tika uzskatīts, ka radiācijas radīto kaitējumu organismam rada tieši šie fragmenti, no kuriem daži ir ļoti bīstami. Tomēr šī hipotēze drīz tika atteikta, jo tam pretrunā bija ārkārtīgi zemā iespējamo vielu koncentrācija. Pat ja intensīvi apstaro ķermeni, šādu fragmentu saturam nevajadzēja pārsniegt desmit miljardu gramu. Tagad zinātnieki uzskata, ka, iespējams, sākotnēji izveidojušies joni un radikāļi turpina mijiedarboties ar vēl neiznīcinātām molekulām. Šādu "sekundāro" reakciju produkti, savukārt, mijiedarbojas ar jaunām molekulām, tāpēc iznīcināšanai pakļauto molekulu skaits palielinās kā lavīna, tas ir, šajā gadījumā tiek novērota tā sauktā ķēdes reakcija. Tā rezultātā dažādu vielu (jo īpaši vitamīnu-enzīmu) sastāvs, kas regulē cilvēka ķermeņa darbību, kā arī vairāku fizioloģisko funkciju un bioķīmisko procesu izmaiņas (kaulu smadzeņu hematopoētiskā funkcija, asinis utt.) ļoti mainās. Un tā rezultātā, atkarībā no starojuma intensitātes, rodas viena vai otra staru slimības forma. Lai gan tagad ir izstrādātas efektīvas tā ārstēšanas metodes, izmantojot zāles, kas pārtrauc transformāciju ķēdes lavīnu, tā dēvētajiem inhibitoriem izšķiroša nozīme ir aizliegumam ne tikai izmantot, bet arī testēt atomu un termo kodolieročus radiācijas slimību profilaksē.
Radioaktīvo zāļu lietošana vairāku slimību profilaksei un ārstēšanai ir ārkārtīgi lietderīga. Pat radioaktivitātes pētījuma pionieri Pjērs un Marija Kirī izmantoja radija preparātus kā sava veida ārstnieciskus preparātus. Pašlaik radioaktīvos izotopus plaši izmanto dažāda veida ļaundabīgu audzēju ārstēšanā. Bet, iespējams, vispazīstamākā radioaktīvo vielu izmantošana cilvēka vitalitātes uzturēšanai, vairāku slimību novēršanai ir tā dēvēto radona vannu izmantošana.
Fakts ir tāds, ka radioaktīvās sabrukšanas laikā radijs pārvēršas par radioaktīvu gāzveida elementu radonu. Ūdens, kas piesātināts ar šādu radioaktīvu gāzi, ir radona vanna. Un, lai arī šobrīd vairākās klīnikās tiek gatavotas mākslīgā radona vannas, mūsu Padomju Savienībā slavenākā radona ūdeņu dabiskā "nogulsne" ir Kaukāza avoti netālu no Tskhaltubo. Terapeiti tos pēta jau ilgu laiku.Tika konstatēts, ka radona vannu iedarbība lielā mērā ir saistīta ar radona, īpaši alfa starojuma, klātbūtni, kas parādās radona radioaktīvās sabrukšanas laikā. Tas ir nenozīmīgas apstarošanas devas ar alfa daļiņām, kas izskaidro radona vannu ārstnieciskās īpašības.
Kā izrādījās, radona vannu uzņemšanas laikā ķermenis tiek pakļauts radiācijai ne tikai no ārpuses, bet arī no iekšpuses. Tā kā radons ir gāzveida, tas viegli iekļūst cilvēka ķermenī, kā arī caur ādu tieši asinīs. Tādējādi, uzņemot radona vannas, notiek vienmērīga un plaši izplatīta ķermeņa apstarošana ar alfa daļiņām. Tajā pašā laikā izrādījās, ka tikai apmēram vienam procentam ūdenī izšķīdināta radona ir dziedinošs efekts. Turklāt šī darbība ir ļoti ierobežota laikā. Tā kā radons ir gāzveida, 1-2 stundu laikā pēc vannas uzņemšanas tas gandrīz pilnībā izdalās no ķermeņa. Šajā laikā tikai aptuveni pusprocentam radona ir laiks sabrukt. Tādējādi, kā redzat, ķermeņa iedarbība vannošanās laikā ir ne tikai ļoti īsa, bet arī nenozīmīga. Tomēr tieši šīs minimālās radiācijas devas ir ārstnieciskas. Tika konstatēts, ka radona vannu lietošana nenozīmīgi ietekmē ādas vazokonstrikciju un sirdsdarbības kontrakcijas. Tajā pašā laikā nedaudz samazinās asinsspiediens, kā arī palielinās vielmaiņas ātrums. Turklāt palielinās asinsrades orgānu funkcijas. Radona vannas noved pie oksidatīvo procesu palielināšanās organismā, kas veicina tā vitālo aktivitāti. Radona vannām ir īpaši izteikta ietekme uz nervu sistēmu. Jo īpaši tiek pastiprināti smadzeņu garozas inhibējošie procesi, kas savukārt palīdz uzlabot miegu. Tika arī atzīmēts, ka radona vannām ir (kaut arī nelielas) pretsāpju un pretiekaisuma iedarbība. Tika konstatēts, ka dažos gadījumos šādas vannas novērš hroniskus iekaisuma procesus noteiktos cilvēka ķermeņa orgānos (locītavās un kaulos).
Nesen tā dēvētie atomi ir plaši izplatīti medicīniskajā un bioķīmiskajā praksē. Tie ir parasto ķīmisko elementu atomi, tikai radioaktīvi. (Ķīmiķi tos bieži sauc par radioaktīvajiem izotopiem.)
Lielas iespējas radioaktīvie izotopi sniedza zinātniekiem metabolisma izpētes laikā (gan augu, gan dzīvnieku organismos). Tā, piemēram, tika konstatēts, ka vistas olu olbaltumvielas veidojas (sintezējas) no pārtikas, kas vistām tika barots apmēram mēnesi pirms olu izdēšanas. Tajā pašā laikā olšūnu čaumalas izveidošanai tiek izmantots kalcijs, kas iepriekšējā dienā tika barots izmēģinājuma putnam. Radioaktīvo indikatoru (vai apzīmēto atomu) metode ļāva zinātniekiem atklāt faktu par ļoti augstu vielmaiņas ātruma starp dzīvo organismu un vidi ātrumu. Tā, piemēram, iepriekš tika uzskatīts par vispārpieņemtu, ka audi tiek atjaunoti pēc diezgan ilga laika perioda, kas aprēķināts gados. Tomēr patiesībā izrādījās, ka gandrīz pilnīga visu veco ķermeņa tauku aizstāšana ar jauniem cilvēka ķermenī prasa tikai divas nedēļas. Marķēta ūdeņraža (tritija atomu) izmantošana viennozīmīgi ir parādījusi, ka dzīvnieku organismi spēj absorbēt soda ne tikai caur kuņģa-zarnu trakta ceļu, bet arī tieši caur ādu.
Interesantus rezultātus zinātnieki ieguva, izmantojot dzelzs radioaktīvos izotopus. Tā, piemēram, bija iespējams izsekot "pašu" un pārlieto (donoru) asiņu uzvedībai organismā, uz kuru pamata tika ievērojami uzlabotas to uzglabāšanas un saglabāšanas metodes.
Ir zināms, ka asins sarkano asins šūnu (eritrocītu) sastāvā ietilpst hemoglobīns - sarežģīta viela, kas satur dzelzi. Izrādījās, ka, ja dzīvniekam injicē ēdienu ar dzelzs radioaktīvo izotopu, tad tas ne tikai nenonāk asinīs, bet arī vispār neuzsūcas.Pat ja vienā vai otrā veidā dzīvnieka asinīs samazinās eritrocītu skaits, pirmajā posmā dzelzs joprojām netiek absorbēts. Un tikai tad, kad eritrocītu skaits uz veco dzelzs krājumu rēķina sasniedz normu, notiek pastiprināta radioaktīvā dzelzs asimilācija. Dzelzs organismā nogulsnējas "rezervē" kompleksā feritīna savienojuma formā, kas veidojas, mijiedarbojoties ar olbaltumvielām. Un tikai no šīs "noliktavas" ķermenis sintēzei velk dzelzi hemoglobīns.
Agrīnai slimību diagnosticēšanai ir izmantoti vairāki radioaktīvie izotopi. Tā, piemēram, tika konstatēts, ka pārkāpumu gadījumā vairogdziedzeris joda daudzums tajā strauji samazinās. Tāpēc jods, kas vienā vai otrā formā ievadīts ķermenī, ar to diezgan ātri uzkrājas. Tomēr nav iespējams analizēt dzīvas personas vairogdziedzera jodu. Šeit atkal nonāca marķēti atomi, jo īpaši joda radioaktīvais izotops. Ievadot ķermenī un pēc tam novērojot tā caurbraukšanas ceļus un uzkrāšanās vietas, ārsti ir izstrādājuši metodi Greivsa slimības sākuma stadiju noteikšanai.
Vlasovs L.G. - daba dziedina
|
