Radiaţii ionizanteRadioizotopi

UNIVERSITATEA DIN ORADEAFACULTATEA DE ŞTIINŢE

SPECIALIZAREA BIOLOGIE

Nume student:Kócza (Deng) Emese

OradeaAnul 2016

Cuprins1. Radiaţiile ionizante - definiţie. 2. Interacţiunea radiaţiilor ionizante cu materia vie3. Efectele biologice în expunerea la radiaţii ionizante4. Surse şi niveluri de expunere la radiaţii ionizante.5. Radioizotopi 5.1 Consideraţii teoretice 5.2 Direcţii de utilizare

Radiaţiile ionizante - definiţie• Radiaţiile ionizante sunt acele

radiaţii care au proprietatea de a ioniza materia cu care interacţionează.

• Radiaţiile ionizante interacţionează cu materia astfel că transferul de energie apare extrem de rapid.

• Ţinta principală: nucleul ADN.

Fig.1: ADNul afectat, model

Radiaţiile ionizante interacţionează la nivel celular prin:

• particule încărcate• interacţiuni electrice. apar ionizările, apoi modificările fizico-chimice şi

în final efectele biologice. • are loc un transfer de energie ce determină ionizarea

sau excitarea acestora. E

Interacţiunea radiaţiilor ionizante cu materia vie

• Acţiune directă prin afectarea directă a ADN –ionizarea sau excitarea unei molecule care antrenează o reorganizare a electronilor, conducând la susceptibilitatea de ruptură chimică sau distrugere. Are loc ca urmare a efectului fotoelectric şi a efectului Compton

• Acţiune indirectă prin afectarea moleculelor din preajma AND şi producerea de radicali liberi ca urmare a radiolizei apei.

Surse şi niveluri de expunere la radiaţii ionizante

Omul este expus la radiaţii din mai

multe surse, atât naturale cât şi artificiale. S-a calculat că doza medie anuală din surse naturale este de 2,4 mSv, dar există mari variaţii în funcţie de regiunea de locuit.

Fig. 2: Surse de radiaţii

Surse de radiaţii ionizanteA. . Surse naturale Sursele naturale generează

85% din expunerea totală a populaţiei globului.Ele sunt reprezentate de:

1. radiaţia extraterestră → radiaţia cosmică prin radionuclizi cosmogenici = 10%, aproximativ 0,4 mSv/an;Fig.3 : Surse naturale

2. radioactivitatea naturală a aerului→descendenţii de viaţă scurtă ai radioizotopilor radonului,1,3 mSv/an

3. radioactivitatea naturală a apei, vegetaţiei, alimentelor şi a omului însuşi.  

Fig.4: radioactivitatea naturală

B. Surse artificiale Generează 15% din expunerea

totală a populaţiei globului. Ele sunt reprezentate de:

• Expunerea medicală(13%) echivalent a1 mSv/an. Este expunerea la radiaţii ionizante suportată de indivizi din populaţie ca parte a propriului tratament sau diagnostic.

• alte expuneri :apar prin activităţi industriale, de cercetare, de testare a armelor nucleare, accidente nucleare.

Fig.5: Exemplu de sursă artificială

C. Expunerea profesională Termenul de „expunere profesională” desemnează

expunerea lucrătorilor determinată de activitatea lor, în timpul desfăşurării acesteia.

Principalele grupe de persoane expuse profesional la radiaţii ionizante sunt:

• profesiile medicale, aproximativ 75%(medici, mai ales radiologi, specialişti în medicină nucleară, radioterapie, cardiologi, oftalmologi şi ortopezi, echipele asociate ale acestora şi alţii, implicaţi în tehnici radiologice speciale de radiologie intervenţională, ş.a);

• personalul din centre de cercetare ce utilizează radiaţii sau materiale radioactive

• utilizatorii de surse de radiaţii în scopuri industriale• lucrătorii din minele uranifere şi din uzinele de procesare

a minereului, unde sunt prezente cantităţi semnificative de minereuri radioactive.

Radioizotopi Consideraţii teoretice Compuşii marcaţi izotopic au multiple posibilităţi

sintetice şi aplicative. Un compus chimic devine marcat atunci când unul sau mai mulţi atomi din molecula acestuia sunt înlocuiţi cu izotopi ai aceluiaşi element, astfel încât în final el să prezinte un conţinut izotopic diferit de cel iniţial (natural).

Ca o consecinţă a faptului că, atât carbonul, cât şi hidrogenul, intră în compoziţia tuturor moleculelor organice care stau la baza materiei vii, izotopii stabili şi radioactivi ai acestor elemente sunt utilizaţi frecvent pentru marcarea moleculelor organice implicate în studii biologice.

Fig.6 : Structura carbonului stabil, radioactiv

Se mai pot întâlni izotopi ai halogenilor, azotului,fosforului, oxigenului,sulfului etc.

Tabel 1: RadioizotopiNr. Element Izotop Abundenţă

naturală1. Uraniu 238U 99,2743%

2. Uraniu 235U 0,7201%

3. Thoriu 232Th ≈ 100% 4. Rubidiu 87Rb 27,85%

5. Potasiu 40K 0,01167%

6. Carbon 14C1,6.10-10 în CO2

atmosferic

7. Hidrogen 31

Produs al reacţiilor nucleare H

Substanţele radioactive emană trei tipuri de radiaţii: α, β şi γ . Radiaţiile α sunt deviate în câmp electric şi magnetic într-o mai mică măsură faţă de radiaţiile β. Radiaţiile γ nu sunt deviate în câmp electric sau magnetic, ceea ce dovedeşte că nu au sarcini electrice.

Fig.7 : Evidenţierea radiaţiilor α, β şi γ

Radiaţiile α Radiaţiile α sunt nuclee de heliu încărcate

pozitiv, deplasându-se cu viteze foarte mari, care străbat pereţii subţiri ai unui vas metalic, acumulându-se în acesta sub formă de heliu. Aceste radiaţii sunt emise de nuclee, cu viteze de 1,4 – 2,0 10⋅ 7 m/s

Particulele grele încărcate pot suferi trei tipuri de interacţiuni:

• ciocniri cu electroni atomici • frânare în câmpul electric al nucleului

(reemisia de radiaţii γ şi X) • reacţii nucleare ce se petrec cu o probabilitate

foarte mică, de aproximativ 10-3 % Fig.8 : Particula α

Radiaţiile β Radiaţiile β sunt formate din electroni care se

deplasează cu viteze foarte mari (de 20 de ori mai mari decât viteza radiaţiilor α şi până la 99% din viteza luminii). De aceea, radiaţiile β au putere de pătrundere mai mare decât radiaţiile α .

• Există două tipuri de radiaţii β, radiaţiile β- şi radiaţiile β+. Radiaţiile β-

sunt constituite din fluxuri de electroni, în timp ce radiaţiile β+ sunt formate din pozitroni .

• Aceste particule sunt emise de nucleele atomice cu viteze variabile ce ating maximum 108 m/s. Fig.9 : Particula β

Radiaţiile γ Radiaţiile γ sunt radiaţii de natura electromagnetică şi rezultă

la trecerea unui nucleu atomic dintr-o stare excitată într-o stare energetic mai stabilă, cu o viteză egală cu viteza luminii, caracterizate prin lungimi de undă foarte scurte, cuprinse între 0,0018 şi 6,35 10⋅ -10 m şi au o putere de pătrundere foarte mare.

Fig.10: tipuri de radiaţii, putere de penetrare

Direcţii de utilizare Compuşii marcaţi au numeroase aplicaţii, principalele

direcţii de utilizare, la ora actuală, fiind:• stabilirea schemelor metabolice• studiul fenomenelor de adsorbţie• trasori clinici de diagnoză in vivo şi in vitro• studii toxicologice, farmacologice

Bibliografie1. Dr. Popescu F. S., Dr. Călugăreanu L. D.,

Supravegherea medicală specială a lucrătorilor expuși profesional la radiații ionizante.

2. Ungureșan M. L., Jantschi L., Gligor D. M., Aplicații educaționale de chimie pe calculator, Cluj-Napoca, Romania, 2004.

3. https://www.iaea.org/inis/4. http://www.unscear.org/docs/reports/2008/09-86753_R

eport_2008_GA_Report_corr2.pdf