過量核輻射是通過怎樣的原理置人於死地的呢?

最近看了一下切爾諾貝利的紀錄片,因為完全沒有接觸過核輻射這方面,雖然知道人體暴露在過量的核輻射下會死亡,但是是怎麼死的,體內發生了什麼變化而死的卻一無所知,希望有大佬能科普一下


來,我抄我自己,做自己的搬運工:

急性與慢性輻射病

核事故中對人體危害最大的,是伽馬射線。伽馬射線是原子核從高能級往低能級躍遷時所釋放的電磁波,具有極高的穿透性,以及對生物組織的殺傷力(跑個題,漫威里的綠巨人就是他爹改造後再經大劑量的伽馬射線照射出來的)。

伽馬射線主要指波長短於0.2埃(1埃=0.1納米)的電磁波。根據光子能量的定義E=hv,波長越短,頻率v越高(h是普朗克常數)。所以伽馬射線的光子能量極高。一般而言,隨著波長越短,射線的穿透能力就越高。醫學上一般按光子能量從低到高把X射線分為軟硬X射線,而伽馬射線比硬X射線的光子能量更高。高能的伽馬射線進入人體後,會在人體細胞內發生電離作用,產生各種離子。這些離子能夠破壞蛋白質、DNA、RNA等細胞分子。

DNA記錄著細胞的遺傳信息,而RNA與蛋白質負責完成各種複雜的細胞功能。DNA一旦被破壞,細胞就失去了分裂繁殖的功能(無法繁殖或產生癌細胞)。而重要蛋白質與RNA被破壞的話,細胞就會死亡,細胞器破損,細胞內液外流進入組織液。

短時間內受到大劑量輻射(伽馬射線、X射線、中子流等)的照射(&>1Gy),會導致細胞大量死亡與破裂,局部組織會形成類似於重度燙傷、燒傷的癥狀(潰爛、流膿):

而皮膚紅腫主要是由於血管壁細胞的死亡,使得毛細血管破裂,血液滲入組織所造成的:

而輻射對中樞神經與造血幹細胞、所造成的損傷,一般而言是不可逆的。對中樞神經系統造成的損傷,會導致失眠、頭昏、嘔吐等癥狀。而對於造血幹細胞的損傷,則是切爾諾貝利周圍兒童白血病發病率明顯上升的主要原因。

造血幹細胞的另一個功能,就是分化出淋巴性造血幹細胞,再分化出T淋巴細胞與B淋巴細胞。這些是我們人體免疫系統的重要組成部分。由於免疫系統的削弱,加上突變產生的癌細胞,導致遭受核輻射人群的癌症發病率也會明顯上升。

另外,除了上文中提到的放射性碘同位素外,帶有放射性的銫(137/134)與鍶(90/89)也是核裂變產物。其中銫會富集在人體的肝、腎與肌肉處,而銫137的半衰期是30.2年;鍶則會富集在人體的骨骼中,鍶90的半衰期是27.7年。這些帶有放射性的產物隨著切爾諾貝利4號反應堆的爆炸被拋飛到高空,附著在煙塵隨風一路向西飄去,散落在沿途各處,被當地動植物(與人體)所吸收。30年的半衰期意味著它們將在這些生物體內持續不斷地「發光發熱」,直到生命的消失。30年不代表30年之後它們的輻射就消失了,而僅僅是輻射劑量降低到最開始的一半;而60年後輻射劑量仍然有最開始的25%。

重度輻射燒傷

首先我們要先鋪墊一點醫學方面的基本知識。

我們人體的表面,在這裡特指內環境與外環境的分界線,所以這個表面包括了皮膚、食管壁、消化道上皮等等。這些負責隔絕內環境與外環境的表面,由皮膚或粘膜構成,統稱為上皮。這些上皮內的所有細胞,都是由上皮下一層薄薄的表皮幹細胞增殖分化而來。一般而言,由於我們的上皮細胞長期與外界環境接觸,其壽命相對而言都比較短,就好像輪胎於汽車一樣,是易耗品。皮膚細胞的壽命一般在兩周到一個月左右,小腸絨毛細胞在2~6天。當大面積的表皮幹細胞死亡之後(燙傷或輻射),它們就不再能夠增殖分化出他們上方的上皮細胞。隨著這些上皮細胞達到壽命死亡,而後續並沒有新生的上皮細胞補充上來,我們的上皮就會發生潰爛,內部的血管、肌肉甚至骨頭就會暴露在外部環境。

失去上皮層的保護,死亡的細胞內液與內環境中的組織液就會外滲,造成大量流膿的現象,這在重度燒傷患者中比較常見。水分的大量流失會導致人體脫水,嚴重可導致休克與死亡。一般而言,醫護人員會為患者裹上紗布以減緩水分的流失:

但是劇中並沒有這麼做,反而是將患者所有的皮膚都裸露在空氣中。不知道是因為醫護人員素質較低,還是HBO刻意想將這些傷口暴露在鏡頭下來凸顯核事故的可怕。

同樣道理,類似的損傷也會出現在鼻粘膜、呼吸道上皮、消化道上皮。

另外,部分白細胞的壽命也極短,加上造血幹細胞的損傷導致淋巴細胞也無以為繼,強核輻射下人體的免疫系統也會遭受極度的損傷。而前文提到的內環境暴露在外,除了會導致人體失水外,還為病菌的入侵提供了極大的便利。免疫系統的損傷加上各類病菌的入侵,使得對於這些患者的治療雪上加霜。

更不幸的是,人體的中樞神經細胞、心肌細胞與構成眼睛的細胞壽命都極長,一般在幾十年到終生。在事故後倖存下來的這些細胞,將會陪伴這些患者直到他們生命的終點。在死亡之前,他們將不得不眼睜睜地看著自己身體的潰爛,並體會著所有的痛苦。

貼一個原回答的鏈接:

在HBO《切爾諾貝利》劇中體現了哪些科學和醫學知識/現象??

www.zhihu.com圖標

回答中的第7點與第14點。


概括的說就是新陳代謝這個良性循環被打破了。人體老的細胞已經死掉了,但是新生的要麼是錯的,要麼不合格總之就是不能用。而造成這一局面的原因是輻射破壞了人的dna,並且將人自己變成一個輻射源,就算從外頭引進好的細胞來救命,這些沒問題的細胞也被人體內部的輻射輻射後變得不再是正常細胞了

具體的可以去看日本那個紀錄片。。。就是遭受過量核輻射的電廠員工的搶救過程

用東海村做關鍵詞可以查到

不過還是建議別看,會抑鬱的


核輻射主要有三種:

1、α射線,是高速運動的氦原子核,穿透力很差,只需要一張A4紙就能擋住,不會對人體產生外照射,只有攝入人體內,才會形成內照射,產生危害。

2、β射線,是高速運動的電子流,穿透力一般,既能造成外照射,又能造成內照射。

3、γ射線,是一種波長很短的電磁波,穿透力非常強,能對人造成很強的外照射。

核輻射會電離有機生物分子,對細胞內的蛋白質,DNA,RNA等大分子和一些有機小分子都會進行電離,破壞這些分子的結構,有可能是這些分子帶電荷,導致分子不穩定,發生重排過程,產生有害的自由基。

當然,受影響最大的還是DNA。

DNA有一種機制,當DNA複製過程發生錯誤,可以自動修復,如果修復失敗,會自動放棄複製過程,讓已經複製的細胞「程序性死亡」。

當DNA受到核輻射產生破壞時,修復機制也會相應的損壞,甚至可能錯上加錯而保留了錯誤的遺傳信息。

我們人體的部分區域,是細胞複製非常活躍的,例如上皮細胞,生殖細胞以及骨髓中的造血幹細胞。這些複製細胞總體比較活躍,結構鬆散,受到損傷後由於修復機制被破壞所以無法修復,就在體內種下了「炸彈」,這種情況就可能會產生癌變。

特別是骨髓中的造血幹細胞,它負責製造血細胞和免疫細胞,如果造血幹細胞發生了癌變,白細胞無限複製從而導致白血病,免疫系統也會崩潰,從而人身體的損傷也根本無法修復,就會腐爛,潰爛直至死亡。


人活著必須不斷的新陳代謝,來替換死亡,受損和衰老的細胞。但是幾億年的進化機制導致高等動物只有很少量的幹細胞有分裂的能力,幹細胞可以視為人類生命的源泉。這些幹細胞也有一定的壽命和分裂次數限制,為了防止過度分裂所造成的不良後果。同時因為一直處於準備分裂的狀態,幹細胞對輻射等破壞基因和化學鍵的行為更加敏感,更容易被殺死。

過量輻射會導致人的幹細胞大量死亡,一旦活性幹細胞不足,人的修復和再生能力會受到影響,這個短期內因為存在一定代償機制,所以肌體並不會表現出明顯的異樣,但是當破損達到一定程度,就會導致非常嚴重的問題。最常見的表現出來為血液,人每天要更新大量的血細胞,一旦造血功能出現障礙,最直觀的表現就是粘膜出血(血小板不足)和免疫低下(白細胞無法再生和分化),這兩者結合起來會引發嚴重後果比如重度感染,而後會出現貧血和供氧不足。

另一個對放射敏感的是皮膚組織,因為與外界接觸,皮膚處於不停的修復當中,一旦幹細胞不足,會導致皮膚老化,失去光澤,脫落,脫髮等癥狀,這聽起來似乎沒什麼,但是如果與粘膜出血和免疫低下結合起來,就會導致大規模感染,並進一步誘發生理病變。

話說回來,其實輻射並沒有那麼可怕,輻射的致死量實際上只是可能致死量(比如一萬個人受了這些輻射,其中一個人因為急性輻射病死了),並不是一定致死量,和人體體質,搶救及時程度關係很大,還有一定的運氣成分。切爾諾貝利事件中很多人受了幾十倍的致死量,經過治療後也痊癒了,有的之後活了十幾年,有的現在還健在。對於現代醫學,中度及以下的輻射病都是可以治癒的,重度輻射病也有一定概率能夠救回來。

另外急性輻射病和輻射誘發癌症是兩回事,前者只要接受了一定劑量的輻射一定會發生,後者是個概率事件,而且往往會在相當長的時間內有效(幹細胞保留了有害缺陷又沒被免疫系統發現)。除非受到長期高劑量輻射(傻嗎?),短期輻射雖然會導致癌症的概率大幅增加,但一般來說其誘發癌症的概率還是非常非常小的。統計學上看對癌症發病率影響最大的其實是年齡,沒有其他。


https://zhuanlan.zhihu.com/p/48977818


@SME情報員


1.首先是外照射,核泄漏後參與一線救援人員和工作人員,死因往往是直接損傷,核輻射的主要損傷機制是高能射線撞擊體內細胞內水分子造成的電離輻射,射線直接損傷DNA的是少數,電離輻射損傷是大數,一般來說全身照射計量到0.25Gy-1Gy就會導致急性輻射病,一般來說2Gy以上死亡率就很高了,5Gy以上必死無疑。

2.然後是內輻射,核泄漏後放射性粉塵散布極廣,大部分人員傷害就是這種,內輻射放射性元素主要是兩種,一種是銫137一種是碘131,銫137不參與人體代謝,主要預防粉塵損害,處理措施就是大量水沖洗,這就是現代為什麼大量的核電站放在海邊,碘131會在體內蓄積,治療需要口服碘片代謝。輕度輻射死因往往是免疫系統和造血系統崩潰,大劑量輻射就是直接死亡了,大量細胞凋亡


大部分情況下是打碎染色體

細胞失去分裂能力

舊的細胞死了新的細胞不生長

人就活著爛掉了


比如皮膚代謝周期28天,

正常情況28天之後新皮膚細胞會代替老的死亡的細胞,

死亡的細胞從皮膚表面脫落。

如果收到輻射細胞就失去分裂能力,

不會生成新的細胞,

28天之後這塊皮膚就死亡爛掉了


簡單的說,

把人看做房子,DNA就是設計圖。

外傷是房子破了,有設計圖,縫縫補補還能用,破太狠就縫不了了。

輻射則是設計圖搞壞了,縫補沒用了,然後年久失修也就塌了。


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