Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Проблема воздействия малых доз радиации на человеческий организм
• Какие дозы облучения считают малыми?
• Естественные источники радиации
• Космическая радиация
• Земная радиация
• Внутреннее облучение
• Радон
• Уголь
• Источники, использующиеся в медицине
• Ядерные взрывы
• Атомная энергетика
• Профессиональное облучение
• Другие источники облучения
• Последствия влияния радиации на взрослый организм
• Заключение
• Список используемой литературы


Проблема воздействия малых доз радиации на человеческий организм

То, что радиация оказывает пагубное влияние на здоровье человека, уже ни для кого не секрет. Когда радиоактивное излучение проходит через тело человека или же когда в организм попадают зараженные вещества, то энергия волн и частиц передается нашим тканям, а от них клеткам. В результате атомы и молекулы, составляющие организм, приходят в возбуждение, что ведёт к нарушению их деятельности и даже гибели. Все зависит от полученной дозы радиации, состояния здоровья человека и длительности воздействия.

Для ионизирующего излучения нет барьеров в организме, поэтому любая молекула может подвергнуться радиоактивному воздействию, последствия которого могут быть самыми разнообразными. Возбуждение отдельных атомов может привести к перерождению одних веществ в другие, вызвать биохимические сдвиги, генетические нарушения и т.п. Пораженными могут оказаться белки или жиры, жизненно необходимые для нормальной клеточной деятельности. Таким образом, радиация воздействует на организм на микроуровне, вызывая повреждения, которые заметны не сразу, а проявляют себя через долгие годы. Поражение отдельных групп белков, находящихся в клетке, может вызвать рак, а также генетические мутации, передающиеся через несколько поколений. Воздействие малых доз облучения обнаружить очень сложно, ведь эффект от этого проявляется через десятки лет.

Вред радиоактивных элементов и воздействие радиации на человеческий организм активно изучается учёными всего мира. Доказано, что в ежедневных выбросах из АЭС содержится радионуклид «Цезий-137», который при попадании в организм человека вызывает саркому (разновидность рака), «Стронций-90» замещает кальций в костях и грудном молоке, что приводит к лейкемии (раку крови), раку кости и груди. А даже малые дозы облучения «Криптоном-85» значительно повышают вероятность развития рака кожи.

Наибольшему воздействию радиации подвергаются люди, проживающие в крупных городах, ведь помимо естественного радиационного фона на них ещё воздействуют стройматериалы, продукты питания, воздух, зараженные предметы. Постоянное превышение над естественным радиационным фоном приводит к раннему старению, ослаблению зрения и иммунной системы, чрезмерной психологической возбудимости, гипертонии и развитию аномалий у детей.

облучение радиация ядерный атомный

Какие дозы облучения считают малыми?

Среди ученых в этом вопросе нет единодушия, но большинство считает, что диапазон малых доз находится выше природного фона и превышает его в десять раз. Верхняя граница диапазона малых доз является менее определенной, поскольку существует большая разница между разными организмами в радиочувствительности. Мерилом верхнего предела малых доз считают ту дозу радиации, при которой гибнет 50% особей данного вида на протяжении 30-60 дней (ЛД50\30) или 100% за это же время (ЛД100/30). Диапазон малых доз ограничивается «сверху» величиной, которая на 2 порядка (в сто раз) меньше чем ЛД50\30 для определенного вида живых созданий (организмов). В случае когда малые дозы относят к человеку, то речь идет о дозах 4-5 рад (0,04 - 0,05 Гр) в условиях разового облучения.

Также, если говорить об приемлемом уровне облучения, то в этом вопросе нет единого мнения. В 1955 г. сотрудник Российского научного центра "Курчатовский институт" Ю.В.Сивинцев проанализировал историческую тенденцию к многократному сокращению предельно допустимых доз облучения и заключил: "Из изложенного вытекает порочность подхода к вопросу об установлении предельно допустимых уровней излучения, исходя из анализа повреждающего действия излучений..." (Сивинцев, I960).

Ю.В.Сивинцев и независимо от него ряд американских ученых предложили взять за точку отсчета фоновое, естественное облучение, к которому эволюционно приспособлено все живое на Земле, и считать приемлемым уровнем его удвоенную величину.

Естественные источники радиации

Естественный радиационный фон -- космическое излучение и излучение, создаваемое природными радионуклидами, содержащимися в земле, воде, воздухе, др. элементах биосферы, в пищевых продуктах, в организме человека и животных.

Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.

Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах -. соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровень, герметизация помещений и даже полеты на самолетах все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации.

Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения. В этой главе мы рассмотрим вначале данные о внешнем облучении от источников космического и земного происхождении. Затем остановимся на внутреннем облучении, причем особое внимание уделим радону радиоактивному газу, который вносит самый большой вклад в среднюю дозу облучения населения из всех источников естественной радиации. Наконец, в ней будут рассмотрены некоторые стороны деятельности человека, в том числе использование угля и удобрений, которые способствуют извлечению радиоактивных веществ из земной коры и увеличивают уровень облучения людей от естественных источников радиации.

Космическая радиация

Радиационный фон, от космических лучей, ответственен за половину всего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи представлены высокоэнергетическими потоками (примерно 90%), альфа-частицами (около 9%), нейтронами, фотонами, электронами и ядрами легких элементов (1%). Однако планета Земля, входящая в Солнечную систему, имеет свои защитные механизмы от радиационных воздействий, иначе жизнь на Земле была бы невозможна.На расстоянии от одного до восьми земных радиусов космические частицы отклоняются магнитным полем Земли. Магнитное поле Земли создаёт мощную защиту для человека от космической радиации, хотя и не абсолютную. Часть высокоэнергетических частиц прорывается через магнитное поле и достигает верхних слоев атмосферы. Немногие из них проникают через всю атмосферу и достигают поверхности Земли. Большинство же, сталкиваясь с атомами азота, кислорода, углерода атмосферы, взаимодействуют с ядрами этих атомов, разбивая их, рождая множество новых частиц протонов, нейтронов, мезонов, мезонов, образующих вторичное космическое излучение.

Земная радиация

В основном, ответственность за естественную земную радиацию несут три семейства радиоактивных элемента -- уран, торий и актиний. Указанные радиоактивные элементы нестабильны и, в результате физических превращений, переход в стабильное состояние, сопровождается выделением энергии или ионизирующим излучением.

Главными источниками земной радиации являются радиоактивные элементы, содержащиеся в горных породах, которые образовались в результате геофизических процессов. Наибольшее содержание радиоактивных элементов содержится в гранитных породах и вулканических образованиях. Средняя концентрация радиоактивных изотопов калия-40, Ra-226, Th-232 колеблется у них от 102 до 103 Бк/кг. В течение эволюционных процессов радиоизотопы мигрируют, участвуя в метрологических и геохимических формированиях окружающей среды. В результате соединения со стабильными элементами они участвуют в обменных реакциях живых организмов, тем самым создавая естественную радиоактивность обитателей Земли. К наиболее значимым элементам, обеспечивающим жизнедеятельность живой материи относятся изотопы калия, углерода и трития, а всего в биосфере находится значительно больше радиоактивных элементов, что обуславливает общую радиоактивность человека.

Внутреннее облучение

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом. Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которые образуются под воздействием космической радиации. Все остальное поступает от источников земного происхождения. В среднем человек получает около 180 микрозивертов в год за счет калия-40, который усваивается организмом в месте с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидов ряда тория-232. Некоторые из них, например нуклиды свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения.

Радон

Половину годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения от земных источников радиации человек получает от невидимого, не имеющего вкуса и запаха тяжёлого газа радона. В природе радон встречается в двух основных формах: радон-222, член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и радон-220, члена радиоактивного ряда тория-232.

Радон в 7,5 раза тяжелее воздуха и является альфа-радиоактивным с периодом полураспада 3,8 суток. После альфа-распада ядро радона превращается в ядро полония. Это также альфа-радиоактивный изотоп с периодом полураспада 3 минуты и наличием дополнительного электрического заряда. Следующие элементы этой цепочки радиоактивных распадов имеют такие же характеристики. Заканчивается ряд стабильным изотопом свинца. Концентрация радона в различных точках земного шара неодинакова.

Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении, где повышена его концентрация

Радон может проникать сквозь трещины в фундаменте, через пол из поверхности Земли и накапливается в основном на нижних этажах жилых помещений, создавая там повышенную радиацию. Одним из источников радоновой радиации могут быть конструкционные материалы, используемые в строительном производстве. К ним в первую очередь относятся материалы с повышенной радиоактивностью -- гранит, пемза, глинозём, фосфогипс.

Уголь

Уголь, подобно большинству других природных материалов, содержит ничтожные количества первичных радионуклидов. Последние, извлеченные вместе с углем из недр земли, после сжигания угля попадают вокружающую среду, где могут служить источником облучения людей. Хотя концентрация радионуклидов в разных угольных пластах различается в сотни раз, в основном уголь содержит меньше радионуклидов, чем земная кора в среднем. Но при сжигании угля большая часть его минеральных компонентов спекается в шлак или золу, куда в основном и попадают радиоактивные вещества. Большая часть золы и шлаки остаются на дне топки электросиловой станции. Однако более легкая зольная пыль уносится тягой в трубу электростанции. Количество этой пыли зависит от отношения к проблемам загрязнения окружающей среды и от средств, вкладываемых в сооружение очистных устройств. Облака, извергаемые трубами тепловых электростанций, приводят к дополнительному облучению людей, а оседая на землю, частички могут вновь вернуться в воздух в составе пыли.

Источники, использующиеся в медицине

Радиация используется в медицине, как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов. Как ни парадоксально, но одним из основных способов борьбы с раком является лучевая терапия.

В большинстве стран около половины рентгенологических обследований приходится на долю грудной клетки. Однако по мере уменьшения частоты заболеваний туберкулезом целесообразность массовых обследований снижается. Известно также, что иногда облучению подвергается вдвое большая площадь поверхности тела, чем это необходимо. Наконец, установлено, что излишнее радиационное облучение часто бывает обусловлено неудовлетворительным состоянием или эксплуатацией оборудования.

Ядерные взрывы

За последние 40 лет каждый из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов. Речь идет не о тех радиоактивных осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, а об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в атмосфере.

Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца (рис. 4.8), радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу (следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10-50 км), где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Атомная энергетика

Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее время они вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

Доза облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Чем дальше человек живет от атомной электростанции, тем меньшую дозу он получает. Несмотря на это, наряду с АЭС, расположенными в отдаленных районах, имеются и такие, которые находятся недалеко от крупных населенных пунктов. Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада. Большинство радионуклидов распадается быстро и поэтому имеет лишь местное значение. Однако некоторые из них живут достаточно долго и могут распространяться по всему земному шару, а определенная часть изотопов остается в окружающей среде практически бесконечно. При этом различные радионуклиды также ведут себя по-разному: одни распространяются в окружающей среде быстро, другие - чрезвычайно медленно.

Профессиональное облучение

Самые большие дозы облучения, источником которого являются объекты атомной промышленности, получают люди, которые на них работают. Профессиональные дозы почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз.

Попытки оценить профессиональные дозы осложняются двумя обстоятельствами: значительным разнообразием условий работы и отсутствием необходимой информации. Дозы, которые получает персонал, обслуживающий ядерные реакторы, равно как и виды излучения, сильно варьируют, а дозиметрические приборы редко дают точную информацию о значениях доз; они предназначены лишь для контроля за тем, чтобы облучение персонала не превышало допустимого уровня.

Оценки показывают, что доза, которую получают рабочие урановых рудников и обогатительных фабрик, составляет в среднем 1 чел-Зв на каждый гигаватт-год электроэнергии. Примерно 90% этой дозы приходится на долю рудников, причем персонал, работающий в шахтах, подвергается большему облучению. Коллективная эквивалентная доза от заводов, на которых получают ядерное топливо, также составляет 1 чел-Зв на гигаватт-год

Другие источники облучения

Источником облучения являются и многие общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные вещества.

Едва ли не самым распространенным источником облучения являются часы со светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, что обусловлена утечками на АЭС.

Обычно при изготовлении таких часов используют радий, что приводит к облучению всего организма, хотя на расстоянии 1 м от циферблата излучение в 10.000 раз слабее, чем на растоянии 1 см. Радиоактивные изотопы используются также в светящихся указателях входа-выхода, в компасах, телефонных дисках, прицелах и т.п.

При изготовлении особо тонких оптических линз применяется торий, который может привести к существенному облучению хрусталика глаза. Для придания блеска искусственным зубам широко используют уран, который может служить источником облучения тканей полости рта.

Источниками рентгеновского излучения являются цветные телевизоры, однако при правильной настройке и эксплуатации дозы облучения от современных их моделей ничтожны. Рентгеновские аппараты для проверки багажа пассажиров в аэропортах также практически не вызывают облучения авиапассажиров.

Последствия влияния радиации на взрослый организм

Радиация действительно опасна: в больших дозах она приводит к поражению тканей, живой клетки, в малых - вызывает раковые явления и способствует генетическим изменениям. Как правило самым опасным воздействием считается воздействие на 12-ть самых проблемных мест организма. Этими «местами» являются: половые железы, молочные и щитовидная железы, красный костный мозг, легкие, надпочечники, поверхность ближайшей костной ткани, язык, глаза, слюнные железы, хрусталик и гипофиз. Облучение может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, бесплодие, катаракту, лейкоз и злокачественные опухоли. Последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, и поэтому для детей облучение, гораздо опаснее, чем для взрослых.

Огромное количество новых фактов, касающихся воздействия радиации, дали трагические последствия двух грандиозных радиационных катастроф: южно-уральской 1957 г. и чернобыльской 1986 г., затронувших жизни в первом случае нескольких сот тысяч человек, а во втором - многих миллионов...

Кратко перечислю основные установленные факты воздействия радиации на взрослый организм млекопитающих, включая человека. До 50-х годов основным фактором непосредственного воздействия радиации считалось прямое радиационное поражение некоторых особо радиочувствительных органов и тканей - кожи, костного мозга и центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта (так называемая лучевая болезнь). Вскоре выяснилось, что огромную роль в лучевом поражении играет не только общее внешнее облучение организма, но и внутреннее облучение, связанное с концентрированном в отдельных органах и тканях так называемых инкорпорированных радионуклидов, поступивших в организм с пищей, водой, атмосферным воздухом и через кожу и задержавшихся в каких-то органах или тканях.

Для оценки влияния этих радионуклидов пришлось ввести специальные понятия "поглощенной" и (для разных видов излучения) "эквивалентной" доз, измеряемых особыми условными единицами: грей (Гр) и зиверт (Зв).

В 60-70-х гг. большое внимание стали уделять не только прямым (острым), но и опосредованным и отдаленным эффектам облучения. Среди них:

· воздействие на наследственность;

· возникновение лейкозов и злокачественных опухолей;

· иммунодепрессия и иммунодефицит;

· повышение чувствительности организма к возбудителям инфекционных заболеваний;

· нарушение обмена веществ и эндокринного равновесия;

· возникновение катаракты;

· временная или постоянная стерильность;

· сокращение средней ожидаемой продолжительности жизни;

· задержка психического развития.

Среди других известных проявлений действия радиации на организм человека: появление рака в более молодом возрасте (акселерация или омоложение рака), физиологические расстройства (нарушение работы щитовидной железы и др.), сердечно-сосудистые заболевания, аллергии, хронические заболевания дыхательных путей.

С течением времени список радиационно-стимулированных заболеваний не сокращается, а только растет. При этом оказывается, что весьма малые дозы способны вызвать негативные последствия для здоровья (см. ниже).

Воздействие средних и малых доз ионизирующей радиации на здоровье человека (Bertell, 1985)

Выяснилось также, что действие радиации на здоровье может зависеть от продолжительности воздействия: одна и та же доза радиации, получаемая за короткий промежуток времени, вызывает меньшие поражения, чем доза, полученная за длительный период (Nussbaum, 1996).

Негативное воздействие малых доз радиации на живой организм

· влияние так называемых малых мутаций, не учитываемых пока в должной мере при исследовании генетических эффектов радиации (таких мутаций может быть многократно больше, чем изучаемых в экспериментах на животных и учитываемых при ярко выраженных наследственных заболеваниях человека);

· влияние повышенной радиочувствительности некоторых этапов развития половых клеток и некоторых ранних этапов эмбрионального развития человека;

· влияние облучения в малых дозах на возникновение наследуемых раковых заболеваний;

· отдаленные последствия локального и внутреннего (например, в виде "горячих частиц", попавших внутрь организма) облучения.

Заключение

Даже самые малые дозы облучения вызывают необратимые генетические изменения, которые передаются из поколения в поколение, приводят к развитию синдрома Дауна, эпилепсии, появлению других дефектов умственного и физического развития. Особо страшно то, что радиационному заражению подвергаются и продукты питания, и предметы быта. В последнее время участились случаи изъятия контрафактной и низкокачественной продукции, являющейся мощным источником ионизирующего излучения.

Поскольку искусственная радиация самыми разными путями все активнее вторгается в жизнь человечества (кроме атомной энергетики это и медицина, и пищевая промышленность, и строительство, и транспорт, и оборона), то хотя бы из чувства самосохранения мы должны вовремя обнаруживать возможные опасности.

Список используемой литературы

Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды: Материалы Международной конференции (Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 17-21 марта 2014 г.), Сыктывкар, 2014. - 360с

Петин В.Г., Пронкевич М.Д. Радиационный гормезис при действии малых доз ионизирующего излучения: Учебное пособие по курсу «Экологическая биофизика» - Обнинск. ИАГЭ НИЯУ МИФИ, 2012.

Москалёв А.А., Шапошников М.В. Генетические механизмы воздействия ионизирующих излучений в малых дозах . Санкт-Петербург «Наука» 2009.

Л.А. Ильин, В. Ф. Кириллов, И. П. Коренков. Радиационная гигиена. Москва. Медицина. 1999.

Ю.В. Сивинцев. Насколько опасно облучение. Москва. ИздАТ, 1991.

Размещено на Allbest.ru