Презентация на тему: Воздействие радиации на живые организмы

Радиация и ее воздействие на живой организм Кошелев Ф.П. доцент, к.т.н 900igr.net

* Радиоактивность – отнюдь не новое явление, новизна состоит лишь в том, как люди пытались ее использовать. Радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствуют в следовых количествах радиоактивные вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального явления не прошло еще и ста лет.

* Радиация – это один из многих естественных факторов окружающей среды. Естественный радиационный фон влияет на жизнедеятельность человека, как и другие факторы окружающей среды, с которыми организм находится в состоянии непрерывного обмена. Радиоактивный распад – это процесс самопроизвольного распада неустойчивых ядер атомов в другие ядра (в конечном итоге, стабильные). Радиация – излучение энергии в виде быстрых элементарных частиц или электромагнитных волн. При превращениях (распадах) радиоактивных ядер атомов возникают различные виды излучения: альфа-, бета-, гамма-излучение, рентгеновское излучение, нейтроны, тяжелые ионы.

* При взаимодействии с веществом энергия излучения передается атомам и молекулам, превращая их в заряженные частицы - ионы. В результате ионизации разрываются химические связи молекул в живых организмах, и тем самым вызываются биологически важные (соматические и генетические) изменения. Процесс радиоактивного распада происходит с постоянной скоростью, присущей данному виду радиоактивных ядер (радионуклидов). Время, за которое распадается в среднем половина всех имеющихся радионуклидов, называется ПЕРИОДОМ ПОЛУРАСПАДА (T1/2).

* Хотя все радионуклиды нестабильны, одни из них более долго живут, чем другие. Например Протактиний-234 распадается почти моментально (T1/2=l,17 минуты), а уран-238 – очень медленно (4,47 млрд лет). Количество распадающихся радионуклидов в единицу времени в веществе определяют термином АКТИВНОСТЬ. Единицы измерения активности радиоактивных веществ – Кюри (Ки) и Беккерель (Бк). Численному значению активности 1 Ки соответствует активность 1 г радия в равновесии с продуктами его распада. За масштаб единицы 1 Бк принят 1 распад в секунду. Между единицами активности существует взаимосвязь: 1 Ки=37 млрд Бк, 1 Бк=1 расп./с.

* ПОЛЯ, ДОЗЫ, РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ЕДИНИЦЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЙ

* Органы и ткани человека имеют разную чувствительность к облучению. Наиболее уязвимы красный костный мозг, гонады. Менее восприимчивы печень, щитовидная железа, мышцы и другие внутренние органы. При одинаковой дозе облучения возникновение заболевания легких более вероятно, чем щитовидной железы, а облучение гонад опасно из-за возможности генетических повреждений

* Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. 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 тип облучения называют внутренним. Естественное облучение

* Естественное облучение

* Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи, в основном, приходят из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов. Космические лучи

* Нет такого места на Земле, куда бы ни падал этот невидимый космический душ. Но одни участки земной поверхности более подвержены его действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи). Уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Космические лучи

* Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, – это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232–долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения. Средняя по миру доза природного облучения составляет 2,4 мЗв в год. Основной вклад дает газ радон. Самый большой уровень излучения в горных районах, а также там, где много песков и, особенно, горной породы - гранита. Например, в метро. Земная радиация

* Доза естественного облучения во Франции – 5 мЗв в год, в Финляндии – 7,6 мЗв, в Швеции – 6,3 мЗв, в Красноярске – 2,3 мЗв. Самый большой природный фон в России на Кавказских Минеральных Водах. Но именно радоновые ванны – парадокс! – считаются целебными и помогают от множества хворей. Такая же картина в Карловых Варах, в Баден-Бадене, где природный радиационный фон также значительно выше среднего. Рекордным местом на планете по природному фону являются пляжи Копакабаны в Бразилии, где накоплены, так называемые, монацитовые пески, способные поднять годовую дозу до 100 мЗв. Земная радиация

* 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 вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидов ряда тория-232. Внутреннее облучение

* Наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) радон. Согласно текущей оценке НКДАР ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях. Радон

* В природе радон встречается в двух основных формах: в виде радона - 222, члена радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и в виде радона-220, члена радиоактивного ряда тория-232. По-видимому, радон-222 примерно в 20 раз важнее, чем радон-220 (имеется в виду вклад в суммарную дозу облучения). При равновесной объёмной активности в воздухе свыше 100 Бк/м2 радон, согласно НРБ-99, уже представляет значимую радиационную опасность. Для старых построек допустима объёмная активность до 200 Бк/м3. При превышении этой величины обязательны защитно-профилактические мероприятия. Радон

* Почему радон так опасен? Радон инертный газ, и, естественно, ни в каких биохимических процессах участвовать не может. Вдохнул – выдохнул... Некоторая часть радона растворяется в крови легочной ткани и разносится по всему организму. Кроме того, он сорбируется на любых пылевых, аэрозольных и смолистых отложениях в дыхательных путях; именно поэтому радоновая опасность резко повышается для шахтеров, у которых запыленность легких, увы, нередкое явление, и для курящих – из-за смолистых и аэрозольных отложений, обусловленных табачным дымом.

* У радона сравнительно малый период полураспада, и его собственное излучение не создало бы и десятой доли возникающих проблем, даже с учетом того, что он, как и любой α-излучатель, достаточно опасен при внутреннем облучении. Однако, по-настоящему страшны радиоактивные продукты его распада, в особенности α-активные полоний-218 и полоний-214. Они химически активны, достаточно прочно удерживаются организмом и эффективно воздействуют на живые ткани опаснейшим α-излучением. Радон играет скромную, но зловредную роль «переносчика», как грызун при распространении чумы. Радон

* Типичные пути поступления радона в дом 1 – грунт под зданием и вокруг; 2 – насыпной грунт; 3 – горные породы; 4 – вода из водопровода; 5 – строительные материалы; 6 – выход радона

* Уголь, подобно большинству других природных материалов, содержит ничтожные количества первичных радионуклидов. Последние, извлеченные вместе с углем из недр земли, после сжигания угля попадают в окружающую среду, где могут служить источником облучения людей. Концентрация радионуклидов в разных угольных пластах различается в сотни раз, в основном уголь содержит меньше радионуклидов, чем земная кора в среднем. Другие источники радиации Концентрация радионуклидов в разных угольных пластах различается в сотни раз, в основном уголь содержит меньше радионуклидов, чем земная кора в среднем.

* Мировой выброс урана и тория от сгорания угля составляет около 40000 т ежегодно. В процессе сжигания угля теряется больше потенциальной энергии, чем выбрасывается. ТЭЦ на угле России выбрасывают радионуклиды, превышающие 1000 т. в год по урану. Для сравнения предприятиями Росатома России в 2004 г. в водные объекты сброшено около 7 т урана, выбросу в атмосферу – 2,9 т. ТЭЦ на угле (Nэл=1000 МВт) в течении года выделяется больше радиоактивности, чем АЭС, а в золе содержится столько урана-235, что достаточно для изготовления двух атомных бомб. Экспериментально установлено, что индивидуальные дозы облучения в районе расположения ТЭЦ мощностью 1000 МВт превышают аналогичную дозу вблизи АЭС в 5-10 раз. Другие источники радиации

* Термальные водоемы Некоторые страны эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды для производства электроэнергии и отопления домов; один такой источник вращает турбины электростанции в Лардерелло в Италии с начала нашего века. Измерения эмиссии радона на этой и еще на двух, значительно более мелких, электростанциях в Италии показали, что на каждый гигаВатт-год вырабатываемой ими электроэнергии приходится ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза 6 чел·Зв, т. е. в три раза больше аналогичной дозы облучения от электростанций, работающих на угле.

* Добыча фосфатов ведется во многих местах земного шара; они используются, главным образом, для производства удобрений, которых в 1990 году во всем мире было получено около 30 млн. т. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран, присутствующий в сырье в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обыкновенно незначительным, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или если содержащие фосфаты вещества скармливают скоту. Такие вещества действительно широко используются в качестве кормовых добавок, что может привести к значительному повышению содержания радиоактивности в молоке.

* В некоторых странах более трети зольной пыли, собираемой очистными устройствами, используется в хозяйстве, в основном в качестве добавки к цементам и бетонам. Иногда бетон на 4/5 состоит из зольной пыли. Она используется также при строительстве дорог и для улучшения структуры почв в сельском хозяйстве. Все эти применения могут привести к увеличению радиационного облучения. Вклад зольной пыли в облучение населения

* Ионизирующее излучение, действуя на живой организм, вызывает в нем цепочку обратимых и необратимых изменений, которые приводят к тем или иным биологическим последствиям. Специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты заключается в том, что производимый им эффект обусловлен не столько количеством поглощенной энергии в облучаемом объекте, сколько той формой, в которой эта энергия передается. Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической и др.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Воздействие радиации на живой организм

* Смертельная доза ионизирующего излучения для человека, равная 600 рад (600 бэр), соответствует поглощенной энергии излучения 6 104 эрг/г. Если эту энергию подвести в виде тепла, то она нагрела бы тело едва ли на 0,001°С. Это тепловая энергия, заключенная в стакане горячего чая. Именно ионизация и возбуждение атомов и молекул обусловливают специфику действия ионизирующего излучения. Явной ложью является бытующее сейчас только у нас мнение «о непредсказуемости последствий радиационного воздействия на людей». На деле они известны лучше, чем каждодневное действие всех других вредных факторов. Воздействие радиации на живой организм

* Индивидуальные эффективные дозы облучения населения России (среднее значение) Источник Доза, мЗв/год Космическое излучение 0,32 Гамма-излучение (естественные радионуклиды) 0,48 Внутреннее облучение (естественные радионуклиды) 0,37 Дочерние продукты радона 1,20 Угольная энергетика (плюс зола) 0,09 Всего за счет природного фона 2,46 Рентгенодиагностика 1,69 Ядерная энергетика * без Чернобыля * с учетом чернобыльской аварии 0,0002 0,008 Профессиональное облучение 0,006 Испытание ядерного оружия 0,02 Прочие источники 0,05 Всего за счет техногенных источников 1,78 Итого 4,24

* Уместно напомнить, что «самое благополучное» положение с онкологической заболеваемостью в мире обнаружено в России. У нас всеми видами рака успевает заболеть не более 10–12 % населения. Самое «катастрофическое» положение сложилось в Швеции, Канаде, США, где онкологическая заболеваемость и смертность от нее составляют 20–22 % населения. Состояние здоровья достоверно лучше у лиц, проживающих в регионах с повышенным радиационным фоном. У этих людей большая продолжительность жизни, меньше частота злокачественных новообразований и врожденной аномалии развития, более устойчива иммунная система, значительно выше репарационная способность повреждений на молекулярном и клеточном уровне. Воздействие радиации на живой организм

* Риск, выраженный в сокращении средней продолжительности жизни Деятельность, события Сокращение средней продол. жизни в днях Индивидуальный риск, 1/чел год Курение 1630 - Работа в угольной шахте 1100 1,2 10–4 (США) Излишний вес, 30 фунтов 920 - Все несчастные случаи 450 5,8 10–4 Несчастные случаи на автотранспорте 200 2,8 10–4 Алкоголь 130 - Самоубийство 85 2,2 10–4 Убийство 85 10–4 Профессиональные несчастные случаи 655 -

* Деятельность, события Сокращение средней продол. жизни в днях Индивидуальный риск, 1/чел год Несчастные случаи на воде 42 4 10–5 Подъем ограничения скорости с 55 до 65 миль/час 40 - Падения 40 4 10–5 Яды, удушья 38 - Ожоги, пожар 28 4 10–5 Ядерная энергетика, вся энергетика США 2 - Вся жизнь рядом с АЭС 0,05 5 10–8 3 10–7 (при дозе 1 мбэр на границе санитарной зоны)

* Спасибо за внимание !