Вопрос радиационной безопасности в экологическом образовании в средней школе - Педагогика - Скачать бесплатно
де існує велика імовірність опромінення. При деяких
надзвичайних обставинах (наприклад, вибух на АЕС) опроміненню може
піддатися населення, що живе на визначених територіях. Деякі відомі
речовини, здатні цілком захистити, частково захищають організм від
випромінювання. До них відносяться, наприклад, азид і ціанід натрію,
речовини утримуючі сульфогідридні групи і т.д. Вони входять до складу
радіопротекторів.
Радіопротектори частково запобігають виникнення хімічно активних
радикалів, що утворюються під впливом випромінювання. Механізми дії
радіопротекторів різні. Одні з них вступають у хімічну реакцію з
радіоактивними ізотопами, що попадають в організм, і нейтралізують їх,
утворюючи нейтральні речовини, які легко виводяться з організму. Інші мають
відмінний механізм. Одні радіопротектори діють протягом короткого проміжку
часу, час дії інших більш тривалий. Існує кілька різновидів
радіопротекторів: таблетки, порошки і розчини.
При попаданні радіоактивних речовин всередину організму, вражаючу дію
роблять в основному альфа-джерела, а потім бета- і гама-джерела, тобто в
зворотній зовнішньому опроміненню послідовності. Слід альфа-частинки, що
має густину іонізації, руйнує слизову оболонку, що є слабким захистом
внутрішніх органів у порівнянні з зовнішнім покривом.
Таблиця 2
Властивості радіоактивного природного випромінювання
|Тип |Склад |Іонізуюча |Проникаюча здатність |
|випромінювання |випромінювання |здатність | |
|( |Іони Не++ |Дуже висока |Низька. Захист: 0,1 |
| | | |мм води, лист папера |
|( |Електрони |Висока |Висока. Захист: шар |
| | | |алюмінію до 0,5 мм. |
|( |Електромагнітне |Низька |Дуже висока. Захист: |
| |випромінювання | |шар свинцю до |
| | | |декількох см. |
Попадання твердих часток у дихальні органи залежить від ступеня
дискретності часток. Частки розміром менше 0,1 мкм при вході разом з
повітрям попадають у легені, а при видиху видаляються. У легенях
залишається тільки невелика частина. Великі частки розміром більше 5 мкм
майже усі затримуються носовою порожниною.
Ступінь небезпеки залежить також від швидкості виведення речовини з
організму. Якщо радіонукліди, що потрапили усередину організму однотипні з
елементами, що споживаються людиною, то вони не затримуються на тривалий
час в організмі, а виділяються разом з ними (натрій, хлор, калій і інші).
Інертні радіоактивні гази (аргон, ксенон, криптон і інші) не є вхідними
до складу тканини. Тому вони згодом цілком видаляються з організму.
З організму швидко виводяться радіоактивні речовини, що концентруються
в м'яких тканинах і внутрішніх органах (цезій, молібден, рутеній, йод,
телур). Повільно виводяться – добре фіксовані в кістах (стронцій, плутоній,
барій, ітрій, цирконій, ніобій, лантаноїди). Ці елементи, хімічно зв'язані
з кістковою тканиною, дуже важко виводяться з організму. З великого числа
радіонуклідів найбільшу значимість як джерело опромінення населення
представляють стронцій-90 і цезій-137.
Стронцій - 90. Період напіврозпаду цього радіоактивного елемента складає
29 років. При попаданні стронцію всередину його концентрація в крові вже
через 15 хв. досягає значної величини, а в цілому цей процес завершується
через 5 годин. Стронцій вибірково накопичується в основному в кістах і
опроміненню піддаються кісткова тканина, кістковий мозок, кровотворна
система. Унаслідок цього розвивається анемія, називана в народі
"малокрів'ям". Дослідження показали, що радіоактивний стронцій може
знаходитися й у кістах немовлят. Через плаценту він проходить у період
всього періоду вагітності, причому в останній місяць перед народженням у
кістяку його накопичується стільки ж, скільки акумулювалося за всі
попередні вісім місяців. Біологічний період напіввиведення стронцію з
кістяка складає понад 30 років. Прискорення виведення з організму стронцію
є важкою задачею. Принаймні дотепер не знайдено високоефективних засобів
для швидкого виведення цього радіоактивного елемента з організму.
Цезій - 137. Після стронцію-90 цезій-137 є самим небезпечним
радіонуклідом для людини. Він добре накопичується рослинами, попадає в
харчові продукти і швидко всмоктується в шлунково-кишковому тракті. Цезій-
137 - довгоживучий радіонуклід, період його напіврозпаду складає 30 років.
До 80% цезію відкладається в м'язовій тканині. Біологічні процеси ефективно
впливають на цезій, тому на відміну від стронцію, біологічний період
напіввиведення цезію в дорослих людей коливається від 50 до 200 доби, у
дітей у віці 6 - 16 років від 46 до 57 доби, у немовлят - 10 доби. Причому
близько 10% нукліда швидко виводяться з організму, інша частина - більш
повільними темпами. Але в будь-якому випадку щорічний його зміст в
організмі практично визначається надходженням нукліда з раціоном у даному
році.
Найважливіші біологічні реакції організму людини на вплив іонізуючого
випромінювання умовно розділені на дві групи. До першої відносяться гострі
поразки, до другої - віддалені наслідки, що у свою чергу розділяються на
соматичні (вплив на тіло і кісти) і генетичні ефекти.
Променева хвороба. У випадку однократного опромінення людини
значною дозою радіації на короткий термін ефект від опромінення
спостерігається вже в першу добу, а ступінь хвороби залежить від величини
поглиненої дози.
При опроміненні всього організму людини дозою менше як 1 Зв, як
правило, відзначаються лише легкі реакції організму, що виявляються в
зрушеннях у формулі крові, зміні деяких вегетативних функцій.
При дозах опромінення більш 1 Зв розвивається гостра променева
хвороба, тяжкість проходження якої залежить від дози опромінення. Перший
ступінь променевої хвороби (легка) виникає при дозах 1-2 Зв, друга
(середньої ваги) – при дозах 2-3 Зв, третя (важка) – при дозах 3-5 Зв і
четверта (украй важка) – при дозах більше 5 Зв.
Дози однократного опромінення 5-6 Зв при відсутності медичної
допомоги вважаються в 100 % випадків смертельними.
Інша форма гострої променевої хвороби виявляється у виді променевих
опіків при опроміненні деякої невеликої ділянки тіла. У залежності від
поглиненої дози іонізуючої радіації мають місце реакції 1-й ступеня (при
дозі до 5 Зв), 2-й (до 8 Зв), 3-й (до 12 Зв) і 4-й ступінь (при дозі вище
12 Зв), що виявляються в різних формах: від випадання волосся, лущення і
легкої пігментації шкіри (при 1-ої ступені опіку) до язвено-некротичних
хвороб і утворення довгострокових незагойних трофічних виразок (при IV
ступені променевої хвороби). При тривалому повторюваному зовнішнім чи
внутрішнім опроміненні людини в малих, але перевищуючих допустимі величини,
дозах можливий розвиток хронічної променевої хвороби.
Віддалені наслідки. До віддалених наслідків соматичного характеру
відносяться різноманітні біологічні ефекти, серед яких найбільш істотними є
лейкемія, злоякісні утворення, катаракта кристалика ока і скорочення
тривалості життя.
Лейкемія – відносно рідке захворювання. Частота випадків виникнення
лейкемії серед людей, які піддавалися впливу іонізуючої радіації, за даними
ряду авторів, перевершує рівні, характерні для населення в цілому.
Більшість радіобіологів вважають, що імовірність виникнення лейкемії
складає 1-2 випадків на рік на 1 млн. населення при опроміненні всієї
популяції дозою 0,01 Зв.
Злоякісні утворення. Перші випадки розвитку злоякісних утворень від
впливу іонізуючої радіації описані ще на початку XX сторіччя. Це були
випадки раку шкіри кистей рук у працівників рентгенівських кабінетів.
Надалі була виявлена можливість виникнення остеосарком при змісті 226 Ра в
організмі в кількостях, що перевищують 0,5 мкКи. Свідчення про можливість
розвитку злоякісних утворень у людини поки ще носять описовий характер,
незважаючи на те, що в ряді експериментальних досліджень на тваринах були
отримані деякі кількісні характеристики. Тому точно вказати мінімальні дози
не можливо.
Розвиток катаракти спостерігалося в людей, які пережили атомні
бомбардування в Хіросімі і Нагасакі, у фізиків, що працювали на
циклотронах, у хворих, очі яких піддавалися опроміненню з лікувальною
метою. Однократна катарактогенна доза іонізуючої радіації, на думку
більшості дослідників, складає близько 2 Зв. Період до появи перших ознак
хвороби звичайно складає від 2 до 7 років.
Скорочення тривалості життя в результаті впливу іонізуючої радіації на
організм виявлено в експериментах на тваринах (припускають, що це явище
обумовлене прискоренням процесів старіння і збільшенням сприйнятливості до
інфекцій). Тривалість життя тварин, опромінених дозами, близькими до
летальних, скорочується на 25-50% у порівнянні з контрольною групою. При
менших дозах термін життя тварин зменшується на 2-4% на кожен 1 Гр.
Достовірних даних про скорочення термінів життя людини при тривалому
хронічному опроміненні малими дозами дотепер не отримано. На думку
більшості радіобіологів, скорочення тривалості життя людини при опроміненні
знаходиться в межах 1-15 днів на 0,01 Зв.
Дози і можливі наслідки опромінення:
. 4,5 3в - важкий ступінь променевої хвороби (помирає 50% опромінених).
. 1 3в - нижній рівень розвитку легкого ступеня променевої хвороби.
. 0,75 Зв - незначна короткочасна зміна складу крові.
. 0,30 Зв - опромінення під час рентгенографії шлунка (місцеве)
. 0,10 Зв - припустиме разове опромінення населення.
. 0,03 Зв - опромінення при рентгенографії зубів.
. 0,005 Зв - припустиме опромінення населення при нормальних умовах за
рік.
. 0,001 Зв - фонове опромінення за рік.
. 0,0001 Зв - перегляд одного футбольного матчу.
При впливі іонізуючого опромінення летальна доза для ссавців складає
10 Зв , а енергія, що поглинається при цьому тканинами й органами тварин,
могла б підвищити їхню температуру усього на тисячні частки градуса. Ясно,
що саме по собі таке підвищення температури не могло б викликати настільки
вираженого ефекту поразки; в той же час безпосередньо прямі порушення в
хімічних зв'язках молекул у клітинах і тканинах, що виникають слідом за
опроміненням, незначні.
Надалі відбуваються реакції хімічно активних речовин з різними
біологічними структурами, при яких відзначається як зміна, так і утворення
нових, не властивих, для організму з'єднань, що опромінюється.
Наступні етапи розвитку променевої поразки виявляються в порушенні обміну
речовин у біологічних системах зі зміною відповідних функцій. У вищих
організмів це протікає на фоні нейрогуморальної реакції на розвиток
порушення.
Явища, що відбуваються на початкових, фізико-хімічних етапах променевого
впливу, прийнято називати первинними, оскільки саме вони визначають весь
подальший хід розвитку променевих поразок.
Таблиця 3
Деякі дози випромінювання
|Джерело іонізуючого випромінювання |Річна доза |
|КОСМІЧНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ | |
|На рівні моря |0,2 мЗв |
|На кожні 100 м над рівнем моря |0,03 мЗв |
|ВИПРОМІНЮВАННЯ ЗЕМЛІ | |
|У зоні вапняків |0,3 мЗв |
|У зоні осадових порід |0,5 мЗв |
|У зоні гранітів |1,2 мЗв |
|ЖИТЛО | |
|З дерева |0,01 мЗв |
|З цегли |0,1 мЗв |
|З бетону |0,5 мЗв |
|ЇЖА | |
|Природні радіоізотопи, що містяться в продуктах|0,02 мЗв |
|(мінерали, м'ясо, овочі, риба і т.п.) | |
|ПОЛЬОТИ НА ЛІТАКУ | |
|На кожні 500 км |0,04 мЗв |
|ТЕЛЕВІЗОР І МОНІТОР | |
|При середній тривалості перегляду телевізора 1 |0,05 мЗв |
|година в день | |
|ВІДПУСТКА | |
|Тиждень відпустки в горах на висоті 2000 м |1 мЗв |
|МЕДИЦИНА | |
|Рентгенографія легень |1 мЗв |
|Рентгенографія зубів |0,2 мЗв |
3. Природні й антропогенні джерела іонізуючого випромінювання.
Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від
природних джерел радіації. Таке твердження випливає з того, що всі джерела
радіації можна розділити на групи:
. природні джерела, що дають середні річні ефективні дози опромінення 2
мЗв;
. джерела, що використовуються в медицині, середньостатистичні дози
опромінення від яких у рік складають 0,4 мЗв;
. радіоактивні опади, у середньому опромінення, що дають у рік дозу,
рівну 0,02 мЗв;
. атомна енергетика, доза опромінення від якої складає в рік 0,001 мЗв.
Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо,
тому що ними є природні джерела радіації. Ними є:
. джерела земного походження, внутрішнє опромінення від яких складає
1,325 мЗв;
. джерела земного походження, зовнішнє опромінення від яких складає 0,35
мЗв;
. космічне зовнішнє опромінення, що складає 0,3 мЗв;
. космічне внутрішнє опромінення, що значно менше й у середньому складає
0,015 мЗв.
Людина піддається опроміненню двома способами. Радіоактивні речовини
можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні. У цьому
випадку говорять про зовнішнє опромінення. Але радіоактивні речовини можуть
виявитися й у їжі, і у воді, і в повітрі і потрапити всередину організму
разом з їжею, чи водою через органи дихання. Такий спосіб опромінення
називається внутрішнім.
Зовнішнє опромінення
Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінювання
надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться в земній корі, а також
падають на поверхню Землі з космосу.
Космічні промені дають радіаційний фон ледве менше половини зовнішнього
опромінення, одержуваного населенням від природних джерел. Космічні промені
складаються в основному з заряджених часток.
Велика частина космічних променів приходить до нас з космосу, але деяка
їхня частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні
промені можуть досягати поверхні Землі чи взаємодіяти з її атмосферою,
породжуючи вторинне випромінювання і приводячи до утворення різних
радіонуклідів. Північний і Південний полюси одержують радіації більше, ніж
екваторіальні області, через наявність у Землі магнітного полюса, що
відхиляє заряджені частки. Рівень опромінення росте з висотою, оскільки при
цьому над нами залишається усе менше повітря, що грає роль захисного
екрана.
Земна радіація обумовлена тим, що основні радіоактивні ізотопи, що
зустрічаються в гірських породах Землі – це калій-40, рубідій-87 і члени
інших радіоактивних сімейств, включені до складу Землі із самого її
народження. Вони беруть початок відповідно від урану-238 і торію-232 , що є
довгоживучими ізотопами. Рівні земної радіації також неоднакові для різних
місць і залежать від концентрації радіонуклідів у тій чи іншій ділянці
земної кори. Приблизно 95% населення живе в місцях, де потужність дози в
середньому складає від 0,3 до 0,6 мЗв в рік, близько 3% одержує в
середньому один мЗв у рік, а близько 1,5% – більш 1,4 мЗв у рік. Є місця,
де рівні земної радіації значно вищі. По підрахунках Наукового комітету з
дії атомної радіації, створеного в рамках ООН у 1955 р, середня ефективна
еквівалентна доза зовнішнього опромінення, що людина одержує від земних
джерел природної радіації, складає приблизно 350 мЗв. Це чуть більше
середньої індивідуальної дози опромінення через радіаційний фон,
створюваний космічними променями на рівні моря.
Внутрішнє опромінення
У середньому дві третини ефективної еквівалентної дози опромінення, що
людина одержує від природних джерел радіації, випромінювання яке надходить
від радіоактивних речовин, які потрапили в організм із їжею, водою і
повітрям.
Невелика частина цієї дози приходиться на радіоактивні ізотопи типу
вуглецю-14 і тритію, що утворюються під впливом космічної радіації. Все
інше надходить від джерел земного походження. У середньому людина одержує
близько 180 мЗв у рік за рахунок калію-40, що засвоюється організмом разом
з нерадіоактивними ізотопами калію, необхідними для життєдіяльності
організму. Однак значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує
від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і в меншому ступені від
радіоактивного ряду торію-232 .
Деякі з них, наприклад нукліди свинцю-210 і полонію-210 , надходять в
організм з їжею. Вони концентруються в рибі й у молюсках, тому люди, що
споживають багато риби й інших дарунків моря, можуть одержати відносно
високі дози опромінення.
Природні джерела радіації
Найбільш вагомим із усіх природних джерел радіації є важкий газ (у 7,5
разів важче повітря) - радон. У природі радон зустрічається в двох формах:
у виді радону-222 , члена радіоактивного ряду, утвореного продуктами
розпаду урану-238 , і у виді радону - 220 , члена радіоактивного ряду торія-
232. Основну частину дози опромінення від радону людина одержує,
знаходячись у закритому, не провітрюваному приміщенні. Концентрація радону
в закритих приміщеннях у середньому у вісім разів вище, ніж у зовнішнім
атмосфернім повітрі.
Радон концентрується в повітрі усередині приміщень лише тоді, коли
вони в достатній мірі ізольовані від зовнішнього середовища. Надходячи
усередину приміщення тим чи іншим шляхом (просочуючись через фундамент і
підлогу, чи ґрунт, вивільняючись з матеріалів, використовуваних у
конструкції будинку), радон накопичується в ньому. У результаті в
приміщенні можуть виникати досить високі рівні радіації. Іноді концентрація
радону в закритому приміщенні в 5000 разів вище концентрації радону в
зовнішнім повітрі (виявлене у Швеції й у Фінляндії в будівлях 70-х років).
Найпоширеніші будівельні матеріали, такі як дерево, цегла і бетон,
виділяють дещо небагато радону. Набагато більшою питомою радіоактивністю
володіють граніт і пемза.
У таблиці 4 приведені питомі радіоактивності деяких будівельних
матеріалів.
Таблиця 4
| |Питомі радіоактивності |
|Будівельні матеріали |(Бк радію і торію на 1 кг), |
|
|
