«Человек среда»
| Вид материала | Контрольные вопросы |
- Методические рекомендации для студентов «Человек и окружающая среда», 134.77kb.
- 122. Среда функционирования предприятия: внешняя и внутренняя. Среда предприятия, 15.93kb.
- 2. общетеоретические основы охраны труда, 184.97kb.
- Период: 01. 05. 09 10. 06., 955.16kb.
- Здоровье и окружающая среда, 85.34kb.
- Ужающая среда, чтобы сохранялось и даже повышалось плодородие почвы, урожаи при этом, 279.54kb.
- Научный руководитель д и. н., профессор Харинский, 280.14kb.
- Занятие факторы среды. Общие закономерности действия на организмы среда и условия существования, 66.71kb.
- Задачи дисциплины Снабдить учащегося профессиональной терминологией в области биомеханики, 142.39kb.
- Контрольные вопросы по курсу бжд для групп рк основные определения: биосфера, окружающая, 181.53kb.
Вредное действие ионизирующего излучения на организм заключается в том, что молекулы воды и биологической жидкости, входящие в состав тканей, распадаются на атомы и радикалы. В результате нарушается деятельность ферментных систем, возникают ожоги и лучевая болезнь.
Вредное действие ионизирующего излучения на живые организмы зависит от характера излучения и уровня радиоактивности. Воздействуя на организм человека, радиация может вызвать два вида эффекта:
- Детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевая катаракта, лучевое бесплодие).
- Стохастические эффекты (лейкозы, онкологические заболевания, наследственные болезни).
В процессе облучения живой ткани возникают функциональные изменения, подчиняющиеся биологическим законам жизни и гибели клеток.
Наиболее важные изменения в клетках:
- повреждение механизма деления созревающих половых клеток (гамет), в результате которого происходит уменьшение числа хромосом, что ведет к уродствам и мутациям потомства;
- блокирование процессов обновления и дифференцирования клеток – старение;
- блокирование процессов разрастания тканей организма, включение механизма новообразования клеток, нарушение физиологической регенерации тканей.
Наиболее «радиочувствительными» являются клетки постоянно обновляющихся тканей некоторых органов (костный мозг, селезенка и др.). В биологических системах наблюдается множество разнообразных радиационных эффектов.
Выход эффектов определяется суммарной накопленной дозой независимо от того, получена она за сутки или за 50 лет.
3.6.3 Характеристики ионизирующего излучения
- Радиоактивность веществ в системе СИ измеряют в беккерелях.
1 беккерель соответствует одному акту распада радиоактивного элемента в 1 секунду (Бк).
Используется и внесистемная единица – кюри (Ки):
1 кюри – это активность препарата, в котором происходит 3,7×1010 актов распада в 1секунду.
2. Экспозиционная доза. В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц, образующихся в массе вещества при полном торможении всех заряженных частиц.
Единица экспозиционной дозы – Рентген (Р).
1 рентген – это экспозиционная доза рентгеновского и -излучения, создающая в 1кубическом сантиметре воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе соответствует 2,08×109 пар ионов.
3. Поглощенная доза. Не все вещества одинаково поглощают энергию излучения. Для характеристики поглощающей способности веществ введена величина «поглощенная доза»: энергия любого вида излучения, поглощенная в 1 кг вещества. Для ее измерения используется несколько единиц.
1 грей (Гр) соответствует такой дозе излучения, при которой в 1 кг массы любого вещества выделяется энергия, равная 1 Дж, независимо от вида и энергии ионизирующего излучения.
1 рад (внесистемная единица) – 1 Гр = 100 рад, 1 рад = 10–2 Дж/кг.
В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1Р соответствует поглощенная доза в воздухе, равная 0,88 рад.
Радиочувствительность живых организмов весьма различна. Смертельная доза для бактерий – 104 Гр, для насекомых – 103 Гр, для млекопитающих – 10 Гр. Максимальная доза излучения, не приносящая вреда человеку, 0,003 Гр в неделю, а при единовременном воздействии – 0,025 Гр.
- Эквивалентная доза. Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы, равной произведению поглощенной дозы, созданной облучением и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель (называемый еще – коэффициент качества излучения). Значения весовых множителей приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.4. – Коэффициенты качества излучения
| Вид излучения | Коэффициент |
| Фотоны всех энергий | 1 |
| Электроны всех энергий | 1 |
| Нейтроны с энергией < 10 кэВ | 5 |
| Нейтроны с энергией > 20 мэВ | 5 |
| Протоны с энергий > 2 мэВ | 5 |
| Нейтроны от 10 до 100 кэВ | 10 |
| Нейтроны от 2 мэВ до 20 мэВ | 10 |
| Альфа-частицы | 20 |
| Нейтроны с энергией от 100 кэВ до 2 мэВ | 20 |
5. Эффективная эквивалентная доза. Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы. Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:
где
– тканевый весовой множитель.Эффективная эквивалентная доза облучения приводится в бэрах. Бэр – поглощенная доза любого вида излучения, которая вызывает равный биологический эффект с дозой в 1 рад рентгеновского излучения.1 бэр = 0.01 Дж/кг.
Предельно допустимая доза (ПДД) также измеряется в бэрах.
ПДД для мужчины = 5 бэр в год или 3 бэра в квартал при сохранении общей дозы облучения в год, для женщин – 3 бэра, для женщин моложе 30 лет – 1,3 бэра.
В системе СИ эффективная эквивалентная доза приводится в зивертах (Зв). 100 бэр =1 Зв. Например, безопасно в течение года получить 0,05 Зв, в течение жизни = 0,35 Зв. На ЧАЭС в загрязненных местах ликвидаторы получили до 0,01 Зв/час. Часовая смертельная доза для человека = 4 Зв, для птиц = 20 Зв, для насекомых = 100 Зв, для растений = 10–1500 Зв.
Таблица 3.5 – Основные источники радиоактивности в быту
| | |
| Источник ионизирующего излучения | Годовая доза |
| КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ: На уровне моря На каждые 100 м над уровнем моря нужно прибавить | 0,2 мЗв 0,03 мЗв |
| ИЗЛУЧЕНИЕ ЗЕМЛИ: В зоне известняков В зоне осадочных пород В зоне гранитов | 0,3 мЗв 0,5 мЗв 1,2 мЗв |
| Ж Продолжение табл. 3.5 ИЛИЩЕ: Из дерева Из кирпича Из бетона Проживание в 30-км зоне АЭС Проживание в зоне ТЭС (в радиусе 20 км) Керамика, стекло в доме | 0,01 мЗв 0,1 мЗв 0,5 мЗв 0,02 мЗв 0,03–0.05 мЗв 0,1 мЗв |
| ПИЩА: Естественные радиоизотопы, содержащиеся в продуктах (минералы, мясо, овощи, рыба и т.п.) | 0,02 мЗв |
| ПОЛЕТЫ НА САМОЛЕТЕ: На каждые 500 км | 0,05 мЗв |
| БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫ: При средней продолжительности просмотра телевизора 1 час в день Ношение светящихся часов, просмотр телевизора, работа на компьютере | 0,05 мЗв 0,02 мЗв 0,04–0,05 мЗв в час |
| ОТПУСК: Неделя отпуска в горах на высоте 2000 м | 1 мЗв |
| ЛЕЧЕНИЕ: Рентгенография легких Рентгенография зубов Томография | 1 мЗв 0,2 мЗв 15 мЗв |
Основные источники ионизирующего облучения человека в быту и средние эквивалентные дозы облучения для населения России приведены в таблице 3.5.
Средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников, составляет около 0,35 мЗв, т.е. чуть больше средней индивидуальной дозы, обусловленной облучением из-за космического фона на уровне моря.
Уровень земной радиации неодинаков в различных районах. Так, например, в 200 километрах к северу от Сан-Пауло (Бразилия) есть небольшая возвышенность, где уровень радиации в 800 раз превосходит средний и достигает 260 мЗв в год. На юго-западе Индии 70 000 человек живут на узкой прибрежной полосе, вдоль которой тянутся пески, богатые торием. Эта группа лиц получает в среднем 3,8 мЗв в год на человека. Как показали исследования, во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США около 95% населения живут в местах с дозой облучения от 0,3 до 0,6 мЗв в год.
Уровень радиоактивности в жилище зависит от строительных материалов: в кирпичном или панельном доме уровень радиации всегда выше, чем в деревянном. Газовая плита приносит в быт радиоактивные газы, поэтому уровень радиоактивности на кухне, как правило, выше, чем в других жилых комнатах.
Наибольший вклад (около 3/4 годовой дозы) в жилище дают не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон и продукты его распада. Поступив в организм при вдохе, он вызывает облучение слизистых тканей легких. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для различных точек Земного шара. Большую часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. В зонах с благоприятным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Источниками радона являются также строительные материалы. Так, например, большой удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза, шлак и ряд других материалов. Радон проникает в помещение из земли через различные трещины в межэтажных перекрытиях, через вентиляционные каналы и т.д. Источниками поступления радона в жилые помещения являются также природный газ и вода. Поступая через фундамент и пол, радон-222 накапливается в основном на первых этажах многоэтажек. Избавиться от него можно, регулярно проветривая помещение.
3.6.4 Гигиеническая регламентация ионизирующего излучения
Основные пороговые дозы и допустимые уровни облучения определяются Нормами радиационной безопасности НРБ-99 (СП 2.6.1.758-99)
Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:
- персонал (группы А и Б);
- все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.
Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:
- основные пределы доз, приведенные в таблице 3.6;
- допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления, допустимые среднегодовые объемные активности и среднегодовые удельные активности и другие;
- контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.). Их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.
Таблица 3.6 Основные пределы доз
| Нормируемые величины | Пределы доз | |
| персонал (группа А) | население | |
| Эффективная доза | 20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год | 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год |
| Эквивалентная доза за год в хрусталике глаза | 150 мЗв | 15 мЗв |
| коже | 500 мЗв | 50 мЗв |
| кистях и стопах | 500 мЗв | 50 мЗв |
Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б равны 1/4 значений для персонала группы А.
Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.
Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) 70 мЗв. Начало периодов вводится с 1 января 2000 года.
Основным средством защиты от ионизирующего излучения является экранирование источника излучения. Применение защитных экранов основано на свойстве материалов и веществ в зависимости от толщины слоя поглощать излучения. Толщина защитных экранов рассчитывается в зависимости от длины пробега частиц и плотности вещества экрана.
Для защиты от альфа-излучения достаточно использовать экраны из стекла, фольги и плексигласа толщиной в доли миллиметра. Для защиты от рентгеновских лучей и гамма-излучений изготовляются экраны из веществ с большим атомным весом (свинец, вольфрам, чугун, нержавеющая сталь). Эти экраны часто оборудуются различными манипуляторами для дистанционного выполнения различных действий с предметами за экраном.
К индивидуальным средствам защиты относятся спецодежда и различные приспособления: халаты, резиновые перчатки, фартуки, шапочки, калоши, резиновые сапоги, комбинезоны, очки и щитки. Спецодежда изготовляется из хлопчатобумажной ткани и из пленочных материалов. Для защиты органов дыхания применяются противогазы и респираторы.
Работы с использованием радиоактивных веществ должны быть организованы так, чтобы исключить возможность непосредственного контакта с радиоактивным веществом, попадания радиоактивного вещества в воздух рабочей зоны. Это достигается герметизацией радиоактивных веществ при хранении, перевозке, выполнении работ и удалении отходов, применением местной и общей вентиляции, дезактивацией. В опасных местах по радиации устанавливаются знаки радиационной опасности.
3.6.5 Лучевая болезнь [6]
При нарушении правил обращения с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения нередко возникают аварийные ситуации, которые приводят к облучению человека в повышенной дозе и тем самым к лучевому поражению организма. В результате развивается лучевая болезнь. В зависимости от условий облучения могут наблюдаться острая и хроническая форма лучевой болезни.
Хроническая лучевая болезнь формируется постепенно при длительном облучении дозами, которые значительно превышают ПДД для профессионального облучения. Эта форма болезни может возникнуть как при общем облучении всего тела, так и при преимущественном поражении отдельных органов или систем организма. Хроническая лучевая болезнь от общего облучения подразделяется на три степени в зависимости от выраженности клинических проявлений:
I степень (легкая) – характеризуется нарушениями в сердечно-сосудистой системе и нестойкими изменениями в формуле крови;
II степень (средняя) – наблюдается углубление нарушений с появлением функциональной недостаточности пищеварительных желез, сердечно-сосудистой и нервной систем, нарушение некоторых обменных процессов, стойкие изменения в формуле крови;
III степень (тяжелая) – развивается анемия (малокровие), возникают атрофические процессы в слизистой желудочно-кишечного тракта.
Острая лучевая болезнь в типичной форме наблюдается при общем сравнительно кратковременном облучении в дозах 1 Гр и более. Выделяют четыре основные фазы формирования острой лучевой болезни (после кратковременного облучения всего тела внешним излучением или при поступлении внутрь организма радионуклидов с равномерным распределением внутри тела, создающих равную дозу):
- первичная общая реакция;
- латентный (скрытый) период, когда отмечается видимое клиническое благополучие;
- период разгара острой лучевой болезни, или период выраженных клинических проявлений;
- фаза восстановления.
По тяжести поражения различают четыре степени острой лучевой болезни:
I степень (легкая) – развивается при дозе излучения от 1 до 2 Гр; первичная реакция наблюдается через 2–3 часа после облучения у 30–50% пострадавших; характер первичной реакции – несильная тошнота с одно- двукратной рвотой – стихает, как правило, в день воздействия; длительность латентного периода составляет 4–5 недель; период разгара острой лучевой болезни (на 5–7 неделе) характеризуется умеренным изменением в формуле крови, могут выявляться астенические явления.
Прогноз: 100% выздоровление даже при отсутствии лечения.
II степень (средняя) – возникает при дозе облучения 2–4 Гр; первичная реакция наступает через 1–2 часа у 70–80% пострадавших, длится до 1 суток; характер первичной реакции – рвота 2–3 раза, слабость, недомогание, порой субфебрильная температура; длительность латентного периода составляет 3–4 недели; период разгара (на 4–5 неделе) характеризуется сильной лейкоцитопенией, кровоточивостью, астеническим синдромом, возможны инфекционные осложнения, а при дозе от 3 Гр и выше – алопеция (удаление волос).
Прогноз: выздоровление наступает у 100% при условии лечения.
III степень (тяжелая) – наблюдается при дозе 4–6 Гр; первичная реакция наступает через 20–40 минут и длится до 2-х суток; характер первичной реакции – многократная рвота, сильное недомогание, температура тела повышается до 38 °С; длительность латентного периода до 10–20 суток, однако уже с первой недели возможно поражение слизистой рта и зева, гиперемия (избыточное наполнение сосудов кровью), эритема кожи; вторичная реакция (на 2 – 5-й неделе) характеризуется резким падением количества гранулоцитов (одна из форм лейкоцитов) и тромбоцитов, лихорадкой, тяжелыми инфекционными и геморрагическими осложнениями.
Прогноз: выздоровление возможно у 50–80% больных при условии специализированного лечения.
IV степень (крайне тяжелая) – развивается при дозе от 6 до 10 Гр; первичная реакция выражена уже через 20–30 минут, длится до 3–4 суток, характер первичной реакции – эритема кожи и слизистых, жидкий стул, температура тела 38 °С и выше; латентный период выражен нечетко, к 3–4-м суткам сохраняется слабость, быстрая утомляемость, присутствуют признаки поражения слизистых рта и глотки; в период разгара (с 8–12-х суток) развивается картина тяжелого поражения органов кроветворения с исчезновением из крови нейтрофилов (одна из форм лейкоцитов) и тромбоцитов, могут выявляться кишечные нарушения, жидкий стул, другие диспепсические расстройства.
Прогноз: выздоровление возможно у 30–50% пострадавших и только при условии раннего лечения в специализированных условиях.
При любой степени лучевой болезни имеет место поражение кроветворной ткани. При III и IV степени лучевой болезни человек погибает в течение 1–2 месяца с момента облучения главным образом из-за разрушения клеток красного костного мозга – главной компоненты кроветворной системы организма.
При редко встречающихся случаях кратковременного общего облучения в дозе от 10 до 15 Гр смертельный исход наблюдается у 90–100% пострадавших даже при условии лечения в специализированной клинике. Характерные симптомы – диарея, лихорадка, нарушение электролитического баланса. Смерть наступает через две недели после облучения от кровоизлияния в желудочно-кишечный тракт и шока.
При дозах излучения до 50 Гр происходит массированное поражение желудочно-кишечного тракта (кишечный синдром). Характерные симптомы – судороги, тремор, летаргия, диарея. Человек погибает спустя 6–9 суток с момента облучения от кровоизлияния в желудочно-кишечный тракт, обезвоживания организма и инфекции.
При облучении дозой до 100 Гр и выше поражаются центральная нервная система, сосуды головного мозга. Характерные симптомы – судороги, тремор, беспорядочное непроизвольное сокращение мышц (атаксия), летаргия, кома. Срок наступления смерти – от нескольких часов до 2-х суток. Причины – нарушение дыхания, отек мозга, кома.
3.6.6 Радиологические последствия испытаний ядерного оружия
Испытания ядерного оружия, которые особенно интенсивно проводились в периоды 1954–1958 и 1961–1962 гг., стали одной из основных причин повышения радиационного фона Земли и, как следствие этого, глобального повышения доз внешнего и внутреннего облучения населения.
В США, СССР, Франции, Великобритании и Китае в общей сложности проведено не менее 2060 испытаний атомных и термоядерных зарядов в атмосфере, под водой и в недрах Земли, из них непосредственно в атмосфере 501 испытание. Испытания в атмосфере в СССР были завершены в 1962 г., подземные взрывы на Семипалатинском полигоне – в 1989 г., на Северном полигоне – в 1990 г. Франция и Китай до последнего времени продолжали испытывать ядерное оружие. По оценкам во второй половине 20-го века за счет ядерных испытаний во внешнюю среду поступило 1,81×1021 Бк продуктов ядерного деления (ПЯД), из них на долю атмосферных испытаний приходится 99,84 %.
Последствия испытаний определяются суммарными энерговыделениями, активностью осколков деления, видами взрывов (воздушные, наземные, подводные, надводные, подземные) и геофизическими факторами окружающей среды в период испытаний (район, метеообстановка, миграция радионуклидов и др.). Радиоактивное заражение – это результат выпадения радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взрыва. Отличительные особенности радиоактивного заражения – большая площадь поражения (тысячи и десятки тысяч квадратных километров), длительная сохранность поражающего действия (недели и месяцы), трудность обнаружения (у человека нет анализаторов, выявляющих радиацию, определить заражение можно только специальными приборами). Зоны радиоактивного заражения образуются в районе ядерного взрыва и на следе радиоактивного облака.
Опасность для человека представляет радиоактивность в грунте и предметах вблизи эпицентра взрыва. Размер этих зон не более радиуса зоны полного разрушения.
Степень заражения определяется уровнем радиации (УР) – мощностью экспозиционной дозы (Р/ч) на высоте 0,7–1 м.
Местность считается зараженной при уровне радиации 0,5 Р/ч. С течением времени уровень радиации спадает, его можно определить по формуле:
,где P0, Pt – уровни радиации в начальный момент времени to и в данный момент t, Р/ч.
Продукты ядерного деления (ПЯД) представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов. Большую часть активности составляют короткоживущие радионуклиды. Так, через 7, через 49 и через 343 суток после взрыва активность ПЯД снижается соответственно в 10, 100 и 1000 раз по сравнению с активностью через час после взрыва.
При ядерных взрывах в атмосфере значительная часть осадков (при наземных взрывах до 50%) выпадает вблизи района испытаний. Часть радиоактивных веществ задерживается в нижней части атмосферы и под действием ветра перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе примерно месяц, радиоактивные вещества во время этого перемещения постепенно выпадают на Землю. Часть радионуклидов выбрасывается в стратосферу (на высоту 10–15 км), где происходит их глобальное рассеивание и в значительной степени распад. Нераспавшиеся радионуклиды выпадают по всей поверхности Земли.
Суммарная ожидаемая коллективная эффективная доза от всех испытаний, произведенных к настоящему времени, составит в будущем около 3·107 чел/Зв. К 1980 г. человечество получило лишь примерно 12% этой дозы.
Радиационная безопасность регламентируется (НРБ-99) и основными санитарными правилами (ОСП-72-87).
В случаях аварийных ситуаций принимаются меры защиты, обеспечивающие снижение дозы облучения населения загрязненной территории и включающие:
- отселение жителей (временное или постоянное);
- отчуждение загрязненной территории или ограничение проживания и функционирования населения на этой территории;
- дезактивацию территории, строений и других объектов;
- нормирование, радиационный контроль и выбраковку сельскохозяйственных и природных пищевых продуктов с последующей переработкой их в радиационно-чистые продукты, а также снабжение населения радиационно-чистыми пищевыми продуктами;
- внедрение в практику специальных правил поведения жителей и ведения ими приусадебного хозяйства;
- оптимизацию медицинского обслуживания населения и снижение доз облучения от других источников, в частности за счет ограничения поступления радона в жилые и производственные помещения.
Итак, радиацию нельзя только восхвалять или только проклинать!
Она, как и многие другие природные явления, двулика – добрый слуга и злой хозяин. Не будь естественного радиационного фона на Земле, не было бы и многих генетических мутаций. А если бы не было достаточного количества генетических мутаций, природа во многом утратила бы свое разнообразие. И без этого разнообразия естественный отбор не мог бы сотворить такое богатство органического мира, которое мы наблюдаем.
Человечеству нужно понемногу учиться использовать ионизирующее излучение в своих целях. Уже сейчас очень широко используется радиация в медицине (для создания рентгеновских снимков, для борьбы с раковыми клетками и СПИДом и т.д.). Но не стоит забывать, что это очень опасный и коварный товарищ, способный принести очень много страшных бед и поэтому с ним нужно обращаться очень осторожно и аккуратно, и забывать об этом – это самая страшная ошибка, которую может допустить человечество...