Еще в начале века первые исследователи установили, что встречаются два основных типа излучения: в виде волн и частиц. Волновое излучение подобно свету, но с более короткой длинной волны, а потому с большей энергией, приходящейся на фотон, или "пакет" энергии.

Кроме волновой была известна также корпускулярая радиация, обладающая высокой проникающей способностью, так называемые гамма-лучи. Этот тип радиации характерен, в частности, для радиоактивных веществ, например радия. Другими корпускулярными носителями энергии радиоактивного излучения являются частицы: бета - лучи, которые представляют собой обычные электроны, и альфа - лучи, состоящие из ядер гелия. Эти частицы были открыты на рубеже двух столетий.

Из всех воздействий радиации наиболее важно действие нейтронов, образующихся при спонтанном распаде тяжелых элементов, например урана (как известно, атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, причем ядро включает в себя положительно заряженные протоны и электрически нейтральные нейтроны). Осколки деления быстро движущихся ядер урана или плутония оказывают большое биологическое действие. В действительности они являются изотопами обычных химических элементов (бария, стронция и йода), отличающихся лишь по массе от стабильных химических форм. Так как такие изотопы обычно нестабильны, они в свою очередь являются источником бета- и гамма-лучей, многократно переходя в процессе излучения в различные химические элементы с образованием ряда так называемых "дочерних продуктов". Данный вид излучения называется нейтронным и различается по энергии нейтронов на тепловое, промежуточное, быстрое и сверхбыстрое.

Излучение под воздействием альфа- и бета-лучей, гамма- и рентгеновских лучей называется альфа-, бета-, гамма-излучением и рентгеновским излучением, соответственно. Все эти типы относятся к ионизирующему излучению - излучению, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разного знака, и представляющему собой поток заряженных и/или незаряженных частиц.

Рассмотрим типы излучения подробней:

Гамма-излучение - электромагнитное косвенно- ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях или аннигиляции частиц. Гамма -лучи в зависимости от энергии делятся на мягкие (0.1-0.2 мэВ), средней жесткости (0.2-1 мэВ) и жесткие (1-10 мэВ). Жесткие лучи наиболее проникающие и опасные. Они обладают высокой проникающей способностью (пробег частиц в воздухе может достигать сотен метров, в биологической ткани до 10-15 см.) и поэтому представляет большую опасность как источник внешнего облучения.

Нейтронное излучение - нейтроны это частицы, не имеющие заряда. Обладают большой проникающей способностью. Под влиянием нейтронного облучения элементы, входящие в ткани, могут сами стать радиоактивными (например, фосфор).

Бета-излучение - поток частиц с отрицательным зарядом (электронов), состоящее из электронов, испускаемых при ядерных превращениях. в- частицы обладают небольшим пробегом (до 20 метров в воздухе и несколько см в биологической ткани), тем не менее, они опасны при воздействии на кожу, слизистую оболочку и хрусталик глаза, при попадании в легкие и желудочно-кишечный тракт.

Альфа-излучение - непосредственно ионизирующее излучение, состоящее из б- частиц, испускаемых при ядерных превращениях -поток положительно заряженных частиц с большой массой (ядра атома гелия). Альфа- частицы имеют малый пробег (до 10 см в воздухе и не более 0,1 мм в биоткани), однако они весьма опасны при загрязнении кожи и слизистой оболочки глаз, при попадании в легкие и желудочно-кишечный тракт, так как на своем пути эти частицы создают высокую плотность ионизации.

Характеристики радионуклидов

Одной из важнейших характеристик радионуклидов является период полураспада - время, необходимое для распада 50% присутствующих радиоактивных атомов. Так называемые короткоживущие изотопы, имеющие очень короткий период полураспада, в биологическом смысле не очень опасны, так как не способны аккумулироваться в биосфере. Радионуклиды, имеющие большой период полураспада, могут накапливаться в живых тканях или выпадать в виде радиоактивных осадков.

2. Влияние радиоактивного загрязнения на окружающую среду

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 ядерных излучений 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) и стохастические эффекты (лейкозы, онкологические заболевания, наследственные болезни).

Характеристики ионизирующего излучения:Радиоактивность веществ в системе СИ выражают в беккерелях (Бк):

1 беккерель соответствует одному акту распада радиоактивного элемента в 1 сек.

Раньше использовалась внесистемная единица - кюри (Ки):

1 кюри - это активность препарата, в котором происходит 3.7*10¹⁰ актов распада в 1сек.

2. Но 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

Радиочувствительность живых организмов весьма различна. Смертельная доза 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.

3. Предельно допустимая доза облучения приводится в бэрах: 1 бэр= 0.01 Дж/кг.

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.

Иногда доза облучения приводится в зивертах (Зв). Например, безопасно в течение года получить 0.07 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 растений = 10-1500 Зв и для насекомых = 100 Зв.

Растения больше поглощают радионуклидов на бедных и влажных почвах, чем на богатых и сухих. С увеличением возраста деревьев коэффициенты перехода радионуклидов снижаются (с 2,3 в 45 лет до 1,4 в 80 и более лет). Больше всего радионуклидов в коре деревьев, меньше в ветвях подроста.

У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению прямо пропорциональна размеру клеточного ядра, а точнее объему хромосом или содержанию ДНК.

У высших животных не обнаружено такой простой зависимости между чувствительностью и строением клеток; для них наибольшее значение имеет чувствительность отдельных систем органов. Так, млекопитающие очень чувствительны даже к низким дозам радиации вследствие легкой повреждаемости облучением быстро делящейся кроветворной ткани костного мозга. Даже очень низкие уровни хронически действующего ионизирующего излучения могут вызвать в костях и в других чувствительных тканях рост опухолевых клеток, что может проявиться лишь через много лет после облучения.

Острые поражения развиваются при однократном гамма-облучении тела и поглощенной дозе выше 0.25 Гр. При дозе 0.25-0.5 Гр уже наблюдаются изменения в крови.

Уже сейчас ясно, что длительное воздействие радиации оказывает более разрушительное действие, чем считалось раньше, и поэтому следует полностью пересмотреть укоренившееся мнение относительно типа и величины воздействия радиации на здоровье человека, который подвергался облучению малым количеством радиации в течении продолжительного периода времени.

В процессе облучения живой ткани, в ней 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;

повреждение механизма непрямого деления ядра клетки и ее тела, обеспечивающего равномерное распределение генетического материала между двумя дочерними клетками и хромосомного аппарата облученной клетки;

блокирование процессов обновления и дифференцирования клеток;

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.

Облучение тканей организма может быть внешним и внутренним, то есть вызванным источниками, входящими в состав организма или попавшими в него с воздухом, водой или пищей. При внешнем облучении наиболее опасны бета-, гамма- и нейтронное излучение. При внутреннем облучении опасны все виды излучения, так как действуют непрерывно и практически на все органы. При внешнем облучении альфа- и бета-частицы из-за малой проникающей способности вызывают, в основном, поражения кожи. Жесткое рентгеновское и гамма-излучение могут вызвать гибель организма при отсутствии внешних изменений кожных покровов.

Большую опасность для здоровья человека представляют промышленные отходы, содержащие радиоактивные вещества, тяжелые металлы и их соединения. Эти вещества, попадая в воду даже в небольших количествах, способны накапливаться в организмах рыб и других животных. Распространяясь в экосистемах по цепям питания, на каждом новом трофическом уровне их концентрация возрастает. Радиоактивность планктона в 1000 раз, а рыбы в 50000 раз выше, чем радиоактивность воды. Зараженные животные сохраняют радиоактивность и высокое содержание тяжелых металлов длительное время и могут распространяться на большие расстояния от места заражения. Употребление в пищу зараженной рыбы (консумента 2-го или 3-го порядка) может быть не только вредным, но и смертельно опасным. Основным источником радиоактивного заражения являются аварии на атомных электростанциях, захоронения их отходов и испытания ядерного оружия. Потенциальную опасность представляют собой затонувшие атомные подводные лодки и самолеты с ядерным оружием на борту.

Основными источниками радиоактивного загрязнения Мирового океана являются:

- загрязнения от испытаний ядерного оружия (в атмосфере проводились до 1963 г.);

- загрязнение радиоактивными отходами, которые непосредственно сбрасываются в море;

- крупномасштабные радиационные аварии (ЧАЭС, аварии судов с атомными реакторам);

- захоронение радиоактивных отходов на дне водоемов;

- захоронение жидких радиоактивных отходов в подземных естественных и искусственных емкостях.

Попадая в водные экосистемы, радиоактивные элементы проходят по пищевым цепям и концентрируются в организмах высших трофических уровней, создавая тем самым опасность как для гидробионтов, так и для человека.

радиоактивный загрязнение излучение

Список литературы

Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов /С.В. Белов и др. 2-е изд. -М.: Высш. Шк. , 2004. 448 с.

Белов С.В. и др. Безопасность жизнедеятельности. Часть 1, М.: Высшая школа, 2002 447 с.

Охрана окружающей среды /Учебник под редакцией Белова С.В. -М.: Высшая школа, 2003. - 319 с.

Размещено на Allbest.ru