Анализ влияния излучений на организм человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Воздействие излучений на организм человека

Источники ионизирующих излучений. Ионизирующие излучения (ионизирующая радиация) являются обычным экологическим фактором среды. Все источники, действующие на живые организмы, можно разделить на три группы: естественное (природное) излучение; излучение искусственных радионуклидов; излучение источников, применяемых в медицине, быту и профессиональной деятельности человека (рис. 6.37). Первые две группы источников ионизирующей радиации действуют на все живые организмы, а последняя касается только облучения человека.

Естественное излучение всегда являлось обычной составной частью биосферы, абиотическим фактором, непрерывно действующим на организмы и образующим так называемый «естественный», или природный, радиоактивный фон (ПРФ). ПРФ формируется за счет космического излучения и излучения радионуклидов (РН), находящихся во внешней среде и внутри живых организмов (рис. 6.38).

Космическое излучение образуется галактическим излучением, приходящим из-за пределов Солнечной системы, и солнечным излучением. Галактическое является более мощным и играет основную роль в образовании дозы космического излучения на поверхности Земли. Солнечное излучение в основном задерживается и рассеивается в атмосфере. Суммарная интенсивность космического излучения зависит от географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря (рис. 6.39).

Радионуклиды, содержащиеся в земной коре, воде и атмосфере, определяют их естественную радиоактивность.

Насчитывается около 70 естественных радиоактивных изотопов и 25 химических элементов, которые делят на две категории: первичные -- изначально входящие в состав земной коры (226 Ra (радий), 222 Rn (радон), 210Ро(полоний), 210РЬ(свинец), 40К(калий) и т.д.)» и космогенные -- образующиеся в результате взаимодействия космического излучения с ядрами атомов элементов, входящих в состав атмосферы (3Н(тритий), 7Ве(бериллий), 22Ка(натрий), 14С(углерод), 32Р(фосфор), 86С1(хлор) и некоторые другие).

Искусственные радионуклиды появляются в результате деятельности человека. Изотопы для применения в медицине и научных исследованиях получают на специальных установках (циклотронах и т.п.) в ходе ядерных реакций, осуществляемых путем облучения обычных элементов частицами высоких энергий. В результате этих реакций получены изотопы всех химических элементов и даже новые химические элементы. Основными источниками, вызывающими появление радионуклидов в окружающей среде, являются испытания ядерного оружия, аварии на предприятиях атомной энергетики и радиоактивные отходы ядерных технологий.

Во многих странах успешно работают более 400 ядерных реакторов АЭС, которые практически не загрязняют окружающую среду даже в непосредственной близости к ним. Считается, что проживание вблизи ТЭС опаснее для здоровья человека, чем проживание около АЭС. Исключение составляют аварийные ситуации. При нарушении технологических процессов на каждом этапе, от добычи урановой руды до утилизации и захоронение радиоактивных отходов, имеется определенная доля опасности попадания РН в окружающую среду. Наиболее крупными считаются аварии на Южном Урале (Кыштымская, 1957г.), в г. Уиндскейл (Великобритания, 1957 г.), на АЭС в «Три Майл -- Айленд» (США, 1979г.), Чернобыльской АЭС (1986г.) Авария на Чернобыльской АЭС является крупнейшей радиационной катастрофой. В результате взрыва на четвертом блоке станции были повреждены перекрытия, сорвана крыша со здания реактора, из открывшейся рабочей зоны реактора в атмосферу попало большое количество радиоактивных элементов. Около 70% радионуклидов, попавших в атмосферу, выпало на территории Беларуси (рис. 6.40).

К искусственным источникам ионизирующих излучений относятся источники, применяемые в медицине. Это в первую очередь рентгеновские лучи, используемые в диагностике многих заболеваний. В определенных ситуациях для диагностики используются и радиоизотопные методы. В этом случае в организм вводятся короткоживущие радиоактивные изотопы, с помощью которых проверяется функционирование органа или определяются места локализации и размеры опухолей. Аналогичный метод применяется и в терапии раковых заболеваний (химиотерапия). Для лечения злокачественных опухолей используется метод лучевой терапии (облучение опухолей специальными аппаратами, являющимися источниками ионизирующих излучений).

Внешнее и внутреннее облучение. Действие радиации на организм зависит от типа излучения (а, р, у), его энергии (мощности) и длительности воздействия. Тип и энергия излучения определяют его проникающую способность, а следовательно, и степень опасности (рис. 6.41). В зависимости от расположения относительно организма излучатели делятся на источники внешнего и внутреннего облучения.

Альфа-частица способна «пробежать» в воздухе несколько сантиметров, задерживается, например, листом бумаги и соответственно будет остановлена на уровне одежды. Частицы данного вида излучения практически не способны пройти через наружный слой эпидермиса (отмершие клетки кожи) и как источник внешнего облучения не представляют опасности. Бета-излучение обладает чуть большей проникающей способностью, его частицы способны пробегать в воздухе несколько метров (даже десятки), а в биологические ткани проникают на глубину 1--2 см. Наибольшей проникающей способностью обладает гамма-излучение, которое в воздухе распространяется на сотни метров от источника. Максимально ослабить это излучение можно только с помощью бетона и свинца (материалов, отличающихся большой плотностью). Гамма-излучение является самым опасным при внешнем облучении.

Практически все естественные и искусственные радионуклиды могут попадать в живые организмы с воздухом, водой и элементами питания. В этом случае они становятся внутренними источниками облучения. Опасность радионуклидов, оказавшихся внутри организма, обусловлена рядом факторов. Во-первых, степень радиационного воздействия радионуклидов зависит от времени их пребывания в организме. Периоды полураспада и полувыведения многих радионуклидов достаточно продолжительны, из-за чего организм подвергается облучению практически на протяжении всей жизни. Во-вторых, для ряда радиоактивных элементов характерна высокая степень избирательного накопления в специализированных органах и тканях. Например, до 30% изотопов йода накапливается в щитовидной железе, составляющей всего 0,03% массы тела. Основная масса полония (210Ро) сосредоточена в тканях печени и почек. Таким образом, создаются сравнительно высокие дозы локального облучения. В-третьих, важной особенностью является увеличение опасности воздействия а- и ^-излучателей, которые из-за низкой проникающей способности не представляют опасности или малодейственны для внутренних тканей организма при внешнем облучении, но становятся сильнейшими источниками ионизирующей радиации при попадании внутрь организма.

Действие излучений на человека. Заболевания, вызываемые ионизирующими излучениями. Ионизирующие излучения обладают большой энергией, благодаря которой способны при взаимодействии с веществами ионизировать нейтральные атомы и молекулы. Это может привести к повреждению биологически значимых молекул, например ДНК, причем степень повреждения определяется дозовой нагрузкой.

Мелкие нарушения структуры ДНК (выпадение, замена одного или нескольких нуклеотидов) не приводят к заметным изменениям на клеточном уровне, однако если затрагиваются половые клетки, эти изменения могут передаваться потомкам, накапливаться в ряду поколений в виде рецессивных мутаций, увеличивая генетический груз популяции человека. Более крупные повреждения (хромосомные аберрации, слипание хромосом) могут привести к гибели клетки.

Клетка может погибнуть и в результате повреждения структуры цитоплазмы, что вызывает нарушение метаболизма клетки.

Реакция клетки на облучение зависит от фазы клеточного цикла (во время митоза вероятность повреждения больше). Наиболее подвержены действию радио активных излучений ткани, в состав которых входит большое количество делящихся клеток. Они образуют так называемые «критические системы» организма. Примером может служить система кроветворения, постоянно обновляющийся эпителий кишечника.

Более устойчивыми к действию излучения являются высоко специализированные клетки, например нервные. В зависимости от дозы облучения повреждению могут подвергаться все органы и системы органов человека.

Индивидуальная чувствительность человека зависит от множества факторов; в первую очередь -- от возраста. Сформировавшийся организм более устойчив к действию радиации, чем формирующийся (детский, юношеский).

При остром лучевом поражении, которое вызывается общим облучением организма в больших дозах (наблюдается при ядерных взрывах и в случае аварий на ядерных установках), биологические эффекты радиации -- гибель или различные формы лучевой болезни -- проявляются в течение нескольких часов или дней после облучения.

При дозах, превышающих 100 Зв (Зиверт -- единица эквивалентной дозы в системе СИ. 1 Зв соответствует поглощенной дозе 1 Дж/кг гамма-излучения), наступает мгновенная гибель (первые часы) из-за необратимого повреждения нервных клеток (церебральный синдром). Дозы 50--100 Зв приводят к смертельному исходу на 5--6-е сутки после облучения. Кишечная форма лучевого поражения (желудочно-кишечный синдром) наблюдается в диапазоне 10--50 Зв и приводит к гибели на 10--14-й день. Типичная форма лучевой болезни развивается при дозе 1--10 Зв. Причем, если не принять медицинских мер, доза 3--5 Зв приводит к смерти 50% облученных людей в течение 30 дней. Облученных больных помещают в стерильные условия, делают переливание крови, для восстановления системы кроветворения выполняют пересадку костного мозга. Все это сопровождается введением общеукрепляющих и противовоспалительных средств.

Типичными отдаленными последствиями перенесенной лучевой болезни являются астения (повышенная утомляемость), катаракта, повышенная восприимчивость к инфекционным заболеваниям за счет снижение иммунитета.

Радиоактивное облучение достоверно повышает риск возникновения рака, генетических повреждений и сокращает продолжительность жизни.

Первую позицию в группе раковых заболеваний, вызванных облучением, занимают лейкозы, пик которых, в зависимости от возраста, приходится на период от 5 до 25 лет после облучения (рис. 6.42). Несколько позже возникают рак молочной и щитовидной железы, легких и других органов. Риск генетических повреждений в первых двух поколениях, по оценкам специалистов, составляет около 40% от риска заболевания раком.

Проблема влияния на организм человека облучения «малыми дозами» особо остро встала перед специалистами после аварии на ЧАЭС. Для ее решения требуется постоянное повсеместное обследование населения, наблюдение за состоянием здоровья участников ликвидации последствий аварии и людей, проживающих на загрязненных территориях. Уже на сегодняшний день отмечается рост случаев рака щитовидной железы, возрастание числа анемий, сердечных и других заболеваний, связанных с ослаблением иммунитета.

Естественное излучение является обычной составной частью биосферы, абиотическим фактором, непрерывно действующим на организмы и образующим природный радиоактивный фон, который формируется за счет космического излучения и излучения радионуклидов, находящихся во внешней среде и внутри живых организмов. Искусственные источники излучения появляются в результате деятельности человека. Биологический эффект радиации определяется дозовой нагрузкой и может наблюдаться на всех уровнях организации живых систем. Индивидуальная чувствительность человека к радиоактивному облучению зависит от возраста, психо-эмоционального состояния и т.д. Лучевое поражение в зависимости от дозы может привести к гибели, различным формам лучевой болезни, астении, катаракте, снижению иммунитета, сокращению продолжительности жизни, возрастанию риска появления рака, генетических повреждений.

1. Какие существуют источники ионизирующих излучений. 2. Из каких компонентов складывается природный радиоактивный фон? 3. Где применяются источники искусственного ионизирующего излучения? А. Каковы биологические последствия действия ионизирующих излучений на организм? 5. В чем опасность внутреннего облучения организма? 6. Какие заболевания вызывают ионизирующие излучения?

Влияние ионизирующего излучения на организм человека.

Ионизирующее излучение является одним из видов электромагнитного излучения. Оно обладает энергией, достаточной для того, чтобы выбить один или более электронов из атомов и образовать положительно заряженные ионы, которые в свою очередь могут вступать в реакцию и разрушать ткани живых организмов.

Примерами ионизирующего излучения являются ультрафиолетовые излучения Солнца и аппаратов ультрафиолетового облучения, рентгеновское излучение, нейтронное излучение, возникающее в ходе реакций ядерного деления и ядерного синтеза, а также альфа-, бета- и гамма-излучение, испускаемое радиоактивными изотопами.

Известно, что в природе существуют химические элементы устойчивые и неустойчивые (уран, торий, радий и д.р.). Внутриядерных сил для сохранения прочности ядра у последних недостаточно, и ядра атомов неустойчивого элемента превращаются в ядра атомов другого элемента. Такой процесс самопроизвольных превращений ядер атомов неустойчивых элементов называют радиоактивным распадом или радиоактивностью. Акт распада сопровождается испусканием излучений в виде гамма-лучей, альфа- и бета- частиц и нейтронов.

Радиоактивные излучения характеризуются различной проникающей ионизирующей (повреждающей) способностью.

· Альфа-частицы обладают такой малой проникающей способностью, что задерживаются листом обыкновенной бумаги. Их пробег в воздухе равняется 2-9 см., в тканях животного организма - долями миллиметров. Эти частицы при наружном воздействии на живой организм не способны проникнуть через слой кожи. Вместе с тем ионизирующая способность этих частиц чрезвычайно велика и опасность их воздействия возрастает при попадании внутрь организма с водой, пищей, вдыхаемым воздухом, через открытую рану.

· Бета - частицы обладают большей проникающей, но меньшей ионизирующей способностью, их пробег в воздухе до 15 метров, в ткани организма - 1-2 см.

· Гамма - излучение распространяется со скоростью света, обладает наибольшей глубиной проникновения - его может ослабить только толстая свинцовая или бетонная стена.

Величина энергии излучения, поглощённая телом либо веществом, называется поглощённой дозой.

В качестве единицы измерения поглощённой дозы излучения в системе СИ принят грей (Гр).

Для оценки повреждающего действия различных видов ионизирующего излучения на биологические объекты применяют специальную единицу измерения - бэр (биологический эквивалент рентгена).

В системе СИ единицей этой эквивалентной дозы является зиверт (1 Зв = 100 бэр).

Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещении, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения.

За единицу экспозиционной дозы в системе СИ принят кулон на килограмм (Кл/кг).

На практике она чаще всего измеряется в рентгенах (Р).

Экспозиционная доза в рентгенах достаточно надёжно характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений на тело человека. При прочих равных условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем больше время облучения, т.е. доза накапливается со временем. Доза, отнесённая к единице времени, называется мощностью дозы или уровнем радиации.

Так, если мы говорим, что уровень радиации на местности составляет 1 Р/ ч, то это значит, что за 1 час нахождения на местности человек получит дозу, равную 1Р.

Рентген является весьма крупной единицей измерения, поэтому уровни радиации обычно выражаются в долях рентгена - тысячных (миллирентген в час - мР/ч) и миллионных (микрорентген в час - мкР/ч).

Возможные последствия для человека различных доз облучения за короткий промежуток времени.

Воздействие ионизирующего излучения может повреждать клетки человеческого организма двумя способами. Один из них - генетические повреждения, которые изменяют гены и хромосомы. Они могут проявиться в виде генетических дефектов у потомков. Другой способ - соматические повреждения, которые наносят вред жертве в течение её жизни. Примерами служат ожоги, некоторые виды лейкемии, выкидыши, глазные катаракты, а также раковые заболевания костей, щитовидной железы, молочной железы и лёгких.

Для обнаружения ионизирующих излучений используются следующие приборы:

· Радиометр - предназначен для определения количества радиоактивных веществ. Основными приборами радиационной разведки в системе ГО являются: ДП- 5В, предназначенный для измерения уровня радиации на местности, степени заражённости различных предметов по гамма - излучению и обнаружения бета - заражённости поверхностей объектов(0,05 мР/ч - 200 Р/ч) и измеритель мощности дозы СПР 68 - 01, используемый для измерения дозы при аварийных ситуациях на АЭС (о - 3000 мкР/ч).

· Дозиметры - приборы для измерения мощности поглощённой дозы (ДКП - 50А, ИД - 1, ИД - 11, ДК - 02 и др.).

Человек в течение всей жизни подвергается воздействию ионизирующего излучения. Это прежде всего естественный радиационный фон Земли космического и земного происхождения. В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего излучения составляет в год около 200 мР, хотя это значение может колебаться в разных регионах Земли от 50 до 1000 мР/год и более.

Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения (техногенное облучение). Сюда относится, например, ионизирующее излучение, используемое в медицинских целях. Определённый вклад в техногенный фон вносят предприятия ядерно- топливного цикла и ТЭЦ на угле, полёты на самолётах на больших высотах, просмотр телепрограмм, пользование часами со светящимся циферблатом и т.д. В целом техногенный фон колеблется от 150 до 200 мбэр.

Таким образом, каждый житель Земли ежегодно в среднем получает дозу облучения в 250 - 400 мбэр. Это уже обычное состояние среды обитания человека. Неблагоприятного действия от этого уровня радиации на здоровье человека не установлено.

Совершенно иная ситуация возникает при ядерных взрывах и при авариях на атомных реакторах, когда образуются обширные зоны радиоактивного заражения (загрязнения) с высоким уровнем радиации.

После прочтения первой части лекции обсуждаются ответы на вопросы, поставленные в таблице. Далее учащимся предлагается список понятий:

Стены

Вода

Йод

Пища

Подручные средства защиты

Учитель предлагает учащимся, используя эти понятия, предложить варианты защиты человека от радиоактивной опасности. Это обсуждается и выносится на доску. Затем читается второй фрагмент лекции и учащимся предлагается отследить правильность своих предположений.

При сообщении о радиационной опасности населению рекомендуется незамедлительно выполнить следующие мероприятия:

1. Укрыться за стенами (деревянные стены ослабляют ионизирующее излучение в 2 раза, кирпичные - в 10 раз, углублённые деревянные укрытия - в 7 раз, кирпичные или бетонные - в 40 - 100 раз).

2. Закрыть форточки, люки, уплотнить рамы и дверные проёмы.

3. Создать запас питьевой воды в закрытых сосудах.

4. Провести йодную профилактику: если это таблетки йодистого калия, то их следует принимать после еды с чаем или водой 1 раз в день в течение 7 суток по 1 таблетке (0,125 г);можно принимать водно - спиртовый настой йода после еды 3 раза в день 7 суток по 3 - 5 капель на стакан воды.

5. Следует помнить, что передозировка йода может вызвать аллергические реакции.

6. Начать готовиться к возможной эвакуации: собрать документы, деньги, минимум одежды и консервированной еды на 2 - 3 суток. Всё упаковать в полиэтиленовые пакеты.

7. Соблюдать правила личной гигиены: использовать в пищу только консервированные продукты; употреблять её только в закрытых помещениях, тщательно промыв перед этим руки мылом и прополоскав рот 0,5%-ным раствором питьевой соды; не пить воду из открытых источников, накрыть колодцы крышками или полиэтиленовой плёнкой; избегать длительного пребывания на загрязнённой территории; входя в помещение оставлять «грязную» обувь на лестничной площадке.

8. При передвижении по открытой местности использовать подручные средства защиты:

· Органов дыхания - смоченной водой марлевой повязкой, носовым платком или любой частью одежды.

· Кожи и волос - прикрыть любыми предметами одежды, на ноги надеть резиновые сапоги.

· Эти рекомендации, конечно, не исчерпывают всех мер защиты. Однако соблюдение перечисленных правил или хотя бы их части - вынужденная необходимость, позволяющая намного уменьшить риск неблагоприятных радиационных последствий в чрезвычайных ситуациях.

2. Влияние радиации на организм человека. Дозы облучения

Радиация! Радиация присутствовала на Земле и в космосе всегда. Знания рядового жителя планеты о влиянии радиации на живые организмы и на человека скудны и разбавлены мифами. Кто предупрежден, тот вооружен! Так вот о радиации и поговорим. Зачем? - скажете Вы. Конечно, опасность радиационного воздействия сейчас не такая высокая, но иметь первичные знания на наш взгляд необходимо каждому. Например, по мнению ряда аналитиков, следующие вооруженные конфликты могут происходить с применением ядерного оружия. Военная доктрина США гласит, что Штаты должны иметь такую вооруженную мощь, которая в случае необходимости позволит поставить на колени любого противника в течении 4-6 ч. А это можно осуществить только, благодаря применению ядерного оружия.

Наглядный примером необходимости знаний о радиации и ее воздействии на организм человека показала авария на Чернобыльской АЭС. На тот момент необходимые знания имели только узкий ряд специалистов. Людей из Припяти начали эвакуировать спустя несколько суток, в Киеве не отменили парад. Все это время люди ничего не знали о том, что уже подвергаются невидимой опасности, особенно в Припяти. В обществе естественно стали ходить различные несуществующие слухи о радиации, например, наивно полагали, что смертельное воздействие радиации можно "гасить" водкой и спиртом. А необходимых знаний катастрофически не хватало. Не учитывалось воздействие вторичной радиации на организм человека. Ликвидаторы ЧАЭС при устранении последствий взрыва 4-ого энергоблока, разбросанные вокруг ТВЭЛы (тепловыводящие элементы, в которых происходило деления урана) хватали голыми руками, не зная что у них в руках смертельная опасность. Все написанное выше всего лишь небольшая часть того, что тогда происходило. Хотелось бы отдать должное всем Ликвидаторам, кто отправился тогда на ЧАЭС, отдали свои жизни и здоровье, не получив при этом практически никакой компенсации и признания от страны.

И так, разберемся сначала с терминами. Существует несколько видов излучения. Альфа-излучение - представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, не способно проникнуть даже сквозь лист бумаги и человеческую кожу. Становится опасным, только при попадани внутрь организма с вдыхаемым воздухом, пищей, через рану. Бета-излучение представляет собой поток отрицательно заряженных частиц, способных проникать сквозь кожу на глубину 1-2 см. Гамма-излучение - имеет самую высокую проникающую способность. Такой вид излучения может задержать толстая свинцовая или бетонная плита.

Опасность радиации состоит в ее ионизирующем излучении, взаимодейcтвующим с атомами и молекулами, которые это воздействие превращает в положительное заряженные ионы, тем самым самым разрывая химические связи молекул, составляющих живые организмы, и вызывая биологически важные изменения.

Эскпозиционнная доза - основная характеристика, показывающая величину ионизации сухого воздуха. Единица измерения - Рентген.

Поглощенная доза - количество поглощенной энергии на единицу массы вещества. Единицами измерения являются Грей и Рад. При этом 1 Гр = 100 рад

Эквивалентная доза - мера биологического воздействия на живые организмы, рассчитывается как поглощенная доза, умноженная на коэффициент качества (КК), показывающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Единицами измерения является Бэр или Зиверт. КК для рентгеновских, бета и гамма лучей равен 1, для протонов и быстрых нейтронов 3-10, для альфа излучения 20. Отсюда мы видим,что альфа излучение, хоть и имеет низкую проникающую способность, но при попадании внутрь несет наибольшую опасность. При этом при КК=1 можно считать, что 1 бэр соответвует поглощенной дозе в 1 рад. Также для упрощения расчетов, можно считать, что экспозиционная доза 1 рентген для биологической ткани соотв. поглощенной дозе в 1 рад и эквивалентной дозе в 1 бэр (при КК=1), т.е. грубо говоря 1 Р = 1 рад = 1 бэр. Это что касается бэров. Также 1 Зв = 1 Гр (при КК=1).

Мощность дозы - показывает какую дозу облучения за промежуток времени получит предмет, либо живой организм. Единица измерения - Зиверт/час. Мощность эквивалентной дозы, или мощность амбиентного эквивалента дозы H*(d), показывают бытовые дозиметры, которые отградуированы, как правило, в мкЗв/час или мкР/час (старые модели). При этом 1 Зв = 100 Р и соотв. 1 Зв/ч = 100 Р/ч.

Эффективная эквивалентная доза применяется при расчете индивидуальной дозы облучения и представляет собой эквивалентную дозу, умноженную на коэффициент радиацинного риска для разных органов человека. Другими словами, органы и ткани человека имею разную восприимчивость к радиационному облучению. Наиболее восприимчивы к радиации красный костный мозг, легкие, гонады. Менее подвержены излучению щитовидная железа, мыщцы и другие органы. Просуммировав эквивалентные дозы, умноженные на соотв. коэффициенты радиационого риска органов, получим эффективную эквивалентную дозу, измеряемую также в бэрах и зивертах. При этом 1 Зв = 100 бэр.

Коллективная эффективная эквивалентная доза рассчитывается для группы людей.

Также рассмотрим естественное радиационное облучение (природная радиация). Его можно разделить на внешнее облучение и внутреннее. Внешнему радиационному облучение мы подвергаемся при перелетах на самолете, из-за воздействия космических лучней. Например, при походах в горы вы подвергаеетесь более сильному воздействию естественного радиационного, нежели над уровнем моря. Другими словами, где бы мы не находились, мы все равно подвергаемся воздействию небольшого радиационного фона (0,08 - 0,3 мкЗв/час.), Такой уровень радиации считается допустимым. На внутреннее облучение приходится примерно 2/3 эквивалентной эффективной дозы, получаемой человеком от естественных источников радиации, поступаемых в организм с пищей, водой и воздухом.

Наиболее весомым вкладом в естественное облучение человек носит радиоактивный газ радон, на долю которого приходится 3/4 годовой эквивалентной эффективной дозы радиационного облучения человека. Радон высвобождается из недр повсеместно, но неравномерно, накапливаясь в непроветриваемых помещениях. Также содержится в некоторых строительных материалах и некоторых глубоких артезианских источниках воды. Очень большую опасность представляет попадание паров воды с содержанием радона в легкие, например в ванной комнате - там его количество может в 3 раза превышать содержание радона в кухне, и в 40 раз выше, чем в комнате. Вообщем почаще проветривайте жилые помещения.

Искусственные источники радиации. К ним относится атомная энергетика, рентгенологические процедуры. Ниже приведены основные источники радиационного облучения и эффективные эквивалентные дозы, мкЗв/год.

Воздействие радиационного излучения на живой организм вызывает в нем различные обратимые и необратимые биологические изменения. И эти изменения делятся на две категории - соматические измененения, вызываемые непосредственно у человека, и генетические, возникающие у потомков. Тяжесть воздействия радиации на человека зависит от того, как происходит это воздействие - сразу или порциями. Большинство органов успевает восстановиться в той или и ной степени от радиации, поэтому они лучше переносят серию кратковременных доз, по сравнению с той же суммарной дозой облучения, получаемую за один раз. Как писалось выше, реакция различных органов на радиацию не одинакова - красный костный мозг и органы кроветворной системы, репродуктивные органы и органы зрения наиболее сильно подвержены воздействию радиации. Также, стоит заметить, что дети сильнее подвержены воздействию радиации, чем взрослый человек. Большинство органов взрослого человека не так подвержены радиации - это почки, печень, мочевой пузырь, хрящевые ткани. Далее для примера показан вред организму от однократного воздействия гамма-излучения

Влияние электромагнитного излучения на здоровье человека

Источники электромагнитных излучений, к которым относятся воздушные линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, технические средства радиовещания, телевидения, радиорелейной и спутниковой связи, радиолокационные и навигационные системы, лазерные маяки, бытовые приборы - Wi-Fi, СВЧ-печи и др., существенно повлияли на естественный электромагнитный фон. На значительных территориях, особенно вблизи прохождения воздушных линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, радио- и телецентров, радиолокационных установок, напряженность электрических и магнитных полей возросла от двух до пяти порядков, создавая реальную опасность для людей, животного и растительного мира. Радиочастотные электромагнитные поля стали реальной угрозой всему живому. В последнее время появился термин -- электромагнитное загрязнение (ЭМП антропогенного происхождения или электромагнитный смог), обозначающий совокупность электромагнитных полей, разнообразных частот, негативно влияющих на человека.

3. Опасность электромагнитного загрязнения

Целенаправленное использование электромагнитной (ЭМ) энергии в самых разнообразных областях человеческой деятельности привело к тому, что к существующему естественному геомагнитному фону -- электрическому и магнитному полям Земли, атмосферному электричеству, радиоизлучению Солнца и Галактики добавилось электромагнитное поле искусственного происхождения. Его уровень значительно превышает уровень естественного электромагнитного фона. Энергоресурс мира удваивается каждые десять лет, а удельный вес переменных электромагнитного поля (ЭМП) в электроэнергетике за это время возрастает еще в три раза.

Биологически значимыми являются техногенные радиочастотные электромагнитные поля, а также низкочастотные поля, создаваемые воздушными линиями и подстанциями. Напряженность магнитных полей промышленной частоты в местах размещения воздушных линий и подстанций сверхвысокого напряжения на 1-3 порядка превышает естественные уровни магнитного поля Земли. Высокие уровни электромагнитных излучений (ЭМИ) наблюдаются на территориях, а нередко и за пределами размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты.

Электромагнитное загрязнение окружающей среды происходит из-за радиопередающих устройств связи (автомобильных, портативных и ручных радиостанций и радиотелефонов), телевидения, радиолокационной, компьютерной и бытовой электротехники, а также трамваев и электропоездов.

Источники электромагнитных излучений ультранизкой (0-10 Гц) и очень низкой частоты (10-1000 Гц) -- электрифицированный городской и железнодорожный транспорт, линии электропередач, подстанции и кабельные трассы.

Широко распространенными источниками электромагнитного излучения в населенных местах являются радиотелевизионные передающие центры, излучающие в окружающую среду ультракороткие волны особо высокочастотных и ультравысокочастотных диапазонов. Причем наибольшие уровни облучения людей и воздействия на окружающую среду наблюдаются в районе размещения радио- и телепередающих центров «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят «уголковые» трех- и шестиэтажные антенны очень высокой частоты частотно-модулированного (ЧМ, а в международной терминологии FM) вещания.

Установлено также влияние ЭМИ электромагнитного излучения на здоровье человека от бытовых электроприборов, которое может быть достаточно высоким. Например, на расстоянии 3 см магнитная индукция при работе фена равна 2 тыс. мкТл, электробритвы -- 1,5 тыс. мкТл (сравните: естественный геомагнитный фон составляет 30-61 мкТл). При массовом распространении радиотелефон, прикладываемый время от времени к виску, как излучатель волн дециметрового диапазона с большой проникающей способностью, представляет опасность не только для индивидуальных пользователей, но и для всех окружающих. С 1970-х гг. производится несколько миллионов микроволновых печей, в которых используется энергия сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного излучения.

Широкое распространение ЭМИ и их стремительное проникновение во все сферы деятельности человека привели к появлению сравнительно нового комплекса загрязнителей, получившего название «электромагнитный смог» под которым понимают совокупность ЭМП и различных излучений, возникающих во время работы сложного электромагнитного оборудования.

Спектр частот ЭМИ очень широк и охватывает диапазон длин волн: от десятков и сотен километров до долей нанометров; от радиоволн малой частоты до ионизирующего излучения (ИИ) в виде космических лучей.

Не следует забывать один из выводов недавно родившейся научной отрасли -- радиобиологии; ИИ вредны при любой сколь угодно малой дозе облучения, являясь причиной радиоволновой болезни. Низший предел вреда -- природный радиационный фон (ПРФ) -- постоянный поток высокоэнергетических частиц, в котором существует все живое. Он складывается из космических излучений, на долю которых приходится 16,1 %, гамма-излучений земного происхождения -- 21,9 %, внутренних излучателей -- (живых организмов, поглощающих микроколичества радионуклидов из ОС) -- 19,5 % и излучений радона и торона (оставшейся части ПРФ) -- 42,5 %. Средняя величина ПРФ для земного шара 0,011 мБэр/ч (в различных регионах мира она очень широко колеблется).

ПРФ -- это поток ионизирующих частиц, и энергия каждой из частиц, будучи поглощена веществом клетки, достаточна, чтобы вызвать распад или возбуждение любой ее молекулы. За один час в клетках ткани человека в различных регионах земного шара происходит от 200 млн. до 6 млрд. подобных микрособытий. Таким образом, все живущие на Земле организмы ежесекундно от момента своего зачатия и в течение всей жизни непрерывно подвергаются высокоэнергетическому излучению земного и космического происхождения.

Мы привыкли смотреть на научно-технический прогресс (НТП) как на фактор позитивный, способствующий достижению высокого материального и духовного благосостояния, как на мощный ускоритель социального прогресса. Но НТП выступает и как фактор, создающий экологические проблемы человечества. Такое положение создалось и с ЭМИ, которое сопряжено с рядом отрицательных последствий, факторы риска становятся злокачественными во многом по нашей вине. Корень зла кроется исключительно в недостатке элементарного понимания людьми того, что только они в ответе за все происходящее на Земле. Биологический мир един, клеточные структуры почти идентичны, поэтому микроэффекты одинаковы.

В настоящее время достоверно установлена высокая биологическая активность ЭМП, все живое действительно чрезвычайно чувствительно к искусственным ЭМП антропогенного происхождения. Некоторые виды живых существ и растений особенно чувствительны к определенным частотам. Так, рыбы плохо переносят частоту 50 Гц при достаточно высокой напряженности поля. Рост леса замедляется при воздействии СВЧ с модуляцией 12, 25, 50 и 100 Гц. Цветы реагируют на звуковые частоты. На более высоком уровне организации возникает разнообразие и дифференцируется чувствительность к ЭМП.

Техногенные поля несут шлейф разных частот, паразитарных СВЧ-излучений, вредных резонансных явлений, перед которыми человеческий организм пока остается беззащитным. Систематическое воздействие ЭМП может приводить к нарушению работоспособности, памяти, внимания, становясь причиной множества заболеваний. ЭМП повышают риск сердечно-сосудистых, эндокринных, онкологических заболеваний, снижают иммунитет, потенцию. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, сегодня степень электромагнитного загрязнения ОС выходит на уровень загрязнения ее вредными химическими веществами.

Широко известны реакции организма на сильные воздействия. ННамного сложнее вести речь об эффекте слабых воздействий, за которыми стоят так называемые отдаленные последствия -- генетические и канцерогенные эффекты. Не исключено, что через какое-то время будет установлено, что антропогенные ЭМП относятся к числу беспороговых раздражителей.

Обзор существующих представлений о биологической активности ЭМП позволяет выделить два основных подхода к этой проблеме. Первый -- связан с представлением об энергетическом взаимодействии, второй -- с анализом информационного взаимодействия ЭМП с элементами биологической системы.

4. Энергетическое взаимодействие ЭМП с организмом человека

1. Биологическое действие ЭМП низкой частоты ^

Тело человека по отношению к низкочастотным (<10⁵ Гц) ЭМП обладает свойствами проводника. Под действием внешнего поля в тканях возникает ток проводимости. Основными представителями свободных зарядов служат ионы. Длина ЭМВ низких частот многократно превосходит размеры человеческого тела, вследствие чего весь организм подвергается воздействию таких волн. Однако это действие на разные ткани неодинаково, поскольку они отличаются как по электрическим свойствам, так и по чувствительности к току проводимости. Весьма чувствительна к нему нервная система. Под действием внешнего ЭМП частотой 10 Гц и напряженностью 10 Вм-¹ в тканях головного мозга индуцируется поле, которое в 10⁵ раз слабее внешнего.

Индуцируемый ток проводимости течет преимущественно по межклеточной жидкости, так как ее сопротивление много меньше сопротивления клеточных мембран. Через плазмолеммы нейронов протекает примерно тысячная доля тока проводимости, наведенного внешним ЭМП.

Пороговое значение тока проводимости, вызывающего возбуждение, зависит от частоты ЭМП. Ток с частотой выше 3 кГц, приложенный к коже человека, практически не возбуждает его нервы и мышцы. При непосредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к 200 кГц, но ткани на этой частоте возбуждаются только сильным током. Повышение тока проводимости с ростом частоты внешнего ЭМП связано, прежде всего, с инерционностью ионных каналов. При частоте более 10⁵ Гц их воротные процессы не приводятся в действие. Поэтому высокочастотные ЭМП не способны возбудить ткани организма.

Поглощение электромагнитной энергии живыми тканями сопровождается повышением их температуры, если поглощаемая мощность превосходит мощность рассеяния тепловой энергии. Последняя определяется теплоотдачей, которая осуществляется с поверхности тела посредством излучения, конвекции, теплопроводности и испарения влаги. Отведение тепловой энергии от глубоких тканей к поверхности тела обеспечивается кровообращением. Механизмы теплоотдачи функционируют в организме непрерывно, поскольку ему свойствен постоянный высокий уровень производства теплоты в ходе обмена веществ. Поэтому заметное повышение температуры живых тканей происходит только в том случае, когда дополнительная тепловая нагрузка (в частности, под действием ЭМП) достигает не менее 70% метаболической теплопродукции (1-3 мВт*г-¹).

Действие на организм низкочастотных ЭМП не вызывает заметного нагрева тканей, так как тепловая энергия, поглощаемая при этом тканями, меньше метаболической теплопродукции. Исключение составляют электрические ожоги кожи («метки тока»), возникающие в месте контакта с оголенными проводами, находящимися под высоким напряжением.

Исследованиями ряда авторов подтверждены биологические эффекты излучения и общие неспецифические механизмы влияния ЭМП сверхнизкочастотного диапазона на повышение функциональной активности гипофизарно-надпочечниковой системы, сопровождающиеся у большинства обследованных активацией половой, а в ряде случаев гипофизарно-тиреоидной системы.

В ряде проведенных исследований также была выявлена позитивная связь между низкочастотным электромагнитным излучением и развитием опухолей. Однако эта картина обнаруживается не во всех исследованиях. Наиболее выражен эффект ЭМП в развитии лейкоза у детей и лейкоза и опухолей мозга у взрослых людей, которые на работе облучаются этими полями.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние радиочастотного диапазона термической интенсивности на продолжительность жизни и развитие новообразований не имеет однозначной направленности. Облучение животных в разных условиях эксперимента приводило к противоположным эффектам. Биологические эффекты влияния электромагнитных полей множественны, до конца не изучены и непредсказуемы. Слишком много еще в этом вопросе «белых пятен» и всевозможных неопределенностей.

Особенно опасны сверхнизкочастотное поля, а также детектированное высоко- и сверхвысокочастотное со сверхнизкочастотной вредной модуляцией поля, высвобождающие активные свободные радикалы. Они действуют на ДНК и РНК как жесткая радиация и могут вызывать крайне негативные отдаленные последствия, вплоть до вырождения генотипа. Обнаружить эти эффекты непосредственно весьма затруднительно.

2. Биологическое действие ЭМП высокой частоты ^

В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высокочастотные биологические эффекты электромагнитных излучений обусловлены главным образом тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях. Физиологические механизмы теплоотдачи не компенсируют теплопродукцию организма, происходящую под действием ЭМП высокой частоты.

В диапазоне частот от 1,0 до 300 МГц механизмы взаимодействия ЭМП с организмом определяются как током проводимости, так и током смещения, причем на частоте порядка 1 МГц ведущая роль принадлежит току проводимости, а на частотах более 20 МГц -- току смещения. Обе разновидности тока вызывают нагревание тканей. Тепловой эффект усиливается по мере возрастания частоты внешнего поля. Высокочастотный ток проводимости (при частоте более 10⁵Гц), в отличие от низкочастотного, не возбуждает нервы и мышцы. Ток смещения также не вызывает возбуждения.

Длина волны на частотах от 1,0 до 3000 МГц превосходит размеры тела человека. Такие поля могут оказывать как локальное, так и общее воздействие на него. Характер воздействия определяется тем, все ли тело или часть его находится в поле. На более высоких частотах (частота более 3000 МГц) длина волны меньше размеров тела человека, что обусловливает только локальное действие ЭМП. Кроме того, с повышением частоты уменьшается глубина проникновения электромагнитных колебаний в организм. Глубиной проникновения электромагнитного излучения в любую среду называют расстояние, на котором амплитуда поля уменьшается в е раз (е = 2,718…). Преодолев этот путь, электромагнитная волна сохраняет примерно 13% своей начальной интенсивности. Глубина проникновения зависит не только от частоты внешнего ЭМП, но и от электрических свойств тканей, в которые оно проникает. Для жировой и костной тканей эта величина на порядок больше, чем для мышечной.

Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает характеристическая частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглощают энергию СВЧ полей в наибольшей степени. Волны СВЧ слабо взаимодействуют с кожей и жировой клетчаткой, а в мышцах и внутренних органах интенсивно поглощаются. Поэтому мышцы и внутренности претерпевают наибольшее нагревание при микроволновой терапии. Много тепла выделяется в жидкостях, заполняющих различные полости.

СВЧ излучения широко используются в радиолокации. Нарушение техники безопасности при работе на радиолокационных установках может нанести очень серьезный ущерб здоровью.

Особый интерес представляют работы, касающиеся изучения влияния на ЦНС низкоинтенсивных СВЧ-полей, модулированных в частотном диапазоне собственных биологических ритмов биообъекта. Установлено, что пороговые интенсивности для микроволновых излучений, модулированных в этом диапазоне, значительно ниже тех, которые являются характерными для импульсных и непрерывных излучений.

Низкоэнергетическое СВЧ-поле, модулированное в ритме собственных частот мозга, обладает выраженным кардиотропным действием. Подвернув мозговую (нервную) ткань воздействию ЭМП, модулированных частотой собственных биоритмов мозга, можно достичь усиления биологического действия ЭМП за счет резонансных явлений.

Значительную роль играют резонансные процессы, связанные с биологическими ритмами человека. Резонансное усиление или ослабление этих ритмов, появление гармоник и субгармоник и результаты перекрестной модуляции в нелинейных элементах клеток могут порождать разнообразные психофизиологические эффекты с отрицательными последствиями.

Среди множества электромагнитных явлений особого внимания заслуживают микроволновые излучения (МВИ), причем наиболее существенный вклад в микроволновое загрязнение ОС вносят радиолокационные и радиорелейные станции и другие объекты, работа которых основана на генерации ЭМИ СВЧ-диапазона. У людей, которые работают на тропосферных, спутниковых, радио- и радиолокационных станциях, появляются головная боль, раздражительность, сонливость, ослабление памяти и т.д.

По величине дозы и характеру облучения выделяют острое и хроническое поражение микроволновыми излучениями (табл.1). К острым поражениям относят нарушения, возникающие в результате кратковременного воздействия микроволн плотностью потока энергии (ППЭ), вызывающей термогенный эффект. Хроническое поражение -- результат длительного воздействия МВИ субтепловой ППЭ.

Таблица 1. Картина клинических проявлений воздействия микроволн на организм человека при различных интенсивностях излучения ^