Радиоактивность и ее воздействие на живые организмы

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Радиация является постоянным спутником Жизни. Мы живем в мире, в котором радиация присутствует повсюду. Свет и тепло ядерных реакций на Солнце являются необходимыми условиями нашего существования. Радиоактивные вещества естественного происхождения присутствуют в окружающей среде. Наше тело содержит радиоактивные изотопы. Зарождение жизни на Земле и её последующая эволюция протекали в условиях постоянного воздействия радиации.

Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским ученым Анри Беккерелем. В настоящее время оно широко используется в науке, технике, медицине, промышленности. Рентгеновские лучи и радиоактивные изотопы используются в медицинских исследованиях, однако сразу же стало ясно, что радиация является потенциально опасным источником для живых организмов. В больших объёмах образуются искусственные радионуклиды, главным образом в качестве побочного продукта на предприятиях оборонной промышленности и атомной энергетики. Попадая в окружающую среду, они оказывают воздействия на живые организмы, в чем и заключается их опасность. Для правильной оценки этой опасности необходимо чёткое представление о масштабах загрязнения окружающей среды, о выгодах, которые приносят производства, основным или побочным продуктом которых являются радионуклиды, и потерях, связанных с отказом от этих производств, о реальных механизмах действия радиации, последствиях и существующих мерах защиты. Булдаков Л. А., Калистратова В. С. Радиоактивное излучение и здоровье. - М.: Информ-Атом, 2013. _ C. 165.

Цель работы - изучить понятие радиоактивности и степень ее воздействия на живые организмы.

Задачи работы:

- определить понятие радиации и радиоактивности, виды и причины возникновения;

- изучить степень воздействия радиоактивности на живые организмы;

- определить возможные методы защиты от радиоактивности.

Понятие радиации и радиоактивности, виды и причины возникновения

В самом широком смысле слова, радиация (лат. «сияние», «излучение») - это процесс распространения энергии в пространстве в форме различных волн и частиц. Сюда можно отнести: инфракрасное (тепловое), ультрафиолетовое, видимое световое излучение, а также различные типы ионизирующего излучения. Наибольший интерес с точки зрения здоровья и безопасности жизнедеятельности представляет ионизирующая радиация, т.е. виды излучений, способные вызывать ионизацию вещества, на которое они воздействуют. В частности, в живых клетках ионизирующая радиация вызывает образование свободных радикалов, накопление которых ведет к разрушению белков, гибели или перерождению клеток, а в итоге может вызвать смерть макроорганизма (животных, растений, человека). Именно поэтому в большинстве случаев под термином радиация принято подразумевать именно ионизирующее излучение Алиев Р.А., Калмыков С.Н. Радиоактивность. - М.: Лань, 2013. - 304с..

Стоит также понимать различия между такими терминами, как радиация и радиоактивность. Если первое можно применить к ионизирующему излучению, находящемуся в свободном пространстве, которое будет существовать, пока не поглотится каким-либо предметом (веществом), то радиоактивность - это способность веществ и предметов испускать ионизирующее излучение, т.е. быть источником радиации. В зависимости от характера предмета и его происхождения разделяют термины: естественная радиоактивность и искусственная радиоактивность.

Мощным источником излучения, опасным для жизни и здоровья человека, может быть любое радиоактивное вещество или предмет. В отличие от многих других видов опасности, радиация невидима без специальных приборов, что делает её ещё более пугающей.

Причиной радиоактивности вещества являются нестабильные ядра, входящие в состав атомов, которые при распаде выделяют в окружающую среду невидимые излучения или частицы. В зависимости от различных свойств (состав, проникающая способность, энергия), сегодня выделяют множество видов ионизирующего излучения, из которых наиболее значимыми и распространенными являются:

- Альфа-излучение. Альфа-частицы (2 протона + 2 нейтрона) довольно громоздки и потому легко задерживаются даже незначительными преградами: одеждой, обоями, оконными занавесками и т.д. Даже если альфа-излучение попадает на обнаженного человека, в этом нет ничего страшного, дальше поверхностных слоев кожи оно не пройдет. Однако, несмотря на малую проникающую способность, альфа-излучение обладает мощной ионизацией, что особо опасно, если вещества-источники альфа-частиц попадают непосредственно в организм человека, например в легкие или пищеварительный тракт.

- Бета-излучение. Представляет собой поток заряженных частиц (позитронов или электронов). Такое излучение обладает более значительной проникающей способностью, чем альфа-частицы, задержать его может деревянная дверь, оконное стекло, кузов автомобиля и т.д. Для человека опасно при воздействии на незащищенные кожные покровы, а также при попадании внутрь радиоактивных веществ.

- Гамма-излучение и близкое к нему рентгеновское излучение. По своему характеру это высокоэнергетическое коротковолновое электромагнитное излучение. Основным источником этого вида излучения в природе является Солнце, однако, до человека смертоносные лучи не доходят благодаря защитному слою атмосферы.

Избежать облучения ионизирующим излучением невозможно. Жизнь на Земле возникла и продолжает развиваться в условиях постоянного облучения. Радиационный фон Земли складывается из трех компонентов

1. космическое излучение;

2. излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов;

3. излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.

Облучение по критерию месторасположения источников излучения делится на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение обусловлено источниками, расположенными вне тела человека. Источниками внешнего облучения являются космическое излучение и наземные источники. Источником внутреннего облучения являются радионуклиды, находящиеся в организме человека.

Существует категория бытовых предметов, которые излучают радиацию, хотя и в пределах допустимых нормативов. Это, например, часы или компас, стрелки которых покрыты солями радия, за счет чего они светятся в темноте (знакомое всем фосфорное свечение). Также можно с уверенностью сказать, что радиация есть в помещении, в котором установлен телевизор или монитор на базе обычной ЭЛТ.

Радиоактивному облучению человек подвергается на всех этапах своей жизни, работая на промышленных предприятиях, находясь дома и даже проходя курс лечения. Классический пример использования радиации в медицине - ФЛГ.

Считается, что самым опасным источником радиации, с которым можно столкнуться в быту, являются продукты питания, являющиеся источником радиации. Радиационная пища сильнее других источников излучения воздействует на организм, так как попадает непосредственно внутрь него. Определенную дозу радиации излучает большая часть предметов и веществ. Другое дело, какова величина этой дозы излучения: опасна она для здоровья или нет. Оценить опасность тех или иных веществ с радиационной точки зрения можно при помощи дозиметра Булдаков Л. А., Калистратова В. С. Радиоактивное излучение и здоровье. - М.: Информ-Атом, 2013. _ C. 165..

Воздействие радиоактивности на живые организмы

При воздействии радиации на любой живой организм главной мишенью ее воздействия является генетический материал клетки или вируса. При этом чувствительность этой мишени превышает чувствительность других биологических мишеней (белков, мембран, надмолекулярных структур в десятки раз). Причиной радиационной гибели многоклеточных организмов является гибель фракции наиболее чувствительных и незаменимых для жизнедеятельности организма клеток, которые, в свою очередь, гибнут из-за поражения их генетического материала.

Считается, что радиация в любых дозах очень опасна. Ее влияние на живой организм может носить, как и позитивный характер: использование в медицине, так и негативный: лучевая болезнь. Любопытные результаты получили ученые, исследуя воздействие радиации на растения и животных. Результаты экспериментального облучения показывают, что наиболее чувствительны к действию радиации млекопитающие, за ними следуют птицы, рыбы, пресмыкающиеся и насекомые. Чувствительность растений к излучению варьируется в самых широких пределах, частично совпадая с показателями для животных. Менее всего чувствительны к высоким дозам радиации мхи, лишайники, водоросли и микроорганизмы, в частности бактерии и вирусы. Воздействие радиации на человека называют облучением. Облучение может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лейкоз и злокачественные опухоли, лучевое бесплодие, лучевую катаракту, лучевой ожог, лучевую болезнь.

Существует несколько путей поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в легких более высоки.

Излучения радиоактивных веществ оказывает очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001°С, нарушает жизнедеятельность клеток Радиационная экология: Конспект лекций / Бадрутдинов О.Р., Тюменев Р.С. Казанский (Приволжский) федеральный университет. - Казань, 2014. - 112 с..

При попадании радиоактивных веществ в организм любым путём они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимуму, а затем в течение 15-20 суток снижается.

В основе повреждающего действия ионизирующих излучений лежит комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию высокоактивных радикалов, вступающих в последующем в реакции с различными биологическими структурами клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счет непосредственного действия радиации и внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения. Физико-химические процессы, протекающие на начальных этапах, принято считать первичными - пусковыми. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в нарушении обмена веществ с изменением соответствующих функций органов.

Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории: радиоактивность радиация организм

1. Соматические (телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению;

2. Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90 % радиационных повреждений восстанавливается. Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления Алиев Р.А., Калмыков С.Н. Радиоактивность. - М.: Лань, 2013. - 304с..

Изменения, развивающиеся в органах и тканях облучённого организма, называют соматическими. Различают ранние соматические эффекты, для которых характерна чёткая дозовая зависимость, и поздние - к которым относят повышение риска развития опухолей (лейкозов), укорочение продолжительности жизни и разного рода нарушения функции органов. Специфических новообразований, присущих только ионизирующей радиации, нет. Существует тесная связь между дозой, выходом опухолей и длительностью латентного периода. С уменьшением дозы частота опухолей падает, а латентный период увеличивается.

В отдалённые сроки могут наблюдаться и генетические (врождённые уродства, нарушения, передающиеся по наследству), повреждения, которые наряду с опухолевыми эффектами являются стохастическими. В основе генетических эффектов облучения лежит повреждение клеточных структур, ведающих наследственностью - половых яичников и семенников.

Промежуточное место между соматическими и генетическими повреждениями занимают эмбриотоксические эффекты - пороки развития - последствия облучения плода. Плод весьма чувствителен облучению, особенно в период органогенеза (на 4-12 неделях беременности у человека). Особенно чувствительным является мозг плода (в этот период происходит формирование коры).

Одна из первых систем регистрации воздействия радиации на здоровье человека была организована в Японии после атомной бомбардировки городов Хиросима и Нагасаки в 1945 г. Начало крупномасштабным эпидемиологическим исследованиям последствий ядерного взрыва было положено в 1948 г. по решению Правительства Японии. Основой таких исследований является регистр - организация, собирающая и анализирующая состояние здоровья облученного населения. Число внесенных в регистр Хиросимы и Нагасаки лиц, переживших атомную бомбардировку, составляло 86,5 тыс. человек, которые находятся под постоянным медицинским наблюдением. На основе опыта, полученного японскими специалистами, в России сразу после аварии на ЧАЭС был создан Национальный чернобыльский регистр.

Авария на Чернобыльской станции не имеет аналогов по своим последствиям для населения и окружающей среды. Результатом аварии чернобыльского реактора стало глобальное загрязнение среды радиоактивными веществами. В первые дни после аварии особую опасность представлял радиоактивный йод-131. Так как этот радионуклид представлял наибольшую опасность, в начальный период после аварии были предприняты меры борьбы с поступлением его в организм человека. Для этих целей использовался хорошо апробированный метод защиты с использованием нерадиоактивного йода. Однако из-за неподготовленности населения к сложившейся ситуации были нередки случаи отравления большими дозами нерадиоактивного йода вследствие его неумеренного потребления.

Дозиметрический контроль населения, эвакуированного из 30 км зоны, выявил большой процент людей (особенно детей) с высоким содержанием радиоактивного йода в щитовидной железе.

Среди животных удалось провести исследование динамики численности популяции грызунов. В течение летнего периода даже в максимально зараженной зоне наблюдалась хотя и уменьшенная по численности, но достаточно большая популяция мышей. В средних по загрязненности районах численность мышей на единицу площади не отличалась от контрольных участков. После зимней спячки на сильно загрязненной территории все мыши погибли.

На участках со средней загрязненностью выжил заметный процент зимовавших животных, и, наконец, на участках с низким загрязнением изменения численности популяции мышей по сравнению с контролем не отмечено. Крупные животные (лисы, зайцы, одичавшие собаки) начали быстро размножаться на зараженной территории из-за отсутствия человека и благодаря большому количеству кормов в виде мелкого домашнего скота и птицы и неубранным сельхозугодьям. Культурные растения в течение первых трех лет после аварии были практически полностью вытеснены с полей сорняками. При этом наблюдалось чередование различных видов сорняков в течение этого периода Радиационная экология: Конспект лекций / Бадрутдинов О.Р., Тюменев Р.С. Казанский (Приволжский) федеральный университет. - Казань, 2014. - 112 с..

Методы защиты от радиоактивности

Несмотря на высокую опасность, которую несет в себе практически любой источник радиации, методы защиты от облучения все же существуют. Все способы защиты от радиационного воздействия можно разделить на три вида: время, расстояние и специальные экраны.

Защита временем

Смысл этого метода защиты от радиации заключается в том, чтобы максимально уменьшить время пребывания вблизи источника излучения. Чем меньше времени человек находится вблизи источника радиации, тем меньше вреда здоровью он причинит. Данный метод защиты использовался, к примеру, при ликвидации аварии на АЭС в Чернобыле. Ликвидаторам последствий взрыва на атомной электростанции отводилось всего несколько минут на то, чтобы сделать свою работу в пораженной зоне и вернуться на безопасную территорию. Превышение времени приводило к повышению уровня облучения и могло стать началом развития лучевой болезни и других последствий, которые может вызывать радиация.

Защита расстоянием

Если Вы обнаружили вблизи себя предмет, являющийся источником радиации - такой, который может представлять опасность для жизни и здоровья, необходимо удалиться от него на расстояние, где радиационный фон и излучение находятся в пределах допустимых норм. Также можно вывести источник радиации в безопасную зону или для захоронения.

Противорадиационные экраны и спецодежда

В некоторых ситуациях просто необходимо осуществлять какую-либо деятельность в зоне с повышенным радиационным фоном. Примером может быть устранение последствий аварии на атомных электростанциях или работы на промышленных предприятиях, где существуют источники радиоактивного излучения. Находиться в таких зонах без использования средств индивидуальной защиты опасно не только для здоровья, но и для жизни. Специально для таких случаев были разработаны средства индивидуальной защиты от радиации. Они представляют собой экраны из материалов, которые задерживают различные виды радиационного излучения и специальную одежду.

Пищевые добавки против радиации

Очень часто совместно со спецодеждой и экранами для обеспечения защиты от радиации используются пищевые добавки. Они принимаются внутрь до или после попадания в зону с повышенным уровнем радиации и во многих случаях позволяют снизить токсическое воздействие радионуклидов на организм. Кроме того, снизить вредное воздействие ионизирующего излучения позволяют некоторые продукты питания Булдаков Л. А., Калистратова В. С. Радиоактивное излучение и здоровье. - М.: Информ-Атом, 2013. _ C. 165..

Выводы

В массовом сознании населения доминирует настороженное отношение к производствам, деятельность которых приводит к образованию радиоактивных изотопов и в первую очередь к предприятиям ядерного цикла. Этому способствуют как объективные (крупные аварии), так и субъективные (некомпетентность, искажённая картина в средствах массовой информации) факторы. При этом не принимаются во внимание два обстоятельства.

Первое - это необходимость сравнительного подхода. Например, ценой за использование автомобиля является ежегодная гибель десятков тысяч людей в авариях, ещё большее количество получает травмы. Происходит загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомобилей, особенно в густонаселенных городах. И это далеко не полный перечень негативных последствий от использования автомобильного транспорта.

Второе обстоятельство - это экономическая и технологическая необходимость использования атомной энергии в современном мире. Привлекательность использования АЭС связана с ограниченностью и постоянным ростом стоимости энергоносителей для тепловых электростанций, меньшими радиоактивными и значительно более низкими химическими загрязнениями окружающей среды, гораздо меньшими объемами транспортных перевозок у предприятий ядерного цикла, отнесёнными к единице производимой в конечном счете электроэнергии, по сравнению с аналогичными показателями для предприятий топливного цикла.

Альтернативы использованию АЭС в глобальной экономике в настоящее время нет, а в обозримом будущем она может появиться только со стороны термоядерных установок. Работа предприятий ядерного цикла в режиме нормальной эксплуатации не наносит человеку сколько-нибудь заметного вреда и значительно безопаснее последствий других видов деятельности. Аварии на АЭС значительно увеличивают экологическую угрозу, но не в большей степени, чем аварии на крупных химических производствах, бесконтрольное использование пестицидов и минеральных удобрений, аварии на транспорте и т.д. Следует также иметь в виду, что радиация, связанная с нормальным развитием ядерной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека. Значительно большие дозы мы получаем от других источников, вызывающих меньше нареканий. Применение рентгеновских лучей в медицине, сжигание угля, использование воздушного транспорта, пребывание в хорошо герметизированных помещениях могут привести к значительному увеличению уровня облучения.

Хорошее знание свойств радиации и её воздействия позволяет свести к минимуму связанный с её использованием риск и по достоинству оценить те огромные блага, которые приносит человеку применение достижений ядерной физики в различных сферах.

Список использованной литературы

Алиев Р.А., Калмыков С.Н. Радиоактивность. - М.: Лань, 2013. - 304с.

Булдаков Л. А., Калистратова В. С. Радиоактивное излучение и здоровье. - М.: Информ-Атом, 2013. _ C. 165.

Радиационная экология: Конспект лекций / Бадрутдинов О.Р., Тюменев Р.С. Казанский (Приволжский) федеральный университет. - Казань, 2014. - 112 с.

Размещено на Allbest.ru