Действие на организм человека высоких и малых доз радиации

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра безопасности жизнедеятельности и курортологии

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность

на тему: Действие на организм человека высоких и малых доз радиации

Студент

ФМ, 1-й курс, РКП-1 (подпись) С.А. Сахонь

Проверил

А.И. Антоненков

МИНСК 2013

Оглавление:

Введение

Радиация. Дозы радиации. Единицы измерения

Воздействие радиации на организм человека

Большие и малые дозы. Виды эффектов радиации

Защита от воздействия ионизирующих излучений

Заключение

Список литературы

Введение

Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским ученым Анри Беккерелем. В настоящее время оно широко используется в науке, технике, медицине, промышленности. Радиоактивные элементы естественного происхождения присутствуют повсюду в окружающей человека среде. В больших объемах 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 четкое представление о масштабах загрязнения окружающей среды, о выгодах, которые приносят производства.

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, искаженная картина в средствах массовой информации) факторы. При этом не принимаются во внимание одно из обстоятельств.

Первое - это необходимость сравнительного подхода. Например, ценой за использование автомобиля являются десятки тысяч людей, ежегодно погибающих в авариях, еще большее количество получает травмы. Происходит загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомобилей, особенно в густонаселенных городах. И это далеко не полный перечень.

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, отнесенными к единице производимой электроэнергии.

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.

Отметим, что и зарождение жизни на Земле и ее последующая эволюция протекали в условиях постоянного воздействия радиации.

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

1. Радиация. Дозы радиации. Единицы измерения

Радиация или ионизирующее излучение это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков. Такое определение даёт большая советская энциклопедия. Другими словами это поток заряженных и (или) незаряженных частиц. Выделяют непосредственно и косвенно ионизирующее излучение. Непосредственно ионизирующее излучение состоит из заряженных частиц, энергия движения которых достаточна для образования разнозаряженных ионов при столкновении с атомами вещества (б- и в-излучение радионуклидов, протонное излучение ускорителей и т. п.). Излучение ионизирующее косвенным путём состоит из частиц не имеющих собственного заряда (нейтральных), но при их взаимодействии с веществомобразуются заряженные частиц, которые и вызывают ионизацию непосредственно (нейтронное излучение, гамма-излучение). Выделяют так же излучения состоящее из частиц одного вида одинаковой энергии - однородные моноэнергетические излучения, состоящее из частиц одного вида различных энергий, -- немоноэнергетическим излучением и состоящее из частиц различного вида, -- смешанным излучением. Кроме того все виды радиации делятся в зависимости от источника: бывают естественные (космические лучи, естественно распределенные на Земле радиоактивные вещества, радиоактивные воды и др.) и искусственные (ядерные реакторы, ядерные материалы, ядерное оружие и др).

Вещества, способные создавать ионизирующие излучения, различаются активностью (А), т.е. числом радиоактивных превращений в единицу времени. В системе СИ за единицу активности принято одно ядерное превращение в секунду (распад/с). Эта единица получила название беккерель (Бк). Внесистемной единицей измерения активности является кюри (Ки), равная активности нуклида, в котором происходит 3,7 · 1010 актов распада в одну секунду, т.е.

1 Ки = 3,7·1010Бк.

Единице активности кюри соответствует активность 1 г радия (Rа).

Для характеристики ионизирующих излучений введено понятие дозы облучения. Различают три дозы облучения: поглощённая, эквивалентная и экспозиционная.

Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующего излучения, в первую очередь зависят от величины поглощённой энергии излучения или поглощённой дозы (Д.погл).

Поглощённая доза - энергия, поглощённая единицей массы облучаемого вещества.

За единицу поглощённой дозы облучения принимается грей (Гр), определяемый как джоуль на килограмм (Дж/кг). Соответственно

1 Гр = 1 Дж/кг.

В радиобиологии и радиационной гигиене широкое применение получила внесистемная единица поглощённой дозы - рад. Рад - это такая поглощённая доза, при которой количество поглощённой энергии в 1г любого вещества составляет 100 эрг независимо от вида и энергии излучения. Соразмерность грея и рада следующая:

1 Гр= 100 рад.

В связи с тем, что одинаковая поглощённая доза различных видов ионизирующего излучения вызывает в единице массы биологической ткани различное биологическое действие, введено понятие эквивалентной дозы (Дэкв), которая определяется как произведение поглощённой дозы на средний коэффициент качества действующих видов ионизирующих излучений.

Коэффициент качества (Ккач) характеризует зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека от способности ионизирующего излучения различного вида передавать энергию облучаемой среде.

По существу, биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, сравниваются с эффектом от рентгеновского и гамма-излучения.

В качестве единицы измерения эквивалентной дозы в системе СИ принят зиверт (Зв). Зиверт - эквивалентная доза любого вида ионизирующего излучения, поглощённая 1 кг биологической ткани и приносящая такой же биологический эффект (вред), как и поглощённая доза фотонного излучения в 1 Гр. Существует также внесистемная единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения - бэр (биологический эквивалент рентгена). При этом соразмерность следующая:

Дэкв = Дпогл ·Ккач или 1 Зв = 1 Гр · Ккач;

1 Зв = 100 рад · Ккач = 100 бэр.

Понятие экспозиционная доза (Дэксп) служит для характеристики рентгеновского и гамма-излучения и определяет меру ионизации воздуха под действием этих лучей. Она равна дозе фотонного излучения, при котором в 1 кг атмосферною воздуха возникают ионы, несущие заряд электричества в 1 кулон (Кл).

Соответственно

Дэксп = КЛ/КГ.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения является рентген (Р).

При этом соразмерность следующая:

1 Р = 2,58 · 10-4 Кл/кг или 1 Кл/кг =3,88 · 103 Р.

2. Воздействие радиации на организм человека

Как уже было отмечено выше, суть воздействия радиации на любое вещество, в том числе и на живую ткань всегда одинакова - ионизация среды через которую проходят лучи, но для биологического действия радиоактивных излучений характерен ряд особенностей:

1) Глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии. Так, энергия, поглощённая телом млекопитающего, животного или человека при облучении смертельной дозой, при превращении в тепловую привела бы к нагреву тела всего на 0,001°С. Попытка объяснить "несоответствие" количества энергии результатам воздействия привела к созданию теории мишени, согласно которой лучевое повреждение развивается при попадании энергии в особенно радиочувствительную часть клетки -- "мишень".

2) Биологическое действие радиоактивных излучений не ограничивается подвергнутым облучению организмом, но может распространяться и на последующие поколения, что объясняется действием на наследственный аппарат организма. Именно эта особенность очень остро ставит перед человечеством вопросы изучения биологического действия радиоактивных излучений и защиты организма от излучений.

3) Для биологического действия радиоактивных излучений характерен скрытый (латентный) период, т. е. развитие лучевого поражения наблюдается не сразу. Продолжительность латентного периода может варьировать от нескольких минут до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности организма и наблюдаемой функции. Так, при облучении в очень больших дозах (десятки тыс. рад) можно вызвать "смерть под лучом", длительное же облучение в малых дозах ведёт к изменению состояния нервной и других систем, к возникновению опухолей спустя годы после облучения.

Радиочувствительность разных видов организмов различна. Смерть половины облученных животных (при общем облучении) в течение 30 суток после облучения (полулетальная доза -- ЛД 50/30) вызывается следующими дозами рентгеновского излучения: морские свинки 250 р, собаки 335 р, обезьяны 600 р, мыши 550--650 р, караси (при 18°С) 1800 р, змеи 8000--20000 р. Более устойчивы одноклеточные организмы: дрожжи погибают при дозе 30000 р, амёбы -- 100000 р, а инфузории выдерживают облучение в дозе 300000 р. Радиочувствительность высших растений тоже различна: семена лилии полностью теряют всхожесть при дозе облучения 2000 р, на семена капусты не влияет доза в 64000 р.

В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биологические процессы. Итогом взаимодействия ионизирующего излучения с организмом человека является ионизация, которая нарушает нормальное течение биохимических процессов и обмен в организме. Если воздействие пришлось на момент деления клетки, оно может послужить причиной нарушения передачи генетической информации дочерним клеткам, которые могут функционировать не правильно или погибнуть.

3. Большие и малые дозы. Виды эффектов радиации

Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты.

1) Первые возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов.

При воздействии на организм человека больших доз радиации, а именно более 1 Гр (100 рад), кратковременно (до нескольких суток), на значительные области тела, развивается острая лучевая болезнь.В результате - гибнут преимущественно делящиеся клетки организма. Степень тяжести острой лучевой болезни зависит от дозы поглощенной радиации. Дозы, превышающие 10 Гр - абсолютно смертельны для человека.

При воздействии на человека излучения мощностью поглощенной дозы свыше 100 Гр происходит «смерть под лучом» - немедленная гибель.

Кратковременное мощное, но локализованное воздействие ионизирующего излучения вызывает развитие лучевых ожогов, возникающих в результате массовой гибели клеток организма подвергшихся воздействию.

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.

Хроническая лучевая болезнь -- развивается в результате длительного непрерывного или фракционированного облучения организма в дозах 0,1--0,5 Гр/сут при суммарной дозе, превышающей 0,7--1 Гр

2) 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. Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов принята консервативная гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы облучения с коэффициентом риска около 7 *10-2 /Зв.

* Все население включает не только как правило здоровый работающий персонал, но и критические группы (дети, пожилые люди и т.д.)

Организм, при поступлении продуктов ядерного деления, подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению.

Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. Основным начальным звеном многих пищевых цепей является загрязнение поверхности почвы и растений. Продукты питания животного происхождения - один из основных источников попадания радионуклидов к человеку.

Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей.

По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

Так, в щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.

По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами 99Мо, 132Te,131I, 132I, 140Bа, 140Lа.

Среди техногенных радионуклидов особого внимания заслуживают изотопы йода. Они обладают высокой химической активностью, способны интенсивно включаться в биологический круговорот и мигрировать по биологическим цепям, одним из звеньев которых может быть человек.

Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеванийпоражающих население, стоят лейкозы.

Распространенными видами рака под действием радиации являются рак молочной железы и рак щитовидной железы. Обе эти разновидности рака излечимы и оценки ООН показывают, что в случае рака щитовидной железы летальный исход наблюдается у одного человека из тысячи, облученных при индивидуальной поглощенной дозе 1 Гр.

Данные по генетическим последствиям облучения весьма неопределенны. Ионизирующее излучение может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.

В последние десятилетия процессы взаимодействия ионизирующих излучений с тканями человеческого организма были детально исследованы. В результате выработаны нормы радиационной безопасности, отражающие действительную роль ионизирующих излучений с точки зрения их вреда для здоровья человека. При этом необходимо помнить, что норматив всегда является результатом компромисса между риском и выгодой.

4. Защита от воздействия ионизирующих излучений

Тяжесть заболеваний от воздействия ионизирующих излучений и возможность более тяжелых отдаленных последствий требуют особого внимания к проведению профилактических мероприятий. Они несложны, но эффективность их зависит от тщательности выполнения и соблюдения всех, даже самых малейших, требований. Весь комплекс мероприятий по защите от действия ионизирующих излучений делится на два направления: меры защиты от внешнего облучения и меры профилактики внутреннего облучения.

Защита от действия внешнего облучения сводится в основном к экранированию, препятствующему попаданию тех или иных излучений на работающих или других лиц, находящихся в радиусе их действия. Применяются различные поглощающие экраны; при этом соблюдается основное правило -- защищать не только рабочего или рабочее место, а максимально экранировать весь источник излучения, чтобы свести до минимума всякую возможность проникания излучения в зону пребывания людей. Материалы, используемые для экранирования, и. толщина слоя этих экранов определяются характером ионизирующего излучения и его энергией: чем больше жесткость излучения или его энергия, тем более плотный и толстый должен быть слой экрана.

Как было сказано выше, альфа-излучения практически не опасны в отношении внешнего облучения, поэтому при работе с этими источниками не требуется оборудования каких-либо специальных экранов; достаточно находиться на расстоянии более 11 -- 15 см от источника, чтобы быть в безопасности.

Подобным образом решаются вопросы защиты при работе с источниками мягкого бетта-излучения, которые также задерживаются небольшим слоем воздуха или простейшими экранами. Источники жесткого бетта-излучения требуют специального экранирования. Такими экранами могут служить стекло, прозрачные пластмассы толщиной от 2 -- 3 до 8 -- 10 мм (особо жесткие излучения), алюминий, вода и др.

Особые требования предъявляются к экранирование источников гамма-излучений, так как этот вид излучений обладает большой проникающей способностью. Экранирование этих источников производится специальными материалами, обладающими хорошими поглощающими свойствами; к ним относятся: свинец, специальные бетоны, толстый слой воды и др. Учеными разработаны специальные формулы и таблицы расчета толщины защитного слоя с учетом величины энергии источника излучения, поглощающей способности материала и других показателей.

Конструктивно экранирование источников гамма-излучений осуществляется в виде контейнеров для хранения и транспортировки источников (запаянных в герметичные ампулы), боксов, стен и межэтажных перекрытий производственных помещений, отдельно стоящих экранов, щитов и т. п. Разработаны разнообразные конструкции аппаратов, облучателей и других устройств для работы с источниками гамма-излучений, в которых также предусмотрено максимальное экранирование источника и минимальная для определенных работ открытая часть, через которую происходит рабочее излучение.

В случаях технической невозможности полной защиты работающих от внешнего облучения следует строго регламентировать время работы в условиях облучения, не допуская превышения установленных предельных величин суммарных суточных доз.

Для контроля за суммарной дозой облучения все работающие с источниками излучения снабжаются индивидуальными дозиметрами. Кроме того, при работах с источниками больших энергий необходимо четко наладить работу дозиметрической службы, контролирующей величины излучений и сигнализирующей о превышении установленных предельных величин и о других опасных ситуациях.

Помещения, где хранятся источники гамма-излучений или производится работа с ними, должны проветриваться посредством механической вентиляции.

Большинство описанных выше мероприятий по защите от внешнего облучения источниками гамма-излучений распространяются также и на работы с рентгеновским и нейтронным излучением. Источники рентгеновских и некоторых нейтронных излучений действуют лишь при включенном состоянии соответствующих аппаратов; при выключенном состоянии они перестают быть действующими источниками излучения, поэтому сами по себе не представляют никакой опасности. Вместе с тем необходимо учитывать, что нейтронные излучения могут вызвать активацию некоторых облучаемых ими веществ, которые могут стать вторичными источниками излучения и действовать даже после выключения аппаратов. Исходя из этого, следует предусмотреть соответствующие меры защиты от подобных вторичных источников ионизирующего излучения.

Работы с открытыми источниками ионизирующих излучений, представляющих определенную опасность непосредственного попадания в организм и, следовательно, внутреннего облучения, требуют проведения всех изложенных выше мероприятий, чтобы исключить опасность также и внешнего излучения. Наряду с ними предусматривается целый комплекс специфических мероприятий, направленных на предупреждение всякой возможности внутреннего облучения. Сводятся они в основном к предупреждению попадания радиоактивных веществ внутрь организма и загрязнения ими кожного покрова и слизистых.

Для работы с открытыми радиоактивными веществами специально оборудуются рабочие помещения. Прежде всего, в их планировке и оборудовании, предусматривают полную изоляцию помещений, где сотрудники не имеют дела с источниками излучения, от остальных, в которых работают с этими источниками. Изолируются также помещения для работы с разными по характеру и мощности источниками.

радиация организм облучение доза

Заключение

Таким образом, большие и малые дозы облучения выделяют условно. Различия заключаются в эффекте от их воздействии на организм человека. Мерилом такого деления является полулетальная доза. Верхняя граница диапазона малых доз является величиной, которая в сто раз меньше чем ЛД50\30для человека, это 0,04 - 0,05 Гр в условиях разового облучения. Их воздействие приводит к стохастическим эффектам.К сверх малым дозам относятся те, которые не превышают фоновые (естественная радиация земли, солнца) в 10 раз. Такие дозы считаются не опасными, а для некоторых видов описангормезис (стимуляция жизнедеятельности), их влияние на человека недостаточно изучено, однако имеются сообщения о явлении гормезиса и у человека. В сельском хозяйстве этот эффект используется для стимуляции роста растений, половой активности животных. Большие дозы - это те, которые вызывают детерминированные эффекты, у человека лучевую болезнь, лучевые ожоги. Большое значение имеет путь проникновения радионуклида в организм, его химическая структура, а так же время выведения. В случаи с хроническим воздействия радиации пределы доз могут значительно увеличиваться, из-за того, что организм успевает обновить часть пораженных клеток. Особое место среди эффектов занимают последствия воздействия на генотип популяции, передающиеся по наследству и проявляющиеся спустя поколения.

Список использованной литературы

Кисельгоф Е.И. Радиация и организм.

Корогодин В.И., Кутлахмедов Ю.А.

Проблема загрязненных радионуклидами больших территорий. // Медицинская радиология. 1993, вып. 8, с.5.

Петров Р.В., Орадовская И.В., Пинегин Б.П. Программа долгосрочного

иммунологического мониторинга за контингентом лиц, подвергающихся воздействию

факторов радиационной аварии на Чернобыльской АЭС. // Медицинская радиология.

Чернобыльская катастрофа: причины и следствия (экспертное заключение).Часть вторая Минск 1993 137с.

Ядерная энциклопедия под редакцией А.А. Ярошинской, М: 1996.

Размещено на http://www.allbest.ru