Воздействие радиации на организмы

Введение

Радиация играет важную роль в развитии цивилизации на этом историческом этапе. Благодаря феномену радиоактивности произошел большой прорыв в медицине и в различных отраслях промышленности, в том числе в энергетике. В то же время отрицательные стороны свойств радиоактивных элементов становились все более очевидными: становилось ясно, что воздействие радиации на организм может иметь трагические последствия. Этот факт не мог ускользнуть от внимания общественности. И чем больше было известно о воздействии радиации на организм человека и окружающую среду, тем более противоречивыми были мнения о большой роли, которую радиация должна играть в различных сферах человеческой деятельности.

К сожалению, отсутствие достоверной информации привело к недостаточной осведомленности об этой проблеме.

Проблема радиационного облучения стала одной из самых актуальных. Поэтому необходимо прояснить ситуацию и найти правильный подход. Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания законов процессов, связанных с излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

Радиация

Всегда была радиация. Радиоактивные элементы были частью Земли с начала ее существования и присутствуют до сих пор. Однако сам феномен радиоактивности был открыт лишь сто лет назад.

В 1896 году французский ученый Анри Беккерель случайно обнаружил, что на фотопластинках были обнаружены следы радиации после длительного контакта с куском минерала, содержащего уран. Позже этим феноменом заинтересовались Мария Кюри (автор термина "радиоактивность") и ее муж Пьер Кюри. В 1898 году они обнаружили, что радиация превратила уран в другие элементы, которые молодые ученые называли полонием и радием. К сожалению, люди, профессионально подвергшиеся облучению, подвергают опасности свое здоровье и даже жизнь из-за частого контакта с радиоактивными веществами. Тем не менее, исследования продолжаются, так что человечество имеет очень достоверную информацию о процессе реакции в радиоактивных массах, что во многом обусловлено структурой и свойствами атома.

Известно, что атом состоит из трех типов элементов: отрицательно заряженных электронов, которые движутся по орбитам вокруг ядра, тесно связанных положительно заряженными протонами и электрически нейтральными нейтронами. Химические элементы отличаются количеством протонов. Одно и то же количество протонов и электронов определяет электрическую нейтральность атома. Количество нейтронов может варьироваться, и в зависимости от этого изменяется стабильность изотопов.

Большинство нуклидов (ядра всех изотопов химических элементов) нестабильны и постоянно превращаются в другие нуклиды. Цепь преобразований сопровождается излучением: В упрощенном виде излучение двух протонов и двух нейтронов (частиц) ядром называется излучением, излучение электрона, оба процесса связаны с излучением энергии. Иногда происходит дополнительный выброс чистой энергии, так называемое - излучение.

Источники радиационного излучения

Теперь, когда мы понимаем воздействие радиации на живые ткани, необходимо выяснить, в каких ситуациях мы подвергаемся наибольшему облучению.

Существует два типа облучения:

1. Когда радиоактивные вещества находятся вне тела и подвергаются воздействию извне, мы говорим о внешнем облучении.

2. Другой тип облучения - это когда радионуклиды попадают в тело с воздухом, пищей и водой, что называется внутренним облучением.

Источники радиоактивного излучения очень разнообразны, но их можно разделить на две широкие группы: естественные и искусственные (антропогенные). И большая часть облучения (более 75% эффективной годовой эквивалентной дозы) происходит на естественном фоне.

Заключение

Во введении было отмечено, что одним из самых серьезных упущений сегодня является отсутствие объективной информации.

Тем не менее, уже проделана большая работа по оценке радиационного облучения, и результаты исследований время от времени публикуются как в научной литературе, так и в печати. Однако, чтобы понять проблему, необходимо иметь ясную и полную картину, а не фрагментированные данные.

 

Список литературы

1. Безопасность жизни деятельности. Учебник для вузов. Под. Ред. Белова С.В. 2-е изд., испр. и дополнен. М. Высшая школа 1998г - 448стр.

2. Безопасность жизни деятельности. Учебник под. Ред. Э.А. Арустамова 9-е изд., переработан и дополнен. М. Дашков и К 2004 - 496 стр.

3. Маргулова Т.Х. «Атомная энергетика сегодня и завтра» Москва: Высшая школа, 2001 г.

4. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4 кн. Кн. 3. Энергетические проблемы человечества/Пер. с англ. М.; Наука, 1996. 296с.

5. Хутинцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. Учебное пособие для вузов., Ю.Л. Хотунцев высшее образование. М. Академия 2003 - 480 стр.

6. Экология, охрана природы и экологическая безопасность.: Учебное пособие/Под ред. проф. В.И. Данилова-Данильяна. В 2 кн. Кн. 1. М.: Изд-во МНЭПУ, 1998. - 424 с.

 

 

Введение

Радиация играет важную роль в развитии цивилизации на этом историческом этапе. Благодаря феномену радиоактивности произошел большой прорыв в медицине и в различных отраслях промышленности, в том числе в энергетике. В то же время отрицательные стороны свойств радиоактивных элементов становились все более очевидными: становилось ясно, что воздействие радиации на организм может иметь трагические последствия. Этот факт не мог ускользнуть от внимания общественности. И чем больше было известно о воздействии радиации на организм человека и окружающую среду, тем более противоречивыми были мнения о большой роли, которую радиация должна играть в различных сферах человеческой деятельности.

К сожалению, отсутствие достоверной информации привело к недостаточной осведомленности об этой проблеме.

Проблема радиационного облучения стала одной из самых актуальных. Поэтому необходимо прояснить ситуацию и найти правильный подход. Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания законов процессов, связанных с излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

Радиация

Всегда была радиация. Радиоактивные элементы были частью Земли с начала ее существования и присутствуют до сих пор. Однако сам феномен радиоактивности был открыт лишь сто лет назад.

В 1896 году французский ученый Анри Беккерель случайно обнаружил, что на фотопластинках были обнаружены следы радиации после длительного контакта с куском минерала, содержащего уран. Позже этим феноменом заинтересовались Мария Кюри (автор термина "радиоактивность") и ее муж Пьер Кюри. В 1898 году они обнаружили, что радиация превратила уран в другие элементы, которые молодые ученые называли полонием и радием. К сожалению, люди, профессионально подвергшиеся облучению, подвергают опасности свое здоровье и даже жизнь из-за частого контакта с радиоактивными веществами. Тем не менее, исследования продолжаются, так что человечество имеет очень достоверную информацию о процессе реакции в радиоактивных массах, что во многом обусловлено структурой и свойствами атома.

Известно, что атом состоит из трех типов элементов: отрицательно заряженных электронов, которые движутся по орбитам вокруг ядра, тесно связанных положительно заряженными протонами и электрически нейтральными нейтронами. Химические элементы отличаются количеством протонов. Одно и то же количество протонов и электронов определяет электрическую нейтральность атома. Количество нейтронов может варьироваться, и в зависимости от этого изменяется стабильность изотопов.

Большинство нуклидов (ядра всех изотопов химических элементов) нестабильны и постоянно превращаются в другие нуклиды. Цепь преобразований сопровождается излучением: В упрощенном виде излучение двух протонов и двух нейтронов (частиц) ядром называется излучением, излучение электрона, оба процесса связаны с излучением энергии. Иногда происходит дополнительный выброс чистой энергии, так называемое - излучение.

Воздействие радиации на организмы

Влияние радиации на организм может быть различным, но почти всегда отрицательным. При низких дозах радиация может катализировать процессы, приводящие к раковым заболеваниям или генетическим нарушениям, а при высоких дозах она часто приводит к полной или частичной смерти за счет разрушения клеток ткани.

Трудность отслеживания последовательности процессов, вызванных радиационным облучением, объясняется тем, что воздействие радиации, особенно в малых дозах, может быть не немедленным и часто для его развития требуются годы или даже десятилетия. Из-за разной степени проникновения различных видов излучения, они также оказывают разное воздействие на тело:

• частицы являются наиболее опасными, но для - излучения, даже лист бумаги является непреодолимым барьером;
• излучение может проникать в ткани тела на глубину одного или двух сантиметров;
• самое безобидное - излучение характеризуется наибольшей степенью проникновения: оно может быть захвачено только толстым листом из высокопоглощающих материалов, таких как бетон или свинец.

Чувствительность отдельных органов к радиоактивному излучению также варьируется. Поэтому для получения максимально достоверной информации об уровне риска при расчете эквивалентной дозы необходимо учитывать соответствующие факторы чувствительности тканей.

• 0,03 - костная ткань
• 0,03 - щитовидная железа
• 0,12 - красный костный мозг
• 0,12 - лёгкие
• 0,15 - грудная железа
• 0,25 - яичники или яички
• 0,30 - прочие вещества
• 1.00 - это тело в целом.

Вероятность повреждения тканей зависит от общей дозы и величины дозы, так как благодаря репаративной способности большинства органов они способны восстанавливаться после ряда малых доз.

Однако есть дозы, при которых смерть практически неизбежна. Например, дозы около 100 г приводят к смерти через несколько дней или даже часов после поражения центральной нервной системы, кровотечение при дозе 10-50 г, смерть наступает через одну-две недели, а доза 3-5 г грозит убить примерно половину облученных.

Знание специфики реакции организма на определенные дозы необходимо для оценки последствий облучения в высоких дозах в случае аварий на ядерных установках и объектах или риска облучения при длительном пребывании в зонах повышенного радиационного облучения, как от природных источников, так и от радиоактивного загрязнения. Однако даже небольшие дозы облучения не лишены опасности, и их воздействие на организм и здоровье будущих поколений еще не до конца изучено. Однако можно предположить, что радиация может вызывать прежде всего генетические и хромосомные мутации, которые впоследствии могут приводить к рецессивным мутациям.

Следует более подробно рассмотреть наиболее распространенный и серьезный ущерб, наносимый радиацией, а именно рак и генетические нарушения.

В случае рака трудно оценить вероятность развития заболевания в результате воздействия радиации. Любая доза, даже самая маленькая, может привести к необратимым эффектам, но это не предопределено. Тем не менее, было установлено, что вероятность заболевания увеличивается прямо пропорционально дозе.

Одним из наиболее распространенных видов рака, вызванного облучением, является лейкемия. Оценки вероятности лейкемии более достоверны, чем для других видов рака. Это можно объяснить тем, что лейкемия проявляется первой и приводит к смерти в среднем через 10 лет после воздействия. Рак груди, щитовидной железы и легких "популярен", за ним следует лейкемия. Желудок, печень, кишечник и другие органы и ткани менее чувствительны.

Воздействие радиологического излучения резко возрастает под воздействием других негативных факторов окружающей среды (синергетические явления). Например, смертность от радиации значительно выше у курильщиков.

Что касается генетических эффектов излучения, то они проявляются в виде хромосомных аберраций (в том числе изменений количества или структуры хромосом) и генетических мутаций. Мутации генов происходят сразу же в первом поколении (доминирующие мутации) или только в том случае, если оба родителя имеют один и тот же ген (рецессивные мутации), что маловероятно.

Вероятность повреждения тканей зависит от общей дозы и величины дозы, так как благодаря репаративной способности большинства органов они способны восстанавливаться после ряда малых доз.

Однако есть дозы, при которых смерть практически неизбежна. Например, дозы около 100 г приводят к смерти через несколько дней или даже часов после поражения центральной нервной системы, кровотечение при дозе 10-50 г, смерть наступает через одну-две недели, а доза 3-5 г грозит убить примерно половину облученных.

Знание специфики реакции организма на определенные дозы необходимо для оценки последствий облучения в высоких дозах в случае аварий на ядерных установках и объектах или риска облучения при длительном пребывании в зонах повышенного радиационного облучения, как от природных источников, так и от радиоактивного загрязнения. Однако даже небольшие дозы облучения не лишены опасности, и их воздействие на организм и здоровье будущих поколений еще не до конца изучено. Однако можно предположить, что радиация может вызывать прежде всего генетические и хромосомные мутации, которые впоследствии могут приводить к рецессивным мутациям.

Следует более подробно рассмотреть наиболее распространенный и серьезный ущерб, наносимый радиацией, а именно рак и генетические нарушения.

В случае рака трудно оценить вероятность развития заболевания в результате воздействия радиации. Любая доза, даже самая маленькая, может привести к необратимым эффектам, но это не предопределено. Тем не менее, было установлено, что вероятность заболевания увеличивается прямо пропорционально дозе.

Одним из наиболее распространенных видов рака, вызванного облучением, является лейкемия. Оценки вероятности лейкемии более достоверны, чем для других видов рака. Это можно объяснить тем, что лейкемия проявляется первой и приводит к смерти в среднем через 10 лет после воздействия. Рак груди, щитовидной железы и легких "популярен", за ним следует лейкемия. Желудок, печень, кишечник и другие органы и ткани менее чувствительны.

Воздействие радиологического излучения резко возрастает под воздействием других негативных факторов окружающей среды (синергетические явления). Например, смертность от радиации значительно выше у курильщиков.

Что касается генетических эффектов излучения, то они проявляются в виде хромосомных аберраций (в том числе изменений количества или структуры хромосом) и генетических мутаций. Мутации генов происходят сразу же в первом поколении (доминирующие мутации) или только в том случае, если оба родителя имеют один и тот же ген (рецессивные мутации), что маловероятно.

Изучить генетическое воздействие радиации еще труднее, чем в случае рака. Неизвестно, какой генетический ущерб может нанести излучение, невозможно отличить его от ущерба, нанесенного другими причинами.

Возникновение наследственных дефектов у человека должно быть оценено в экспериментах на животных.

НКДАР использует два подхода к оценке рисков: Одно определяет прямое влияние данной дозы, другое - дозу, при которой частота появления потомства с той или иной аномалией удваивается по сравнению с нормальными условиями облучения.

Таким образом, при первом подходе было установлено, что доза 1 г, введенная мужчинам с низким радиационным фоном (оценки менее достоверны для женщин), вызывает появление от 1000 до 2000 мутаций, приводящих к серьезным последствиям, а также от 30 до 1000 хромосомных аберраций на миллион живых младенцев.

Результаты применения второго подхода являются следующими: Хроническое облучение в дозе 1 г на поколение приводит к примерно 2000 серьезным генетическим заболеваниям на миллион живорождений у детей облученных людей.

Эти оценки ненадежны, но необходимы. Генетические последствия воздействия оцениваются количественно с точки зрения уменьшения продолжительности жизни и инвалидности, хотя признается, что эти оценки являются не более чем первой приблизительной оценкой. Например, хроническое облучение населения в дозе 1 г на поколение сокращает продолжительность работы на 50 000 лет и продолжительность жизни на 50 000 лет на каждый миллион новорожденных детей первого поколения, подвергшихся облучению; если облучение является постоянным в течение многих поколений, то, по оценкам, оно составляет 34 000 и 286 000 лет, соответственно.

Существует три способа попадания радиоактивных веществ в организм:

1. Через вдыхание загрязненного радиоактивными веществами воздуха.

2. Через загрязненную пищу или воду.

3. Через кожу и через открытые раны.

Первый маршрут - самый опасный, потому что:

• объём лёгких очень большой.
• значения коэффициента поглощения выше в легких.

Частицы пыли, на которых отсортированы радиоактивные изотопы, при вдыхании через верхние дыхательные пути частично оседают в ротовой полости и носоглотке. Отсюда пыль попадает в пищеварительный тракт. Остальные частицы достигают легких. Степень задержки аэрозолей в легких зависит от их дисперсии. Около 20% всех частиц задерживается в легких; с уменьшением размера аэрозолей задержка увеличивается до 70%.

При поглощении радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта важен коэффициент поглощения, характеризующий пропорцию вещества, которое переходит из желудочно-кишечного тракта в кровоток. В зависимости от типа изотопа коэффициент сильно варьируется: от сотой доли процента (для циркония, ниобия) до нескольких десятых процента (водород, щелочные элементы). Всасывание через неповрежденную кожу в 200-300 раз ниже, чем через желудочно-кишечный тракт, и обычно не играет значительной роли.

Если радиоактивные вещества каким-либо образом попадают в организм, они обнаруживаются в крови в течение нескольких минут. Если это единовременное поступление радиоактивных веществ, то их концентрация в крови сначала увеличивается до максимума, а затем снова уменьшается в течение 15-20 дней.

Концентрации долгоживущих изотопов в крови затем могут удерживаться почти на одном и том же уровне в течение длительного времени за счет обратной промывки осажденных веществ.

Окончательным эффектом облучения является не только результат первичного повреждения клеток, но и последующие восстановительные процессы. Предполагается, что значительная часть первичного повреждения в клетке происходит в виде так называемого потенциального повреждения, которое может быть реализовано при отсутствии регенеративных процессов. Реализации этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Пока потенциальный ущерб не будет реализован, клетка может "восстановиться" в них. Считается, что она связана с ферментативными реакциями и обусловлена энергетическим обменом. Предполагается, что в центре этого явления находится деятельность систем, которые в нормальных условиях регулируют интенсивность процесса естественной мутации.