Радиационная экология (ГОС)
Излучение и его действие на организм человека:
В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биологические процессы.
Нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму - токсины. Это приводит к нарушениям жизнедеятельности отдельных функций или систем организма в целом. В зависимости от величины поглощенной дозы и индивидуальных особенностей организма, вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми (лучевая болезнь). Последствиями воздействия радиации, доза которой вызывает необратимые поражения организма, могут быть - летальный исход (после острого поражения), онкологические заболевания, генетические нарушения.
Некоторые радиоактивные вещества накапливаются в отдельных внутренних органах. Например, источники альфа - излучения (радий, уран, плутоний), бета - излучения (стронций и иттрий) и гамма-излучения (цирконий) отлагаются в костных тканях. Все эти вещества трудно выводятся из организма.
Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме как при внешнем облучении, когда источник облучения находится вне организма, так и при внутреннем облучении, когда радиоактивные вещества попадают внутрь организма, например, ингаляционным путем — при вдыхании или при заглатывании с пищей или водой.
Типы излучений:
1. Неионизирующее излучение - электромагнитные поля и излучения, не способные разрывать химические связи молекул, то есть не способные образовывать положительно и отрицательно заряженные ионы.
2. Ионизирующее излучение - потоки частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению его атомов или молекул. Ионизирующее излучение попадает на землю в виде космических лучей, возникает в результате радиоактивного распада атомных ядер, создаются искусственно. Это электроны, протоны, позитроны, нейтроны и другие элементарные частицы, а также атомные ядра и электромагнитное излучение гамма-, рентгеновского и оптического диапазонов. В случае нейтральных частиц (γ-кванты, нейтроны) ионизацию вызывают вторичные заряженные частицы, образующиеся при взаимодействии нейтральных частиц с веществом (электроны и позитроны - в случае γ-квантов, протоны и ядра отдачи - в случае нейтронов).
Корпускулярное излучение - ионизирующее излучение, состоящее из частиц, имеющих массу покоя, отличную от нуля: α-, β-частицы, нейтроны и др.
α-излучение - корпускулярное излучение, состоящее из α-частиц - ядер гелия-4 (Не) с Атомной массой = 4, испускаемых при распаде ядер или в ядерных реакциях. При вылете α-частицы из ядра атомный номер нуклида уменьшается на 2 единицы (Z'=Z-2), а его атомная масса на 4 (А'=А-4). Так, ядро радона (222Rn, атомный номер 86) выбросив α-частицу превращается в ядро имеющее массу А=218 и номер Z=84, тое сть становится ядром одного из изотопов полония (Po, 218, 84).
β-излучение - корпускулярное излучение состоящее из электронов или позитронов (β-минус и β-плюс частиц) возникающих при β-распаде ядер или нестабильных частиц.
При β-минус распаде из ядра вылетают электрон и антинейтрино, атомный номер нуклида увеличивается на 1 (Z'=Z+1), а атомная масса не изменяется (нейтрон внутри ядра превращается в протон)
При β-плюс распаде из ядра вылетают позитрон и нейтрино, атомный номер нуклида уменьшается на 1 (Z'=Z-1), а атомная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон)
Поток нейтронов, протонов, ионов, осколков деления (тяжёлых ионов, возникающих при делении ядер). - так же относится к корпускулярному излучению (не нашел более подробно).
Волновое излучение (γ-излучение и рентгеновское) - электромагнитное (фотонное) излучение, возникающее при ядерных превращениях или аннигиляции частиц.
Механизм взаимодействия радиационного излучения с веществом и воздействие излучения на биологические объекты:
Первичным физическим актом взаимодействия ионизирующего излучения с биологическим объектом является ионизация. Именно через ионизацию происходит передача энергии объекту.
Известно, что в биологической ткани 60-70 % по массе составляет вода. В результате ионизации молекулы воды образуют свободные радикалы Н- и ОН-
Также, свободные радикалы образуются при ионизации молекул углеводов, аминокислот в составе белковых молекул и липидов. (Не уверен конечно, но думаю это логично, в них же тоже есть гидроксогруппы)
В присутствии кислорода образуется также свободный радикал гидроперекиси (H2O-) и перекись водорода (H2O), являющиеся сильными окислителями..
Ионизация, создаваемая излучением в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.
В Международной системе единиц СИ единицей поглощённой дозы является грэй (Гр, англ. gray, Gy), численно равный поглощённой энергии в 1 Дж на 1 кг массы вещества. Иногда встречается устаревшая внесистемная единица рад (англ. rad): доза, соответствующая поглощенной энергии 100 эрг на 1 грамм вещества.1 рад = 0,01 Гр.
Для учёта биологического эффекта поглощённой дозы была введена эквивалентная поглощённая доза ионизирующего излучения, численно равная произведению поглощённой дозы на коэффициент биологической эффективности. В системе СИ эффективная и эквивалентная поглощенная доза измеряется в зивертах (Зв, англ. sievert, Sv)
Радиационная обстановка в Российской Федерации и Архангельской области:
Вся Россия - Российская Федерация поднялась на четвертое место в мире по добыче урана. Продолжают нести боевое дежурство атомные подводные лодки, работают АЭС и другие предприятия атомной промышленности. Все эти виды деятельности, так или иначе, ведут к выбросам радиоактивных веществ.
В период 1949-1990 гг. СССР провел 715 ядерных испытаний, в которых было взорвано 969 ядерных зарядов, на различных полигонах, среди которых: Семипалатинск, Новая Земля, Капустин Яр, Тоцк, Аральск, Азгир. Половина из них уже не относится к территории Российской Федерации после 1991 года, но это не значит, что негативное воздействие этих объектов прекратилось.
Наибольшее воздействие оказали испытания в воздушной среде: в атмосферу произошли огромные выбросы радионуклидов, которые разнесло почти по всему земному шару.
Самое крупное из известных сейчас скоплений радионуклидов находится на Урале, в 70 км к северо-западу от Челябинска на территории производственного объединения «Маяк». ПО «Маяк» было создано на базе промышленного комплекса, построенного в 1945--1949 гг. Здесь в 1948 г. Был пущен первый в стране промышленный атомный реактор, в 1949 г. -- первый радиохимический завод, изготовлены первые образцы атомного оружия. В настоящее время в производственную структуру ПО «Маяк» входит ряд производств ядерного цикла, комплекс по захоронению высокоактивных материалов, хранилища и могильники РАО. Многолетняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению огромного количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей.
В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный выброс радионуклидов (церий-144, цирконий-95, стронций-90, цезий-137 и др.)
В 1968 году произошла печально известная авария на Чернобыльской АЭС.
Последняя серьезная авария произошла на АЭС «Фукусима-1» в Японии.
Коллегия Роспотребнадзора на общем собрании пришли к следующим выводам по радиационной обстановке: радиационная обстановка на территории Российской Федерации остается в целом удовлетворительной, за исключением территорий, пострадавших в результате прошлых радиационных аварий.
Ответственная организация за ведение мониторинга радиационной обстановки - Росгидромет. По их данным Радиационная обстановка на территории Российской Федерации остается стабильной, содержание радионуклидов антропогенного происхождения в атмосферном воздухе, почвах, поверхностных водах суши и морей сохранилось на уровне предыдущих лет.
Архангельская область - В настоящее время радиационная обстановка в области по сравнению с предыдущими годами не изменилась и оценивается как удовлетворительная ( все годы после аварий в Чернобыле и Маяке).
По данным отчета Роспотребнадзора за 2011 год в Арх-й обл. не выявлено никаких нарушений нормативов по радиационному фону как на предприятиях так и в природных средах (т.е. при анализе проб почвы, воды и воздуха не выявлено превышений показателей, характеризующих радиационную обстановку - например: плотность загрязнения почвы цезием-107, удельная суммарная альфа, бета активность воды и т.д.), радиационных происшествий не зарегистрировано, переоблучений населения не выявлено, зарегистрированных случаев лучевой болезни не отмечено.
Основные источники облучения населения - природные источники и медицинские источники, на долю остальных источников ионизирующего излучения приходится 0,5 % коллективной дозы.
Источники излучения:
Естественные источники радиации:
- Космические лучи - следствие процессов, происходящих в космосе.
- Земная радиация - естественный фон радиоактивных веществ недр Земли
Антропогенные источники радиации
- Медицинское оборудование
- Остаточная радиация после испытаний ядерного оружия
- Атомная энергетика (ректоры АЭС, подводных лодок)
Отдельно стоит выделить Внутреннее облучение - радиоактивные вещества, попадающие в организм с пищей водой и воздухом (всегда есть доля веществ естественного происхождения, но возможно попадание веществ антропогенных источников, например несгоревшие остатки топлива в воздухе (уголь, мазут)), радиационный фон строительных материалов.
Активность радиоактивного источника ионизирующего излучения определяется как среднее количество распадов ядер в единицу времени. Соответствующая единица в системе СИ беккерель (Бк, англ. Becquerel, Bq) обозначает количество распадов в секунду. Применяется также внесистемная единица кюри (Ки, англ. Ci).1 Ки = 3,7·1010 Бк. Первоначальное определение этой единицы соответствовало активности 1 г радия-226.
Радиационный риск - Вероятность возникновения у человека или его потомков какого-либо вредного эффекта в результате облучения.
Основой системы радиационной безопасности является понятие приемлемого (допустимого) уровня риска; при этом имеется в виду риск смерти человека от отдаленных (раковых) заболеваний. Существует уровень так называемого безусловно приемлемого риска, принимаемого обществом и не требующего ни планирования, ни проведения каких-либо защитных мероприятий — один случай смерти в год на миллион человек.
Меры снижения радиационного риска.
Меры радиационной защиты персонала и населения регламентируются нормами радиационной безопасности (НРБ-76/87) и основными санитарными правилами (ОСП-72-87).
Меры защиты (снижения риска) направлены на:
- предотвращение возникновения детерминированных эффектов путем ограничения облучения дозой ниже порога возникновения этих эффектов (нормирование годовой дозы);
- принятие обоснованных мер по снижению вероятности возникновения отдаленных последствий (онкологических и генетических) с учетом экономических и социальных факторов. (Понятия не имею, что это значит)
Целью мер защиты является обеспечение высоких показателей здоровья населения, которые включают: продолжительность жизни, интегральные по времени характеристики физической и умственной работоспособности, самочувствие и функцию воспроизводства.
Меры защиты (снижения риска) включают:
- снижение облучения населения от всех основных источников излучения;
- ограничение вредного действия на население нерадиационных факторов физической и химической природы;
- повышение резистентности и антиканцерогенной защищенности жителей;
- медицинскую защиту населения;
- повышение уровня радиационно-гигиенических знаний населения, психологическую помощь населению, помощь в преодолении преувеличенного восприятия опасности радиации;
- формирование здорового образа жизни населения;
- повышение социальной, экономической и правовой защищенности населения.