1.3 Зовнішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
2. Радіація від джерел, створених людиною
2.1 Зовнішнє опромінення
2.2 Внутрішнє опромінення
Перш ніж говорити про опромінення, мені б хотілося дати визначення даному слову, що воно означає.
Опромінення - вплив випромінювань (інфрачервоного, ультрафіолетового, іонізуючого) на речовину або біологічні об'єкти.
Як видно з визначення існують різні види випромінювань, я ж торкнуся в своїй роботі деякі. І так визначимося з метою моєї роботи.
Метою даної роботи є ознайомлення з різними шляхами за допомогою яких випромінювання досягає тканини організму і впливає на них, постараємося дати визначення зовнішнього і внутрішнього опромінення, і виявити яку небезпеку вони представляють для людини.
1. Джерела випромінювання
1.1 Природні джерела
Життя на Землі виникло і продовжує розвиватися в умовах постійного опромінення. Ми живемо в світі, в якому уникнути опромінення іонізуючим випромінюванням неможливо. Радіаційний фон землі можна скласти з трьох компонентів:
випромінювання від розсіяних в земній корі, повітрі та інших об'єктах зовнішнього середовища природних радіонуклідів
випромінювання від штучних (техногенних) радіонуклідів.
Опромінення за критерієм розташування джерел випромінювання вже ділиться зовнішнє і внутрішнє.
Зовнішнє опромінення обумовлено джерелами, розташованими поза тілом людини. Джерелами зовнішнього опромінення є космічне випромінювання і наземні джерела. Джерелом внутрішнього опромінення є радіонукліди, що знаходяться в організмі людини. Про це докладніше я розповім пізніше.
1.2 Космічне випромінювання
Космічне випромінювання складається з частинок, захоплених магнітним полем Землі, галактичного космічного випромінювання і корпускулярного випромінювання Сонця. У його склад входять в основному електрони, протони і альфа-частинки. Це так зване первинне космічне випромінювання, взаємодіючи з атмосферою Землі, породжує вторинне випромінювання. В результаті на рівні моря випромінювання складається майже повністю з мюонів (переважна частина) і нейтронів.
Поглинена потужність дози космічного випромінювання в повітрі на рівні моря дорівнює 32 нгр / год і формується в основному мюонами. Для нейтронів на рівні моря потужність поглиненої дози складає 0.8 нгр / год і потужність еквівалентної дози становить 2.4 Нзв / год. За рахунок космічного випромінювання більшість населення отримує дозу, рівну близько 0.35 мЗв на рік.
Космічному зовнішньому опроміненню піддається вся поверхня Землі. Однак опромінення це нерівномірно. Інтенсивність космічного випромінювання залежить від сонячної активності, географічного положення об'єкта і зростає з висотою над рівнем моря. Найбільш інтенсивно воно на Північному і Південному полюсах, менш інтенсивно в екваторіальних областях. Причина цього - магнітне поле Землі, що відхиляє заряджені частинки космічного випромінювання. Найбільший ефект дії космічного зовнішнього опромінення пов'язаний із залежністю космічного випромінювання від висоти
Сонячні спалахи представляють велику радіаційну небезпеку під час космічних польотів. Космічні промені, що йдуть від Сонця, в основному складаються з протонів широкого енергетичного спектра (енергія протонів до 100 мЗв), Заряджені частинки від Сонця здатні досягати Землі через 15-20 хв після того, як спалах на його поверхні стає видимою. Загальна тривалість спалаху може досягати декількох годин.
Величина дози радіоактивного опромінення, одержувана людиною, залежить від географічного розташування, способу життя і характеру праці. Наприклад на висоті 8 км потужність ефективної дози становить 2 мкЗв / год, що призводить до додаткового опромінення при авіаперевезеннях.
При трансконтинентальних перельоті на звичайному турбогвинтовому літаку, що летить зі швидкістю нижче швидкості звуку (Тполета # 63; 7.5 години), індивідуальна доза, одержувана пасажиром (50 мкЗв), на 20% більше, ніж доза, отримана пасажиром надзвукового літака (Тполета # 63; 2.5 години) (40 мкЗв), хоча останній піддається більш інтенсивному опроміненню через більшої висоти польоту. Колективна ефективна доза від глобальних авіаперевезень досягає 104 чол-Зв, що складає на душу населення в світі в середньому близько 1 мкЗв за рік, а в Північній Америці близько 10 мкЗв.
1.3 Зовнішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
В даний час на Землі збереглося 23 довгоживучих радіоактивних елемента з періодами напіврозпаду від 107 років і вище.
У трьох радіоактивних родинах: урану (238U), торію (232Th) і актинія (235Ас) в процесах радіоактивного розпаду постійно утворюється 40 радіоактивних ізотопів. Середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, яку людина отримує за рік від земних джерел, становить близько 0.35 мЗв, тобто трохи більше середньої індивідуальної дози, обумовленої опроміненням через космічне фону на рівні моря.
Однак рівень земної радіації неоднаковий в різних районах. Так, наприклад, в 200 кілометрах на північ від Сан-Пауло (Бразилія) є невелика височина, де рівень радіації в 800 разів перевищує середній і досягає 260 мЗв на рік. На південному заході Індії 70 000 чоловік живуть на вузькій прибережній смузі, вздовж якої тягнуться піски, багаті торієм. Ця група осіб отримує в середньому 3.8 мЗв на рік на людину. Як показали дослідження, у Франції, ФРН, Італії, Японії і США близько 95% населення живуть в місцях з дозою опромінення від 0.3 до 0.6 мЗв на рік. Близько 3% одержує в середньому 1 мЗв на рік і близько 1.5% більше 1.4 мЗв на рік.
Якщо людина перебуває в приміщенні, доза зовнішнього опромінення змінюється за рахунок двох протилежно діючих чинників:
1) Екранування зовнішнього випромінювання будівлею.
2) Опромінення за рахунок природних радіонуклідів, що знаходяться в матеріалах, з якого споруджено будинок.
Залежно від концентрації ізотопів 40К, 226Ra і 232Th в різних будівельних матеріалах потужність дози в будинках змінюється від 4 · 10-8 до 12 · 10-8 Гр / год. В середньому в цегляних, кам'яних і бетонних будівлях потужність дози в 2-3 рази вище, ніж в дерев'яних.
2. Радіація від джерел, створених людиною
В результаті діяльності людини в зовнішньому середовищі з'явилися штучні радіонукліди та джерела випромінювання. У природне середовище стали надходити у великих кількостях природні радіонукліди, які добувають із надр Землі разом з вугіллям, газом, нафтою, мінеральними добривами, будівельними матеріалами. Сюди відносяться геотермічні електростанції, що створюють в середньому викид близько 4 · 1014 Бк ізотопу 222Rn на 1 ГВт виробленої електроенергії; фосфорні добрива, що містять 226Ra і 238U (до 70 Бк / кг в Кольському апатит і 400 Бк / кг в фосфор); вугілля, спалюється в житлових будинках і електростанціях, містить природні радіонукліди 40К, 232U і 238U в рівновазі з їх продуктами розпаду.
За останні кілька десятиліть людина створила кілька тисяч радіонуклідів і почав використовувати їх в наукових дослідженнях, в техніці, медичних цілях і ін. Це призводить до збільшення дози опромінення, одержуваної як окремими людьми, так і населенням в цілому. Іноді опромінення за рахунок джерел, створених людиною, виявляється в тисячі разів інтенсивніше, ніж від природних джерел.
В даний час основний внесок в дозу від джерел, створених людиною, вносить зовнішнє радиактивное опромінення при діагностиці і лікуванні. У розвинених країнах на кожну тисячу населення припадає від 300 до 900 таких обстежень в рік не рахуючи масової флюорографії і рентгенологічних обстежень зубів.
Для дослідження різних процесів, що протікають в організмі і для діагностики пухлин використовуються також радіоізотопи, що вводяться в організм людини. У промислово розвинених країнах орієнтовно проводиться 10 - 40 обстежень на 1 млн. Жителів в рік. Колективні ефективні еквівалентні дози становлять 20 чол-Зв на 1 млн. Жителів в Австралії і 150 чол-Зв в США.
Середня ефективна еквівалентна доза, одержувана від усіх джерел опромінення в медицині, в промислово розвинених країнах становить 1 мЗв на рік на кожного жителя, тобто приблизно половину середньої дози від природних джерел.
2.1 Зовнішнє опромінення
Зовнішнє опромінення від джерела, розташованого поза організмом. Воно викликається гамма-випромінюванням, рентгенівським випромінюванням, нейтронами, які глибоко проникають в організм, а також бета-променями з високою енергією, здатними проникати в поверхневі шари шкіри. Джерелами фонового зовнішнього опромінення є космічні випромінювання, гамма-випромінюючі нукліди, які містяться в породах, грунті, будівельних матеріалах (бета-промені в цьому випадку можна не враховувати в зв'язку з низькою іонізацією повітря, великим поглинанням бета-активних частинок мінералами і будівельними конструкціями) .
Розрахуємо дозу, яку отримує людина за рахунок зовнішнього опромінення космічними випромінюваннями
= 28мрад / рік (0,28 мГр / рік),
де Дк - поглинена доза за рахунок космічних випромінювань;
1,95 - число пар іонів, що виникають в 1 см3 за рахунок космічних променів за 1 с (для середніх широт);
3,6 * 103 - число сек в 1 годині;
24 - число годин у добі;
365 - число днів в році;
2,08 * 109 - число пар іонів, що виникають при дозі в 1Р;
103 - коефіцієнт переведення дози в мрад;
1,07 - коефіцієнт переведення дози з рентген в радий.
Таким чином, 28 мрад / рік є середньою дозою, яку отримує людина за рахунок космічних променів.
Значна частина від сумарної дози зовнішнього опромінення обумовлено природними джерелами радіації, вона утворюється за рахунок гамма-випромінюючих речовин, що містяться в поверхневому шарі порід і почв.Так, потужність поглиненої дози в повітрі, яка утворюється за рахунок калію-40 складає в середньому 16 нгр / годину, урану-238- 11 нгр / год, торію -232 - 17 нгр / год. Доза за рік становить для калію 0,06-0,354 мГр, урану - 0,165-0,263 мГр. У деяких районах Бразилії потужність гамма-випромінювання досягає 10 мГр на рік. Понад 95% населення Землі проживає в умовах, де потужність гамма-випромінювання становить в повітрі 30-70 нгр / год (в середньому 50 нгр / год).
Річна еквівалентна доза. обумовлена гамма-випромінюванням природних радіонуклідів, що містяться в грунті, оцінюється шляхом множення середньої потужності поглиненої дози в повітрі на відносне час перебування людини на відкритій місцевості (рівне 0,2) і на коефіцієнт, що дорівнює 0,7 (відношення потужності еквівалентної дози до поглиненої дози в повітрі для середніх значень гамма-випромінювання).
Д = 50 нгр / год х 0,7 3в / Гр х 8760 годин на рік х 0,2 = 61 мк3в / рік
Доза за рахунок опромінення всередині приміщень становить 290 мк3в / рік.
Як середньої дози приймається еквівалентна доза в
350 мк3в / рік = 0,35 м3в / рік.
Доза зовнішнього опромінення, яка зумовлена бета-частинками природних радіонуклідів, що містяться в грунті і повітрі, становить
7 мк3в / рік = 0,007 м3в / рік.
2.2 Внутрішнє опромінення
Внутрішнє опромінення від іонізуючих випромінювань радіоактивних речовин, що знаходяться всередині організму (при вдиханні, надходження з водою і їжею, проникненні через шкіру). В організм потрапляють як природні, так і штучні радіоізотопи. Знаходячись під в тканинах тіла радіоактивного розпаду, ці ізотопи випромінюють альфа-, бета-частинки, гамма-промені.
Існує ряд особливостей, які роблять внутрішнє опромінення в багато разів небезпечнішим, ніж зовнішнє (при одних і тих же кількостях радіонуклідів):
1. При внутрішньому опроміненні збільшується час опромінення тканин організму, так як при цьому час опромінення збігається з часом перебування РВ в організмі (при зовнішньому опроміненні доза визначається часом перебування в зоні радіаційного впливу).
2. Доза внутрішнього опромінення різко зростає через практично нескінченно малу відстань до тканин, які піддаються впливу іонізуючого (так зване контактне опромінення).
3. При внутрішньому опроміненні виключається поглинання альфа-частинок роговим шаром шкіри (альфа-активні речовини стають найбільш небезпечними).
4. За невеликим винятком РВ розподіляються в тканинах організму нерівномірно, а вибірково концентруються в окремих органах, ще більше посилюючи їх опромінення.
5. У разі внутрішнього опромінення немає можливості використовувати методи захисту, які розроблені для зовнішнього опромінення (екранування, скорочення часу перебування в поле дії РВ, видалення від джерела опромінення).
Ступінь радіаційної небезпеки при внутрішньому опроміненні людини визначають ряд параметрів:
1. Шлях надходження РВ в організм (органи дихання, шлунково-кишкового тракту, шкіра).
2. Місце локалізації (відкладення) РВ в організмі.
3. Тривалість надходження РВ в організм людини.
4. Час перебування випромінювача в організмі (в залежності від періоду напіврозпаду і періоду напіввиведення радіонуклідів).
5. Енергія, яку випромінює радіонуклідами за одиницю часу (кількість розпадів в одиницю часу множать на середню енергію одного розпаду).
6. Маса опромінюваної тканини (залежить від локалізації РВ в організмі).
7. Відношення маси опромінюваної тканини до маси тіла людини.
8. Кількість радіонукліда в організмі, тобто кількість розпадів в одиницю часу і вид випромінювання.
Наявність і поєднання цих факторів призведуть до великої різноманітності величин, які характеризують гранично допустиму кількість радіоактивних елементів в повітрі, воді, всередині організму людини, а також характеризують більш загальний показник - межа річного надходження радіонуклідів в організм людини.
За рахунок природної радіоактивності (фону природних ізотопів і космічних випромінювань) індивідуальна еквівалентна доза становить 2,4 м3в / рік, в т.ч. за рахунок зовнішнього опромінення 0,8 м3в / рік, за рахунок внутрішнього опромінення 1,6 м3в / рік.
опромінення космічне радіонуклід радіація
І так, підійшовши до кінця, я зазначу ще раз, що опромінення людини в сучасному світі переслідує всюди, і людині від нього не сховатися, адже випромінювання різного виду, виникли разом із зародженням землі, а розвиток суспільства, вивчення нових технологій, освоєння землі дали сучасній людині, кошти додатково опромінюють його. Я не став в даній роботі, говорити про ядерну бомбу, а що відбулися катастрофах, а розглянув лише поверхово, зовнішні і внутрішні опромінення, не зачіпаючи глобально. Так само хочеться сказати що, опромінення в допустимих нормах безпечно для людини, і не загрожує його здоров'ю, але воно має властивість накопичуватися, і тоді виникнуть проблеми, зі здоров'ям, а також не виключена загроза смерті для людини.
Можна сказати, що опромінення таять в собі певну небезпеку для людини, найбільш небезпечним опроміненням буде внутрішні, так як, в случи внутрішнього опромінення, немає можливих засобів захисту, на відміну від зовнішнього.
Хол Е.Дж. - Радіація і життя - М. Медицина, 1989.
Ярмоненко С.П. - Біологія людини і тварин-М. Вища школа, 1988.
Інформація про аварію на Чорнобильській АЕС та її наслідки, підготовлена для МАГАТЕ - Атомна енергія, 1986. т, 61, вип. 5., с. 301-320.
Норми радіаційної безпеки НРБ-76/87 і основні санітарні правила роботи з радіоактивними речовинами та іншими джерелами іонізуючих випромінювань ОСП-72-8 7.
Розміщено на Allbest.ru