Экология в системе естественных наук и ее структура

По оценкам, ГЗД  в Великобритании в 1977 году составила  примерно 120 мкЗв, в Австралии в 1970 году ~ 150 мкЗв, столько же в Японии в 1974 и 1979 годах и около 230 мкЗв в СССР в конце 70-х годов.  

В последние  годы НКДАР попытался пойти дальше и разработать понятие эффективной  эквивалентной дозы для оценки потенциального ущерба, который наносит облучение другим тканям, а не только репродуктивным органам. Это трудно сделать даже в принципе, поскольку обычные способы оценок не вполне пригодны, когда дело касается облучения в медицинских целях. Кроме того, существуют и технические трудности. Для оценки эффективной эквивалентной дозы нужны точные данные о том, сколько излучения поглощается различными органами или тканями во время каждого обследования. Такое распределение доз может различаться в 1000 и более раз для одного и того же типа обследования, несмотря на технические усовершенствования, которые должны были бы уменьшить эти различия.  

Реально только две страны – Япония и Польша – смогли представить в комитет  достаточно полную информацию, по которой  удалось рассчитать эффективные  дозы: примерно 600 чел-Зв на 1 млн. жителей Польши в 1976 году и ~ 1800 чел-Зв на 1 млн. населения Японии в 1974 году. Из-за отсутствия каких бы то ни было других данных НКДАР принял в качестве оценки годовой коллективной эффективной эквивалентной дозы от рентгенологических обследований в развитых странах значение 1000 чел-Зв на 1 млн. жителей. Конечно, в развивающихся странах эта величина, вероятно, окажется ниже, хотя индивидуальные дозы могут быть и выше.  

Радиоизотопы  используются для исследования различных  процессов, протекающих в организме, и для локализации опухолей. За последние 30 лет их применение сильно возросло, и все же они и сейчас применяются реже, чем рентгенологические обследования. Информация об использовании радиоизотопов довольно ограниченна, но имеющиеся данные позволяют предположить, что в промышленно развитых странах на 1000 жителей приходится лишь 10-40 обследований. Так же трудно оценить и дозы; результаты одного исследования, проведенного в Японии, показывают, что годовая эффективная эквивалентная доза составляет ~ 20 мкЗв на человека. Коллективные эффективные эквивалентные дозы лежат в диапазоне от 20 чел-Зв на 1 млн. жителей в Австралии до ~ 150 чел-Зв в США.  

Во всем мире имеется также около 4000 радиотерапевтических установок, которые используются для  лечения рака. Здесь, как и в описанных выше случаях, мы располагаем лишь ограниченной информацией о том, как часто эти установки используются и какие дозы получают при этом пациенты. Суммарные дозы для каждого пациента очень велики, однако это, как правило, уже тяжелобольные люди и вряд ли у них будут дети. Кроме того, такие дозы получает сравнительно небольшое число людей, поэтому вклад в коллективную дозу оказывается весьма незначительным.  

Суммарная доза, получаемая населением Земли ежегодно во время сотен миллионов рентгенологических обследований с применением малых доз, значительно превышает дозу, получаемую в сумме сравнительно малым числом больных раком. Средняя эффективная эквивалентная доза, получаемая от всех источников облучения в медицине, в промышленно развитых странах составляет, по-видимому, ~ 1 мЗв на каждого жителя, т.е. примерно половину средней дозы от естественных источников. Следует иметь в виду, однако, что средние дозы в разных странах неодинаковы и могут различаться в 3 раза. Поскольку в развивающихся странах облучение в медицинских целях используется существенно реже, средняя индивидуальная доза за счет этого источника во всем мире составляет ~ 400 мкЗв на человека в год. Таким образом, коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения Земли равна примерно 1 600 000 чел-Зв в год.

8.2.4. Профессиональное  облучение  

Самые большие  дозы облучения, источником которого являются объекты атомной промышленности, получают люди, которые на них работают. Профессиональные дозы почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз.  

Попытки оценить  профессиональные дозы осложняются  двумя обстоятельствами: значительным разнообразием условий работы и  отсутствием необходимой информации. Дозы, которые получает персонал, обслуживающий ядерные реакторы, равно как и виды излучения, сильно варьируют, а дозиметрические приборы редко дают точную информацию о значениях доз; они предназначены лишь для контроля за тем, чтобы облучение персонала не превышало допустимого уровня.  

Оценки показывают, что доза, которую получают рабочие урановых рудников и обогатительных фабрик, составляет в среднем 1 чел-Зв на каждый гигаватт-год электроэнергии. Примерно 90% этой дозы приходится на долю рудников, причем персонал, работающий в шахтах, подвергается большему облучению. Коллективная эквивалентная доза от заводов, на которых получают ядерное топливо, также составляет 1 чел-Зв на гигаватт-год (рис. 28).  

На самом деле эти цифры представляют собой  средние данные. Для ядерных реакторов  индивидуальные различия еще больше. Например, проведенные измерения показывают, что для водо-водяных реакторов с водой под давлением коллективные дозы на гигаватт-год вырабатываемой электроэнергии различались в сотни раз. Для новых электростанций в целом характерны меньшие дозы, чем для старых. Наиболее типичное значение среднегодовой коллективной эффективной эквивалентной дозы для реакторов составляет 10 чел-Зв на гигаватт-год электроэнергии.  

Рабочие, выполняющие  разные виды работ, получают неодинаковые дозы (рис. 29). Наиболее велики дозы облучения при ремонтных работах – текущих или незапланированных, на которые приходится 70% коллективной дозы , причем иногда рабочие обязаны выполнять эту особо опасную работу по контракту. Такие рабочие получают половину всей коллективной дозы. Большие дозы получают рабочие обогатительных фабрик , причем показатели для различных фабрик могут сильно отличаться. Так например, за 80-е годы среднегодовая коллективная доза на гигаватт-год для фабрики в Уиндскейле была равна 18 чел-Зв, т. е. в три раза выше, чем для завода в Ла-Аге (рис. 27). Однако для новых обогатительных фабрик характерны существенно меньшие дозы. По оценкам НКДАР в ближайшем будущем соответствующие величины составят, по-видимому, 10 чел-Зв на гигаватт-год.  
 
 

рис. 29  

Дозы, которые получают люди, занятые научно-исследовательской работой в области ядерной физики и энергетики, очень сильно различаются для разных предприятий и разных стран. Коллективная доза на единицу полученной электроэнергии для разных стран может различаться в 10 раз. В Японии и Швейцарии, например, она мала, а в Великобритании – относительно высока. Разумная оценка в среднем по всем странам составляет ~ 5 чел-Зв на гигаватт-год.  

Все эти величины добавляют к среднегодовой коллективной эквивалентной дозе меньше 30 чел-Зв на каждый гига-ватт-год электроэнергии, что за 1979 год дает 2000 чел-Зв. Это составляет примерно 0,03% дозы, получаемой от естественных источников.  

Эта оценка, распространяющая коллективную профессиональную дозу на все население, не отражает того факта, что люди, работающие на предприятиях атомной энергетики, получают по роду своей деятельности большую дозу, чем от естественных источников. При этом самые высокие средние дозы – в шесть раз выше естественного фона – всегда получали рабочие подземных урановых рудников, но сейчас такие же дозы характерны и для рабочих других заводов. При разработках открытых месторождений, а также на АЭС с PWR , BWR и HWR персонал получает профессиональную среднюю дозу, вдвое большую, чем от естественных источников. И только персонал АЭС, в которых применяются реакторы с газовым охлаждением, и работники заводов по производству ядерного топлива получают дополнительные средние дозы, приблизительно равные дозам от естественных источников. Понятно, что средние опенки профессиональных доз не отражают большого разброса индивидуальных доз.  

Конечно, профессиональные дозы получают не только рабочие предприятий  атомной промышленности. Облучению  подвергаются и работники обычных  промышленных предприятий, а также  медицинский персонал. Последние составляют многочисленную группу (по крайней мере 100000 человек в США, еще больше в Японии, ФРГ и России), получая в среднем относительно небольшие дозы (рис. 30). Для стоматологов среднегодовые дозы облучения еще меньше. В целом считается, что вклад дозы, получаемой медицинским персоналом, занимающимся радиологическими обследованиями, в коллективную эквивалентную дозу населения в странах с высоким уровнем медицинского обслуживания составляет около 1 чел-Зв на миллион жителей.  
 
 

рис. 30 

В промышленно  развитых странах облучение персонала  обычных промышленных предприятий  дает вклад в годовую коллективную дозу дополнительно 0,5 чел-Зв на миллион  жителей. По-видимому, облучению подвергаются многие тысячи рабочих, но об этом имеется  мало сведений. Впрочем, число людей, получающих довольно высокие среднегодовые дозы (тех, например, кто участвует в производстве люминофоров с использованием радиоактивных материалов), сравнительно невелико.  

В довольно примитивных  условиях (например, непосредственно на строительных площадках) часто работают и установки промышленной дефектоскопии. Считается, что рабочие, обслуживающие эти установки, подвергаются наибольшему облучению, хотя доказать это не так просто. Во всяком случае, несомненно, что они могут получить избыточные дозы при работе на неисправных установках.  

Некоторые работники  подвергаются воздействию более  высоких доз естественной радиации. Самую большую группу таких работников составляют экипажи самолетов. Полеты совершаются на большой высоте, и это приводит к увеличению дозы из-за воздействия космических лучей. Примерно члены экипажей получают дополнительно 1-2 мЗв I год.  

Внизу, под землей, повышенные дозы получают шахтеры, добывающие каменный уголь, железную руду и т. д. Индивидуальные дозы сильно различаются, а при некоторых видах подземных работ (исключая работы в каменноугольных шахтах) эти дозы могут быть даже выше, чем в урановых рудниках. Очень высокие дозы – более 300 мЗв в год, что в 6 раз выше международного стандарта, принятого для работников атомной промышенности, – получает персонал курортов, где применяются радоновые ванны и куда люди едут, чтобы поправить свое здоровье.  
 
 

рис. 31

8.2.5. Бытовые  источники облучения  

В заключение следует  отметить, что источником облучения  являются и многие общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные вещества. Едва ли не самым распространенным источником облучения являются часы со светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, что обусловлена утечками на АЭС. Такую же коллективную эффективную эквивалентную дозу получают работники предприятий атомной промышленности и экипажи авиалайнеров (рис. 32).  
 
 

рис.32  

Обычно при  изготовлении таких часов используют радий, что приводит к облучению  всего организма, хотя на расстоянии 1 м от циферблата излучение в 10000 раз слабее, чем на расстоянии 1 см. Сейчас пытаются заменить радий тритием или прометием - 147, которые приводят к существенно меньшему облучению. В 1987 году были опубликованы соответствующие международные стандарты, и тем не менее часы, выпущенные ранее, все еще находятся в употреблении. Радиоактивные изотопы используются также в светящихся указателях входа-выхода, в компасах, телефонных дисках, прицелах и т. п.  

Иногда продаются  антистатические щетки для удаления пыли с пластинок и фотопринадлежностей, действие которых основано на испускании α-частиц. Национальный совет Великобритании по радиационной защите сообщил, что при некоторых обстоятельствах они могут оказаться небезвредными.  

Принцип действия многих детекторов дыма также основан на использовании α-излучения. К концу 1980 года в США было установлено более 26 млн. таких детекторов, содержащих америций-241, однако при правильной эксплуатации они должны давать ничтожную дозу облучения. Радионуклиды применяют в дросселях флуоресиентных светильников и в других электроприборах и устройствах. В середине 80-х годов в одной только Западной Германии в эксплуатации находилось почти 100 млн. таких приборов, которые, впрочем, не приводят к заметному облучению, по крайней мере если они исправны.  

При изготовлении особо тонких оптических линз применяется  торий, который может привести к  существенному облучению хрусталика глаза. Для придания блеска искусственным  зубам широко используют уран, который  может служить источником облучения тканей полости рта. Национальный совет Великобритании по радиационной защите рекомендовал прекратить использование урана для этой цели, а в США и ФРГ, где производится большая часть зубного фарфора, была установлена его предельная концентрация. Радиоактивные вещества в этих случаях применяют с чисто эстетической целью, поэтому облучение здесь совершенно неоправданно.  

Источниками рентгеновского излучения являются цветные телевизоры, однако при правильной настройке  и эксплуатации дозы облучения от современных их моделей ничтожны. Рентгеновские аппараты для проверки багажа пассажиров в аэропортах также практически не вызывают облучения авиапассажиров. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Питание организмов  

Процесс потребления  энергии и веществ называется питанием. Энергия необходима для того, чтобы: 

- осуществлялся  синтез веществ, необходимых для  роста организма; 

- сокращались  мышцы и передавались нервные  импульсы; 

- вещества могли  транспортироваться из клетки  в клетку;