Контрольная работа по "Экологии"

Радиация используется в  медицине как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов. Как ни парадоксально, но одним из способов борьбы с раком является лучевая терапия.

В принципе, облучение в  медицине направлено на исцеление больного. Однако нередко дозы оказываются  неоправданно высокими: их можно было бы существенно уменьшить без  снижения эффективности, причем польза от такого уменьшения была бы весьма существенна, поскольку дозы, получаемые от облучения  в медицинских целях, составляют значительную часть суммарной дозы облучения от техногенных источников.

Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные  споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее время они  вносят весьма незначительный вклад  в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок  выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

Атомные электростанции являются лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и  обогащения урановой руды. Следующий  этап — производство ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо  иногда подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл, как правило, захоронением радиоактивных отходов.

На каждой стадии ядерного топливного цикла в окружающую среду  попадают радиоактивные вещества.

Но больше всего вреда  для населения может принести авария на АЭС. Как известно, за период с 1971 по 1989 год в 14 странах мира имела  место 151 авария на АЭС. Однако за время  существования ядерных энергетических реакторов произошли только три  крупные аварии, сопровождающиеся большими выбросами радиоактивных веществ (в Великобритании в 1957году, в США  в 1979 году и в СССР в 1986 году). Первые две аварии не оказали серьезного влияния на экономическую жизнь  населения соответствующих районов. Авария в СССР на Чернобыльской АЭС  была самой крупной в истории  ядерной энергетики и сопровождалась значительными выбросами радиоактивных  веществ и эвакуацией населения  из зоны 30 км вокруг реактора.

Очень много людей подверглись  действию ионизирующего излучения. Особенно пострадали ликвидаторы аварии. На данный момент многие из них умерли от лучевой болезни.

Действие радиации на человека

Радиация по самой своей  природе вредна для жизни. Малые  дозы облучения могут «запустить»  не до конца еще изученную цепь событий, приводящих к раку или генетическим повреждениям. При больших дозах  радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться  причиной скорой гибели организма.

Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются  в течение нескольких часов или  дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет  после облучения, — как правило, не ранее чем через одно-два  десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению проявляются лишь в следующем или последующих  поколениях: это дети, внуки и  более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению.

В то время как идентификация  быстро проявляющихся («острых») последствий  от действия больших доз облучения  не составляет труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения  почти всегда оказывается очень  трудно. Частично это объясняется  тем, что для их проявления должно пройти очень много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется  еще и доказать, что они объясняются  действием радиации, поскольку и  рак, и повреждения генетического  аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

Чтобы вызвать острое поражение  организма, дозы облучения должны превышать  определенный уровень, но нет никаких  оснований считать, что это правило  действует в случае таких последствий, как рак или повреждение генетического  аппарата. По крайней мере, теоретически для этого достаточно самой малой  дозы. Однако, в то же время, никакая  доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при  относительно больших дозах облучения  далеко не все люди обречены на эти  болезни: действующие в организме  человека репарационные механизмы  обычно ликвидируют все повреждения. Точно так же любой человек, подвергшийся действию радиации, совсем не обязательно должен заболеть раком или стать носителем наследственных болезней; однако вероятность или риск наступления таких последствий у него больше, чем у человека, который не был облучен. И риск этот тем больше, чем больше доза облучения.

Острое поражение организма  человека происходит при больших  дозах облучения. Вообще говоря, радиация оказывает подобное действие, лишь начиная с некоторой минимальной, или «пороговой», дозы облучения.

Реакция тканей и органов  человека на облучение неодинакова, причем различия очень велики. Величина же дозы, определяющая тяжесть поражения  организма, зависит от того, получает ли ее организм сразу или в несколько  приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому  лучше переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием.

Воздействие ионизирующего  излучения на живые клетки

Заряженные частицы. Проникающие  в ткани организма a- и b-частицы  теряют энергию вследствие электрических  взаимодействий с электронами тех  атомов, близ которых они проходят. (g-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими  способами, которые в конечном счете также приводят к электрическим взаимодействиям.)

Электрические взаимодействия. За время порядка десяти триллионных  секунды после того, как проникающее  излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого  атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.

Физико-химические изменения. И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать  в таком состоянии и в течение  следующих десяти миллиардных долей  секунды участвуют в сложной  цепи реакций, в результате которых  образуются новые молекулы, включая  и такие чрезвычайно реакционноспособные, как «свободные радикалы».

Химические изменения. В  течение следующих миллионных долей  секунды, образовавшиеся свободные  радикалы реагируют как друг с  другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще  не изученных до конца, могут вызвать  химическую модификацию важных в  биологическом отношении молекул, необходимых для нормального  функционирования клетки.

Биологические эффекты. Биохимические  изменения могут произойти как  через несколько секунд, так и  чрез десятилетия после облучения  и явиться причиной немедленной  гибели клеток или таких изменений  в них, которые могут привести к раку.

Разумеется, если доза облучения  достаточно велика, облученный человек  погибнет. Во всяком случае, очень большие  дозы облучения порядка 100 Гр вызывают настолько серьезное поражение  центральной нервной системы, что  смерть, как правило, наступает в  течение нескольких часов или  дней. При дозах облучения от 10 до 50 Гр при облучении всего тела поражение центральной нервной  системы может оказаться не настолько  серьезным, чтобы привести к летальному исходу, однако облученный человек, скорее всего, все равно умрет через  одну-две недели от кровоизлияний  в желудочно-кишечном тракте. При  еще меньших дозах может не произойти серьезных повреждений  желудочного тракта или организм с ними справится, и тем не менее, смерть может наступить через один-два месяца, с момента облучения главным образом из-за разрушения клеток красного костного мозга — главного компонента кроветворной системы организма: от дозы 3-5 Гр при облучении всего тела умирает примерно половина всех облученных. Таким образом, в этом диапазоне доз облучения бoльшие дозы отличаются от меньших лишь тем, что смерть в первом случае наступает раньше, а во втором — позже.

Дозиметрия g-излучения

Ионизационный метод. Ионизационный  метод дозиметрии основан на измерении ионизации в газе, заполняющем регистрирующий прибор. Ионизация газа вызывается электронами, освобождающимися под воздействием g- или рентгеновского излучения. В камере находятся два измерительных электрода, на которые подано напряжение. Образовавшиеся ионы достигают электродов и возникает ток, который регистрируется прибором. Чем больше энергия излучения, тем больше ионов оно создает и тем больший ток создается на электродах. В зависимости от величины тока, судят об энергии ионизирующего излучения.

Фотографический метод. Фотоэмульсия представляет собой совокупность мелких кристаллов бромистого серебра, взвешенных в слое желатина. Прохождение ионизирующего  излучения через фотоэмульсию делает затронутые им кристаллы способными к проявлению. Метод фотодозиметрии ионизирующего излучения основан на том, что степень почернения дозиметрической фотопленки после облучения пропорциональна дозе излучения, прошедшего через эмульсию. Сравнивая почернение пленки, которую носит человек, с контрольной, находят дозу излучения, воздействовавшего на человека.

Сцинтилляционный метод. Сцинтилляционный метод дозиметрии рентгеновского и g-излучений основан на регистрации вспышек света, возникающих в сцинтилляторе под действием излучения. Сцинтиллятор — это специальное вещество — кристалл, пластмасса или даже газ, преобразующее энергию излучения в световые вспышки. Вспышки регистрируются фотоэлектронным умножителем, на выходе которого появляется ток. Этот ток измеряется, и по нему судят об излучении.

Люминесцентный метод. Некоторые  люминесцирующие вещества могут  накапливать часть энергии попадающего  на них излучения, а затем после  дополнительного воздействия, например, нагрева, и выдавать ее в виде свечения. Это свечение измеряется специальным  прибором, и по интенсивности света  оценивают дозу ионизирующего излучения, прошедшего через данное вещество.

Приложение

Выписка из Норм радиационной безопасности-96

7. Требования к ограничению  облучения населения

7.1. Общие положения

7.1.2. Радиационная безопасность  населения достигается путем  ограничения облучения от всех  основных источников. Свойства основных  источников и возможности регулирования  облучения населения их излучением  различны. В связи с этим облучение  населения излучением природных,  техногенных и медицинских источников  регламентируется раздельно с  применением разных методологических  подходов и технических способов.

7.1.3. В отношении всех  источников облучения населения  следует принимать меры как  по снижению дозы излучения  у отдельных лиц, так и по  уменьшению числа лиц, подвергающихся  облучению.

7.1.4. Следует различать  техногенные источники, находящиеся  под контролем или в процессе  нормальной эксплуатации, и источники,  находящиеся вне контроля (утерянные,  рассеянные в окружающей среде  в результате радиационной аварии  и др.).

7.2. Ограничение облучения  техногенными источниками

7.2.1. Годовая доза облучения  у населения от всех техногенных  источников в условиях их нормальной  эксплуатации не должна превышать  основные дозовые пределы.Нормируемые величины Дозовые пределы

Эффективная доза 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год

Эквивалентная доза за год  в

хрусталике,

коже,

кистях и стопах  

15 мЗв

50 мЗв

50 мЗв

Указанные пределы дозы относятся  к средней дозе у «критической группы» населения, рассматриваемой  как сумма дозы внешнего излучения  за текущий год и ожидаемой  дозы за 70 лет вследствие поступления  радионуклидов в организм за текущий  год.

7.2.3. Облучение населения  техногенными источниками при  их нормальной эксплуатации ограничивается  путем обеспечения сохранности  источников ионизирующего излучения,  контроля технологических процессов  и ограничения выброса (сброса) радионуклидов в окружающую среду,  другими мероприятиями на стадии  проектирования, эксплуатации и  прекращения использования источников  ионизирующего излучения.

7.3. Ограничение облучения  населения природными источниками

7.3.1. Допустимое значение  эффективной дозы, обусловленной  суммарным воздействием природных  источников ионизирующего излучения,  для населения не устанавливается.  Снижение облучения населения  достигается путем установления  системы ограничений на облучение  населения от отдельных природных  источников.

7.3.2. Доза космического  излучения не ограничивает возможность  проживания в данной местности,  но она должна учитываться  при подсчете дозы, обусловленной  всеми источниками ионизирующего  излучения.

7.3.4. В эксплуатируемых  зданиях среднегодовая эквивалентная  равновесная объемная активность  изотопов радона в воздухе  жилых помещений не должна  превышать 200 Бк/м3. При больших  значениях объемной активности  должны проводиться защитные  мероприятия, направленные на  снижение поступления радона  в воздух помещений и улучшение  вентиляции помещений. Вопрос  о переселении жильцов (с их  согласия) и перепрофилировании  помещений или сносе здания  решается в тех случаях, когда  невозможно снижение среднегодовой  равновесной эквивалентной объемной  активности изотопов радона до  значения менее 400 Бк/м3. Защитные  мероприятия должны проводиться  также, если мощность дозы гамма-излучения  в помещениях превышает мощность  дозы на открытой местности  более чем на 0,3 мкЗв/ч. Вопрос о переселении жильцов рассматривается, если практически невозможно снизить это превышение до значений ниже 0,6 мкЗв/ч.