шпаргалка

Радиационное воздействие на человека и окружающую среду (радиационные эффекты, внешнее и внутренне облучение, зависимость онкологического эффекта и дозы, радиочувствительность экосферы).

[ Назад ]
Радиоактивность - неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией. Далее мы будем говорить лишь о той радиации, которая связана с радиоактивностью.

Радиация, или ионизирующее излучение - это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. Радиацию нельзя вызвать с помощью химических реакций.

Человек подвергается облучению естественными и искусственными источниками радиации. При этом в зависимости от того, расположен ли источник вне или внутри организма, различают внешнее и внутреннее облучение человека.
Внешнему облучению может подвергаться как весь организм (общее облучение), так и отдельные органы и ткани (локальное облучение).
Внешнее облучение обусловлено фоновой составляющей, но особенно оно опасно при авариях на предприятиях ядерного топливного цикла, когда на человека воздействует фоновое излучение от струи выброса или радиоактивного образца, а также от радионуклидов, выпавших на поверхность Земли и на окружающие предметы.
Из встречающихся на практике видов ионизирующих излучений, обусловленных радиоактивным распадом, g-излучение является наиболее проникающим. b-излучение действует главным образом на кожу, а при большой энергии b-частиц на подкожные ткани и хрусталики глаз.
Внутреннее облучение обусловлено поступлением радионуклидов в организм ингаляционным (при вдыхании) или пероральным (через рот) путями, а также через поврежденную (ожог, рана, ссадина) и неповрежденную кожу.
Нуклиды вначале попадают в кровь или лимфу, а затем разносятся по всему телу, или преимущественно в отдельные органы.
Развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии естественного радиационного фона окружающей среды. Естественный фон обусловлен космическим излучением и излучением естественно распределенных природных радиоактивных веществ (в горных породах, почве, атмосфере, а также в тканях человека). Естественный фон создает внешнее облучение – 60%; внутреннее – 40%.
Мощность дозы естественного фона зависит от высоты над уровнем моря, широты места, активности Солнца, количества и вида радионуклидов в горных породах и почве, их поступления в организм человека с воздухом, водой, пищей.
Любой орган живого существа образован скоплением клеток. В каждой клетке содержатся в громадных количествах небольшие молекулы воды, сахаров, аминокислот, витаминов и т.д., а также сложные молекулы (макромолекулы) белков, ферментов и нуклеиновых кислот, необходимые для функционирования клетки. Гибель клетки обусловлена в конечном счете повреждением макромолекул.
Последствием воздействия ионизирующего излучения на живой организм является ионизация и возбуждение атомов и молекул клеток тканей.
Различают два пути воздействия ионизирующего излучения на клетки: прямой и косвенный.
При прямом пути энергия излучения поглощается непосредственно в самих макромолекулах, при этом в результате разрыва химических связей происходит их диссоциация (распад) и они теряют свои биологические функции.
При косвенном пути энергия излучения поглощается молекулами воды и других низкомолекулярных соединений клетки, в результате чего такие молекулы распадаются с образованием вторичных продуктов – свободных радионуклидов, обладающих большой химической активностью. Конечный продукт этого процесса (радиолиза) – токсины повреждают макромолекулы.

6. Радиационные эффекты облучения
________________________________________

При воздействии на организм человека ионизирующая радиация может вызвать два вида эффектов: детерминированный и стохастический.
Детерминированные – биологические эффекты излучения, в отношении которых предполагается существование дозового порога (0,5 ¸ 1 Гр), выше которого тяжесть эффекта зависит от дозы.
К детерминированным эффектам относятся:
1. Острая лучевая болезнь (ОЛБ) – проявляется как при внешнем, так и при внутреннем облучении. В случае однократного равномерного внешнего фотонного облучения ОЛБ возникает при поглощенной дозе D ³ 1 Гр и подразделяется на четыре степени:
I – легкая (D = 1¸2 Гр) смертельный эффект отсутствует.
II – средняя (D = 2¸4 Гр) через 2 ¸ 6 недель после облучения смертельный исход возможен в 20% случаев.
III – тяжелая (D = 4¸6 Гр) средняя летальная доза – в течение 30 дней возможен летальный исход в 50% случаев.
IV – крайней тяжести (D > 6 Гр) – абсолютно смертельная доза – в 100% случаев наступает смерть от кровоизлияний или от инфекционных заболеваний вследствие потери иммунитета (при отсутствии лечения). При лечении смертельный исход может быть исключен даже при дозах около 10 Гр.
2. Хроническая лучевая болезнь формируется постепенно при длительном облучении дозами, значения которых ниже доз, вызывающих ОЛБ, но выше предельно-допустимых. Последствия – лейкоз, опухоли – через 10 – 25 лет возможен летальный исход.
3. Локальные лучевые повреждения характеризуются длительным течением заболевания и могут приводить к лучевому ожогу и раку (некрозу) кожи, помутнению хрусталика глаза (лучевая катаракта).

Стохастические (вероятностные) эффекты – это биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога. Принимается, что вероятность этих эффектов пропорциональна дозе, а тяжесть их проявления от дозы не зависит.
Основные стохастические эффекты:
1. Канцерогенные – злокачественные опухоли, лейкозы – злокачественные изменения крове образующих клеток.
2. Генетические – наследственные болезни, обусловленные генными мутациями.
Стохастические эффекты оцениваются значениями эффективной (эквивалентной) дозы. Имеют длительный латентный (скрытый) период, измеряемый десятками лет после облучения, трудно обнаруживаемы.

Предпосылки существования радиации
Основной предпосылкой существования радиационных поясов является способность геомагнитного поля накапливать и удерживать заряженные частицы не очень большой энергии.
Геомагнитное поле в первом приближении является полем диполя, причем величина напряженности магнитного поля обратно пропорциональна кубу расстояния R между центром диполя и рассматриваемой точкой (если геомагнитная широта постоянна). Зависимость же величины напряженности магнитного поля от широты незначительна. Так, при фиксированном расстоянии от центра диполя величина напряженности меняется всего в два раза при переходе от экваториальных районов к полярным. Силовые линии диполя можно характеризовать удалением силовой линии в плоскости магнитного экватора от центра диполя. Совокупность силовых линий, одинаково удаленных от центра диполя, и называется магнитной оболочкой L.
Для частиц, приходящих в околоземное пространство извне, т. е. для космического излучения, геомагнитное поле представляет собой своеобразный экран, преодолеть который могут только заряженные частицы достаточно высокой энергии. Наиболее сильно отклоняющее действие магнитного поля Земли проявляется на экваторе. Так, протонам, приходящим на магнитный экватор по вертикали, для преодоления магнитного поля необходима энергия 15 ГэВ. С ростом магнитной широты или Z-оболочки критическое значение необходимой для этого энергии для частиц заданной массы и заряда уменьшается. Частицы, имеющие энергию меньше критической, не могут извне попасть на данную i-оболочку, но если происходит введение таких частиц на эти оболочки, то они оказываются захваченными в магнитную ловушку, и время их жизни может быть очень велико (в части, в области внутреннего радиационного пояса оно может составлять десятки лет).
Реальное магнитное поле Земли значительно отличается от поля диполя. Особенно заметно это отличие на малых высотах (вследствие наличия магнитных аномалий) и на больших высотах (из-за взаимодействия геомагнитного поля с солнечным ветром и межпланетным магнитным полем). Однако характер движения заряженных частиц в реальном магнитном поле отражает основные закономерности движения частиц в поле диполя. На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца, под влиянием которой в однородном магнитном поле частица будет вращаться по окружности перпендикулярно силовым линиям и одновременно перемешаться вдоль силовых линий. Это справедливо и для поля диполя, и для реального геомагнитного поля. Однако по мере продвижения частицы по силовой линии геомагнитного поля от экваториальной плоскости к поверхности Земли угол между вектором скорости частицы и вектором напряженности магнитного поля будет увеличиваться вследствие возрастания последней (при условии, что энергия заряженной частицы существенно меньше критической), и при определенном значении величины напряженности станет равным п/2, при этом произойдет отражение частицы и начнется ее движение в обратном направлении. В условиях разреженной атмосферы частица может совершать большое количество колебаний и таким образом иметь большое время жизни, причем одна из точек отражения частицы будет в Северном, а другая — в Южном полушарии.
Заряженные частицы не только вращаются вокруг силовых линий и совершают колебательные движения по широте, но и перемещаются по долготе. Наиболее просто это понять, рассматривая движение частиц в плоскости экватора. Поскольку геомагнитное поле неоднородно, частица движется не по окружности с постоянным радиусом, как в однородном магнитном поле, а по кривой с переменным радиусом кривизны (по мере удаления от Земли этот радиус увеличивается), что приводит к смещению частицы по долготе. И так как этот процесс происходит многократно, частица будет непрерывно дрейфовать вокруг Земли, причем число оборотов может быть очень большим. Таким образом, при определенных условиях геомагнитное поле становится ловушкой для заряженных частиц не очень высокой энергии, что и обусловливает возникновение и существование радиационных поясов.
Однако для реализации этих возможностей геомагнитного поля нужны источники частиц. Один из таких источников был рассмотрен советскими учеными С. Н. Верно-вым и А. И. Лебединским в 1958 г. — формирование потоков геомагнитно-захваченных частиц посредством действия нейтронного механизма. На атмосферу Земли непрерывно падает поток галактических космических лучей, состоящих в основном из протонов и более тяжелых ядер высокой энергии. При их взаимодействии с веществом атмосферы
происходят ядерные реакции, в результате которых наряду с другими частицами образуются нейтроны. Часть их летит в направлении от Земли и, не подвергаясь действию магнитного поля, может практически беспрепятственно оказаться на любой высоте, в любой области геомагнитного поля. Нейтроны, являясь нестабильными частицами, распадаются на протоны и электроны, которые и захватываются геомагнитным полем. Мощность этого источника частиц невелика, но так как время жизни частиц во внутреннем радиационном поясе очень большое, даже такой источник приводит к появлению интенсивных потоков частиц. Для внешнего радиационного пояса, время жизни частиц в котором значительно меньше, действие нейтронного механизма незначительно. Здесь формирование потоков геомагнитно-захваченных частиц происходит с помощью процессов, протекающих в магнитосфере Земли под действием магнитных бурь и других возмущений, связанных с солнечной активностью. Первоначально частицы попадают на внешние оболочки внешнего радиационного пояса в результате процессов, связанных с вытягиванием магнитных силовых линий и последующим их возвращением в исходное состояние. При этом заряженные частицы получают первоначальное ускорение. В дальнейшем под действием геомагнитных возмущений определенного типа происходит диффузионное перемещение заряженных частиц с внешних магнитных оболочек на внутренние, расположенные ближе к Земле. По мере приближения к Земле напряженность магнитного поля возрастает и происходит ускорение частиц. Количественная теория этого процесса, позволившая объяснить многие свойства радиационных поясов, была разработана советским ученым Б. А. Тверским.
Катаракта нефросклероз злокачественные опухоли
Одним из наиболее типичных проявлений отдаленных последствий облучения является катаракта (помутнение хрусталика), возникающая при общем облучении организма или местном облучении области глаза. Вероятность возникновения естественной катаракты у человека очень низка. У 25—30 % людей, находившихся в момент взрыва атомной бомбы в Хиросиме на расстоянии около 4 км от эпицентра, катаракта начала появляться через несколько месяцев после взрыва и продолжала возникать спустя 12 лет и более. Деление клеток хрусталика происходит в течение всей жизни человека, поэтому его можно рассматривать как постоянно обновляющуюся ткань. Однако он не имеет кровоснабжения и не обладает механизмом удаления клеток, так что пораженные ионизирующим излучением волокна не удаляются из хрусталика, а движутся к заднему полюсу и, будучи непрозрачными, приводят к его помутнению. Пороговая доза для возникновения катаракты при однократном облучении рентгеновскими лучами глаза человека — 2 Гр, при фракционном облучении (от 3 недель до 3 месяцев) — 4—5 Гр. Для некоторых групп лабораторных животных, имеющих высокую вероятность естественного развития помутнения хрусталика, пороговыми являются дозы несколько сотых грея.
К отдаленным последствиям действия ионизирующего излучения относится также нефросклероз, развивающийся в результате повреждения почечной ткани и сосудов почек. В обычных условиях почка характеризуется незначительной пролиферацией клеток, и влияние облучения на нее, за исключением высоких доз, проявляется поздно. В почках человека и животных, подвергшихся облучению, происходят морфологические изменения: атрофия эпителия почечных канальцев, увеличение объема соединительной ткани, фиброз, сужение просвета сосудов, дегенерация и некроз почечных клубочков. Пороговые дозы повреждения почек практически одинаковы для разных животных и составляют 5—12 Гр. При фракционном облучении пороговые дозы могут возрасти, по крайней мере, в 3 раза. Почки новорожденного обладают гораздо большей радиочувствительностью. Остается открытым вопрос — к первичным или вторичным нарушениям относится развивающаяся после облучения почечная патология. Многочисленные повреждения сосудов проявляются через несколько месяцев и даже лет после облучения и постепенно нарастают, мало чем отличаясь от сосудистых изменений в других органах. Облучение в суммарной дозе 10—20 Гр вызывает в почках необратимые изменения.
Одним из наиболее серьезных отдаленных последствий радиационного воздействия является возникновение злокачественных опухолей (см. «Радиационный канцерогенез»).
По предложению Научного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР), для определения риска возникновения различных злокачественных новообразований используется величина, определяемая как число случаев на миллион человек на 1 рад (0,01 Гр). Расчет этой величины проводится по данным, полученным при дозах в 100 и более раз превышающих 1 рад, исходя из гипотезы линейности и беспороговости. Наиболее полная информация о возникновении у человека лейкозов и опухолей, вызванных облучением, содержится в материалах НКДАР ООН об исследовании людей, переживших атомную бомбардировку в Хиросиме и Нагасаки, а также наблюдении больных после локального облучения с терапевтическими целями и людей, облучаемых в результате профессиональной деятельности (табл. 1).
Известно немало фактов, подтверждающих, что ведущую роль при малых дозах, сопоставимых с естественным радиоактивным фоном, приобретает воздействие на ре-гуляторные системы организма, повышающие общую сопротивляемость организма неблагоприятным факторам внешней среды. В связи с этим представляют интерес данные эпидемиологических исследований смертности от рака в США: в штатах с повышенным радиоактивным фоном заболеваемость раком (все формы) в течение 15 лет не повышалась, а закономерно снижалась.
В связи с увеличившимся в последние годы риском возникновения злокачественных опухолей в результате радиационного воздействия особую актуальность приобретает вопрос нормирования допустимых доз ионизирующего излучения. Согласно концепции нормирования канцерогенов, допустимая доза канцерогена — это доза, обусловливающая величину превышения риска, не выходящую за пределы статистически значимых отклонений риска спонтанного заболевания раком, т. е. не способная вызвать повреждающий эффект, который может быть обнаружен существующими методами исследований. Суммарный естественный канцерогенный риск для всех органов к настоящему времени можно оценить для человека величиной около 20 • 106 случаев в год (с ошибкой около 0,4• 106 случаев в год). Для риска за всю продолжительность жизни человека эта ошибка составляет около 4 ■ 103. Таким образом, канцерогенный эффект от дозы, вызывающей риск 0,4 % за всю продолжительность жизни, не будет выявлен никакими методами исследования. Такая доза может рассматриваться как «практический порог».
Другой путь в обосновании нормирования канцерогенов заключается в использовании концепции «выведения рака за пределы наибольшей продолжительности жизни», основанной на определении такой малой дозы фактора, вызывающего канцерогенез, когда величина латентного периода становится больше продолжительности жизни. Экспериментальные данные показывают, что продолжительность латентного периода действительно возрастает с уменьшением дозы и стремится к определенной постоянной величине, часто не превышающей продолжительность жизни.
В настоящее время не существует однозначных доказательств наличия или отсутствия порога в канцерогенном действии ионизирующего излучения. В этих условиях наиболее обоснованным является принятие концепции беспороговости как наиболее согласующейся с теоретическими предпосылками, а также наиболее осторожной и щадящей. Линейная беспороговая гипотеза канцерогенного действия радиации для целей нормирования требует установления социально приемлемого уровня риска. Безопасной считается такая доза ионизирующего излучения, которая способна вызвать опухоли с частотой 1 • 10*.
Дозы облучения населения
Большую часть облучения от источников естественной радиации человек получает за счет земных источников — в среднем более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением (в основном внутреннее облучение). Оставшаяся часть приходится на космическое излучение (главным образом внешнее облучение). Эффективная эквивалентная доза от воздействия космического излучения составляет около 300 мкЗв/год (для живущих на уровне моря), для живущих выше 2 тыс. м над уровнем моря эта величина в несколько раз больше. Еще более интенсивному облучению подвергаются экипажи и пассажиры самолетов: на высоте 4 тыс. м уровень облучения за счет космического излучения возрастает примерно в 25 раз. В целом за счет использования воздушного транспорта человечество получает в год коллективную эффективную эквивалентную дозу около 2 тыс. чел-Зв.
Уровень ионизирующего излучения, обусловленный земными источниками, неодинаков для разных районов земного шара. Согласно исследованиям, проведенным во Франции, Германии, Италии, Японии и США, примерно 95 % населения этих стран живет в местах, где мощность дозы ионизирующего излучения в среднем составляет 0,3—0,6 мЗв/год. Некоторые группы населения получают значительно более высокие дозы: около 3 % населения получает в среднем 1 мЗв/год, а около 1,5 % — более 1,4 мЗв/год. Существуют области, где уровень естественной радиации еще выше.
Напр., возле города Посус-ди-Калдас (Бразилия) есть небольшая возвышенность с уровнем ионизирующего излучения, в 800 раз превосходящим средний. Эквивалентная доза, получаемая 12-тысячным населением близлежащего курортного города Гуарапари, достигает 250 мЗв/год. На юго-западе Индии 70 тыс. человек живут на прибрежной полосе длиной 55 км, вдоль которой тянутся пески, богатые торием. Исследования, охватившие 8513 человек из числа проживающих на этой полосе, показали, что данная группа лиц получает эквивалентную дозу в среднем 3,8 мЗв/год иа человека. Из них более 500 человек — свыше 8,7 мЗв/год, а около 60 человек — свыше 17 мЗв/год (в 50 раз больше средней годовой дозы внешнего облучения от земных источников). Известны места с высоким уровнем ионизирующего излучения во Франции, Нигерии, России, на Мадагаскаре.
По данным НКДАР ООН, средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает в год от земных источников естественной радиации, составляет примерно 350 мкЗв, т. е. чуть больше средней индивидуальной дозы от воздействия радиоактивного фона, создаваемого космическим излучением на уровне моря.
Примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы внутреннего облучения, получаемой человеком от естественных источников радиации, обусловливают радиоактивные вещества, попадающие в организм с пищей, водой и воздухом. Небольшая часть этой дозы приходится на космогенные радионуклиды (углерод-14 и тритий), основная ее часть — на источники земного происхождения: около 180 мЗв/год в среднем человек получает за счет калия-40, усваивающегося организмом вместе со стабильными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. В наибольшей степени дозу внутреннего облучения человека формируют радионуклиды ряда урана-238 и, в меньшей степени, тория-232. Некоторые из них, напр. свинец-210 и полоний-210, поступают в организм с пищей. Они накапливаются в рыбе и моллюсках, а также в тканях северных оленей (особенно полоний-210). Доза внутреннего облучения человека, питающегося в основном мясом этих животных, может в 35 раз превышать среднее значение. Население Западной Австралии, проживающее в районах с повышенной концентрацией урана, питающееся мясом овец и кенгуру, получает дозы, в 75 раз превосходящие средний уровень.
Относительно недавно было установлено, что наиболее сильным из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон, составляющий с дочерними продуктами распада примерно 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением от земных источников радиации, и около 1/2 дозы от всех естественных источников радиации. Основную часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.
В конце 1970-х гг. в Швеции и Финляндии обнаружены строения, внутри которых концентрация радона в 5 тыс. раз превышала среднюю его концентрацию в наружном воздухе. Самые распространенные строительные материалы (дерево, кирпич и бетон) выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза. В США и Канаде в строительстве применялись побочные продукты переработки фосфорных руд: калыдийсиликатный шлак (при производстве бетона) и фосфогипс (при изготовлении строительных блоков, сухой штукатурки, перегородок и цемента). Впоследствии обнаружилось, что эти продукты обладают высокой радиоактивностью. В строительстве применяли и другие промышленные отходы с высокой радиоактивностью: отходы производства алюминия (кирпич из красной глины), отходы черной металлургии (доменный шлак), зольную пыль, образующуюся при сжигании угля.
Радон может поступать в жилые помещения с водой и природным газом. Его концентрация чрезвычайно велика в воде из глубоких колодцев или артезианских скважин. Наибольшая зарегистрированная удельная радиоактивность воды в системах водоснабжения составляет 100 млн Бк/м3. При кипячении воды радон в значительной степени улетучивается, поэтому основную опасность представляет попадание паров воды с высоКИМ содержанием радона в легкие с вдыхаемым воздухом. При переработке и хранении природного газа большая часть радона улетучивается, но концентрация радона в помещении может заметно возрасти, если кухонные плиты, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой. Доля домов, внутри которых концентрация радона и его дочерних продуктов составляет 1—10 тыс. Бк/м3, в различных странах колеблется от 0,01 до 0,1 %. Эффективная эквивалентная доза от воздействия радона и его дочерних продуктов составляет в среднем около 1 мЗв/год, т. е. около 1/2 всей годовой дозы, получаемой человеком в среднем от всех естественных источников радиации.
Из других источников естественной радиации следует назвать уголь. Хотя концентрация радионуклидов в разных угольных пластах различается в сотни раз, в основном уголь содержит меньше радионуклидов, чем земная кора в среднем. Но при сжигании угля большая часть его минеральных компонентов спекается в шлак или золу, куда главным образом и попадают радиоактивные вещества. Основная часть золы и шлак остаются на дне топки. Более легкая зольная пыль выносится тягой в трубу электростанции. Количество этой пыли зависит от качества очистных устройств. Каждый ГВт-год электроэнергии обходится человечеству в 2 чел-Зв ожидаемой коллективной эффективной эквивалентной дозы. На приготовление пищи и отопление жилых домов расходуется меньше угля, но зато больше зольной пыли летит в воздух в пересчете на единицу топлива. Из-за сжигания угля в домашних условиях во всем мире в 1979 г. ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения населения Земли возросла на 100 тыс. чел-Зв.
Еще один источник облучения населения — термальные водоемы. Некоторые страны эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды для производства электроэнергии и отопления домов (один такой источник, напр. вращает турбины электростанции в г. Лардерелло в Италии с начала нашего века). Измерения эмиссии радона еще на двух электростанциях в Италии показали, что на каждый ГВт-год вырабатываемой ими электроэнергии приходится ожидаемая эффективная эквивалентная доза 6 чел-Зв. Однако в настоящее время суммарная мощность энергетических установок, работающих на геотермальных источниках, составляет всего 0,1 % мировой мощности, так что геотермальная энергетика вносит ничтожный вклад в облучение населения.
Добыча фосфатов ведется во многих местах земного шара, они используются главным образом для производства удобрений. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обыкновенно незначительным, но возрастает при внесении удобрений в землю в жидком виде или скармливании скоту содержащих фосфаты веществ. Все эти аспекты применения фосфатов дают за год ожидаемую эффективную эквивалентную дозу примерно 6 тыс. чел-Зв, в то время как соответствующая доза из-за применения фосфогипса составляет около 300 тыс. чел-Зв.
Радиационный канцерогенез
Радиационный канцерогенез (лат. cancer — рак, rp. genesis — происхождение) иначе называют онкогенез (гр. onkos — вздутость) или бластомогенез (гр. blastos — росток, …ота — окончание в названии опухолей) — это процесс превращения нормальных клеток и тканей организма в опухолевые. Включает ряд предопухолевых стадий и завершается опухолевым трансформированием (перерождением).
Существование злокачественных опухолей было известно человечеству еще в глубокой древности. Гиппократ и другие основатели древней медицины выделяли опухоли среди других болезней. Вместе с тем до конца XIX в. опухоли считали сравнительно редким заболеванием, а представления о причинах и механизме их возникновения, развития и распространении были весьма приблизительны. Высокая смертность от широко распространенных инфекционных болезней (чума, холера, тиф, оспа) снижала среднюю продолжительность жизни населения (в XVII в. в странах Европы она не превышала 35 лет), а поскольку злокачественные опухоли появляются главным образом у пожилых людей, встречались они достаточно редко. Это не означает, что люди не болели и не погибали в результате опухолевых заболеваний, однако выявить их истинную распространенность в то время было практически невозможно.
Интенсивное развитие микробиологии и эпидемиологии, заложивших прочный фундамент борьбы с инфекционными болезнями, способствовало уменьшению заболеваемости ими и увеличению продолжительности жизни населения. С конца XIX в. инфекционные болезни постепенно уступают ведущее положение среди заболеваний и причин смертности населения развитых стран Европы и Америки злокачественным опухолям (наряду с сердечно-сосудистыми заболеваниями).
Достижения цитологии, генетики, биохимии, патологии, иммунологии, вирусологии, радиологии, а также хирургии и других отраслей клинической медицины создали необходимые условия для становления и развития комплексной медико-биологической дисциплины — онкологии, которая изучает теоретические, экспериментальные и клинические аспекты возникновения опухолей у человека, животных и растений и разрабатывает методы распознавания, лечения и профилактики опухолей.

2.1.3. Биологическое действие радиации на человека. Радиационные эффекты облучения людей
Радиационное воздействие на человека заключается в ионизации тканей его тела и возникновении лучевой болезни. Степень поражения зависит от дозы ионизирующего излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма.
Виды радиационного воздействия на людей и животных
• Внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака.
• Внешнее облучение, обусловленное радиоактивным загрязнением поверхности земли, зданий, сооружений и т.п.
• Внутреннее облучение при вдыхании радиоактивных аэрозолей, продуктов деления (ингаляционная опасность).
• Внутреннее облучение в результате потребления загрязненных продуктов питания и воды.
• Контактное облучение при попадании радиоактивных веществ на кожные покровы и одежду.
• Радиационное воздействие на человека заключается в нарушении жизненных функций различных органов. Прежде всего, поражаются кроветворные органы, в результате чего наступает кислородный голод тканей, резко снижается иммунная защищенность организма, ухудшается свертываемость крови и развивается лучевая болезнь.
В результате облучения в живой ткани, как и в любой среде, поглощается энергия, возникают возбуждение и ионизация атомов облучаемого вещества. Поскольку у человека основную часть массы тела составляет вода (около 75 %), то первичные процессы воздействия излучений определяются поглощением их водой клеток, ионизацией молекул воды с образованием свободных радикалов типа ОН или Н и последующими цепными реакциями (в основном окисление этими радикалами молекул белка). В дальнейшем под действием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже биологическим закономерностям жизни клеток. Наиболее важные изменения в клетках следующие:
• повреждение механизма делением и хромосомного аппарата облученной клетки;
• блокирование процессов обновления и дифференцировки клеток;
• блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей.
Наиболее радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся тканей и органов (костный мозг, селезенка, половые железы и т.п.).
Воздействие атомных станций на окружающую среду
Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.
Наиболее существенные факторы -
• локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве,
• повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации,
• сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты,
• изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС,
• изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.
Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов - охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем.
Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций (АС), идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз "чище" в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АС - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.
Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.
Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации АС
Перенос радиоактивности в окружающей среде
Исходными событиями, которые развиваясь во времени, в конечном счете могут привести к вредным воздействиям на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросы радиоактивности и токсических веществ из систем АС. Эти выбросы делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы, в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелкодисперсных смесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как при некоторых авариях, когда горячая вода выбрасывается в атмосферу и разделяется на пар и воду.
Выбросы могут быть как постоянными, находящимися под контролем эксплуатационного персонала, так и аварийными, залповыми. Включаясь в многообразные движения атмосферы, поверхностных и подземных потоков, радиоактивные и токсические вещества распространяются в окружающей среде, попадают в растения, в организмы животных и человека. На рисунке показаны воздушные, поверхностные и подземные пути миграции вредных веществ в окружающей среде. Вторичные, менее значимые для нас пути, такие как ветровой перенос пыли и испарений, как и конечные потребители вредных веществ на рисунке не показаны.

КАТЕГОРИИ:

Network | английский | архитектура эвм | астрономия | аудит | биология | вычислительная математика | география | Гражданское право | демография | дискретная математика | законодательство | история | квантовая физика | компиляторы | КСЕ - Концепция современного естествознания | культурология | линейная алгебра | литература | математическая статистика | математический анализ | Международный стандарт финансовой отчетности МСФО | менеджмент | метрология | механика | немецкий | неорганическая химия | ОБЖ | общая физика | операционные системы | оптимизация в сапр | органическая химия | педагогика | политология | правоведение | прочие дисциплины | психология (методы) | радиоэлектроника | религия | русский | сертификация | сопромат | социология | теория вероятностей | управление в технических системах | физкультура | философия | фотография | французский | школьная математика | экология | экономика | экономика (словарь) | язык Assembler | язык Basic, VB | язык Pascal | язык Си, Си++ |