Министерство аграрной политикиУкраины.
Государственный агроэкологическийуниверситет
факультет экологии лесного хозяйства
кафедра химии
Курсовая работа
на тему:
«Особенности воздействия радиации наживое вещество»
Житомир 2006
ПЛАН.
Вступление.… 3
Раздел 1.Источники радиации.… 5
1.1 Естественные источники радиации… 5
1.2 Космические лучи и земная радиация… 5
1.3 Внутреннее облучение и другие источники радиации… 7
Раздел 2.Воздействие радиации на живой организм.… 10
2.1 Механизм воздействия радиоактивных выбросов на организмчеловека… 10
2.2 Последствия воздействия радиации на организм человека… 12
Заключение.… 22
Списокиспользованной литературы.… 23
Вступление.
Экопогическая катастрофа… Данное словосочетание страшное даже (или особенно) для обывательского сознания. И всеже специалисты оказываются или наиболее чувствительными, или наиболеетолстокожими, оперирующими цифрами о катастрофах и катаклизмах с такимспокойствием в языковых средствах, что начинаешь и их подозревать в антиэкологическом сознании. Известно, что экологические проблемы возникают из-за антиэкологического характера общества, а в конечном счете – всего человечества.
В результате катастрофы наЧернобыльской АЭС было эвакуировано около 96 тысяч человек из Припяти, Чернобыпя, более 70 населенных пунктов тридцатикилометровой зоны, а также за ее пределами: в полесском районе Киевской области. В 1 990 и 1991 годах принимались меры по дальнейшему отселению людей с загрязненных территорийКиевской и Житомирской областей, семей с детьми и беременнымиженщинами прежде всего, особенно из уже названного Полесского иНародичей Житомирской области. Всего за эти годы эвакуировано около 130тысяч человек, но на радиационно загрязненных территориях, не считаяКиева (хотя он относится к зонам загрязнения), живет около 1.8миллиона человек, удельный вес здоровых в данных районах уменьшился заэти годы с 50 до 20 процентов. И хотя неблагоприятные тенденциинаростают, государственные программы отселения практически свернутый. Общая площадь Украикы, загрязненная цезием-137 (по стронцию иплутонию результатов как не было, так и нет) более 1 Ки/кмкв, составляют 36 миллионов гектаров, более 5 Ки/км. кв. – 470 тысяч гектаров, более
15Ки/км.кв. — 75 тысяч гектаров.
Радионуклиды, естественнр, попали в моря и реки, просочились в грунтовые воды… Невозможно говорить даже об относительной чистоте Десны и Днепра. Невозможно говорить о безопасности. Растет общая смертность населения Украины – eжегодно на 7-8-9 процентов. До шестидесятипятилетнего возраста не доживают более 38 процентов мужчин и почти 19 процентов женщин (в среднем в Украине мужчины живут на 10 летменьше, чем женщины).Детская смертность, имея все же тенденцию к снижению, остается очень высокой: более 12 на тысячу новорожденных в 1990году в США ( 9, в Швеции — 6). А за последние десять лет — до 1990 года — ввозрасте до одного года умерло 116433 ребенка. И сегодня смертность вУкраине выше, чем рождаемость. Причин много, но среди них и Чернобыль.Болезни детей и внуков программируются на генетическом уровне ворганизмах отцов. Генетическое загрязнение окружаещей среды приводит к тому, что программу гибели и уничтожения осваивает природа-уничтожения человека, который уничтожил здоровье природы в зародыше.
Основная цель данной курсовой работыизучить воздействие, которое оказывает радиация на живую материю, а в частностина человеческий организм.
Раздел 1. Источникирадиации.1.1Естественные источники радиации
Основную часть облучения населениеземного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из нихтаковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всейистории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Землииз космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре.Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могутнаходиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят овнешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек,в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называютвнутренним. Облучению от естественных источников радиации подвергается любойжитель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Этозависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторыхместах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы,оказывается значительно выше среднего, а в других местах -. соответственнониже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторыхстроительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытыхугольных жаровень, герметизация помещений и даже полеты на самолетах все этоувеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации. Земныеисточники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которомуподвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечиваютболее 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением, восновном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космическиелучи, главным образом путем внешнего облучения. В этой главе мы рассмотримвначале данные о внешнем облучении от источников космического и земногопроисхождении. Затем остановимся на внутреннем облучении, причем особоевнимание уделим радону радиоактивному газу, который вносит самый большой вкладв среднюю дозу облучения населения из всех источников естественной радиации.Наконец, в ней будут рассмотрены некоторые стороны деятельности человека, в томчисле использование угля и удобрений, которые способствуют извлечениюрадиоактивных веществ из земной коры и увеличивают уровень облучения людей отестественных источников радиации. 1.2Космические лучи и земная радиация.
Радиационный фон,создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения,получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи восновном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается наСолнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхностиЗемли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение иприводя к образованию различных радионуклидов. Нет такого места на Земле, кудабы не падал этот невидимый космический душ. Но одни участки земной поверхностиболее подвержены его действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получаютбольше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитногополя, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состояткосмические лучи). Существеннее, однако, то, что уровень облучения растет свысотой, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющегороль защитного экрана. Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-закосмических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 микрозивертов(миллионных долей зиверта) в год; для людей же, живущих выше 2000 м над уровнемморя это величина в несколько раз больше. Еще более интенсивному, хотя иотносительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажирысамолетов. При подъеме с высоты 4000 м (максимальная высота, на которойрасположены человеческие поселения: деревни шерпов на склонах Эвереста)до 12000в (максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров) уровеньоблучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжаетрасти при дальнейшем увеличении высоты до 20000 м (максимальная высота полетасверхзвуковых реактивных самолетов) и выше. При перелете из Нью-Йорка в Парижпассажир обычного турбореактивного самолета получает дозу около 50 мкЗв, апассажир сверхзвукового самолета на 20% меньше, хотя подвергается болееинтенсивному облучению. Это объясняется тем, что во втором случае перелетзанимает гораздо меньше времени. Всего за счет использования воздушноготранспорта человечество получает в год коллективную эффективную эквивалентнуюдозу около 2000 чел-Зв.
Основныерадиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, этокалий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих началосоответственно от урана-238 и тория-232долгоживущих изотопов, включившихся всостав Земли с самого ее рождения. Разумеется, уровни земной радиациинеодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрациирадионуклидов в том или ином участке земной коры. В местах проживания основноймассы населения они примерно одного порядка. Так, согласно исследованиям,проведенным во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США, примерно 95% населения этихстран живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0,3до О, б миллизиверта (тысячных зиверта) в год. Но некоторые группы населенияполучают значительно большие дозы облучения: около 3% получает в среднем 1миллизиверт в год, а около 1,5% более 1,4 миллизиверта в год. Есть, однако,такие места, где уровни земной радиации намного выше. Неподалеку от городаПосус-ди-Калв Бразилии, расположенного в 200 км к северу от Сан-Паулу, естьнебольшая возвышенность. Как оказалось, здесь уровень радиации в 800 разпревосходит средний и достигает 250 миллизивертов в год. По каким-то причинамвозвышенность оказалась необитаемой. Однако лишь чуть меньшие уровни радиациибыли зарегистрированы на морском курорте, расположенном в 600км к востоку отэтой возвышенности. Гуарапари небольшой город с населением 12000 человек каждоелето становится местом отдыха примерно30000 курортников. На отдельных участкахего пляжей зарегистрирован уровень радиации 175 миллизивертов в год. Радиацияна улицах города оказалась намного ниже от 8 до 15 миллизивертов в год, но всеже значительно превышала средний уровень. Сходная ситуация наблюдается врыбацкой деревушке Меаипе, расположенной в 50 км к югу от Гуарапари. Обанаселенных пункта стоят на песках, богатых торием. В другой части света, наюго-западе Индии, 70000 человек живут на узкой прибрежной полосе длиной 55 км,вдоль которой также тянутся пески, богатые торием. Исследования, охватившие8513 человек из числа проживающих на этой территории, показали, что даннаягруппа лиц получает в среднем 3,8 миллизиверта в год на человека. Из них более500 человек получают свыше 8,7 миллизиверта в год. Около шестидесяти получаютгодовую дозу, превышающую 17 миллизивертов, что в 50 раз больше средней годовойдозы внешнего облучения от земных источников радиации. Эти территории вБразилии и Индии являются наиболее хорошо изученными > нашей планеты. Но в Иране, например в районе городка Рамсер,где бьют ключи, богатые радием, были зарегистрированы уровни радиации до 400миллизивертов в год. Известны и другие места на земном шаре с высоким уровнемрадиации, например во Франции, Нигерии, на Мадагаскаре. По подсчетам НКДАР ООНсредняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человекполучает за год от земных источников естественной радиации, составляет примерно350 микрозивертов, т. е. чуть больше средней индивидуальной дозы облученияиз-за радиационного фона, создаваемого космическими лучами на уровне моря.1.3Внутреннее облучение и другие источники радиации.
В среднем примерно2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает отестественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавшихв организм с пищей, водой и воздухом. Совсем небольшая часть этой дозыприходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которыеобразуются под воздействием космической радиации. Все остальное поступает отисточников земного происхождения. В среднем человек получает около 180микрозивертов в год за счет калия-40, который усваивается организмом в месте снерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма.Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает отнуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидовряда тория-232.Некоторые из них, например нуклиды свинца-210 и полония-210,поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтомулюди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительновысокие дозы облучения. Десятки тысяч людей на Крайнем Севере питаются восновном мясом северного оленя (карибу), в котором оба упомянутых вышерадиоактивных изотопа присутствуют в довольно высокой концентрации. Особенновелико содержание полония-210. Эти изотопы попадают в организм оленей зимой,когда они питаются лишайниками, в которых накапливаются оба изотопа. Дозывнутреннего облучения человека от полония-210 в этих случаях могут в 35 разпревышать средний уровень. А в другом полушарии люди, живущие в ЗападнойАвстралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец икенгуру. Прежде чем попасть в организм человека, радиоактивные вещества, как ив рассмотренных выше случаях, проходят по сложным маршрутам в окружающей среде,и это приходится учитывать при оценке доз облучения, полученных от какого-либоисточника.
Уголь, подобнобольшинству других природных материалов, содержит ничтожные количества первичныхрадионуклидов. Последние, извлеченные вместе с углем из недр земли, послесжигания угля попадают вокружающую среду, где могут служить источникомоблучения людей. Хотя концентрация радионуклидов в разных угольных пластахразличается в сотни раз, в основном уголь содержит меньше радионуклидов, чемземная кора в среднем. Но при сжигании угля большая часть его минеральныхкомпонентов спекается в шлак или золу, куда в основном и попадают радиоактивныевещества. Большая часть золы и шлаки остаются на дне топки электросиловойстанции. Однако более легкая зольная пыль уносится тягой в трубуэлектростанции. Количество этой пыли зависит от отношения к проблемамзагрязнения окружающей среды и от средств, вкладываемых в сооружение очистныхустройств. Облака, извергаемые трубами тепловых электростанций, приводят кдополнительному облучению людей, а оседая на землю, частички могут вновьвернуться в воздух в составе пыли. Согласно текущим оценкам, производствокаждого гигаватт-года электроэнергии обходится человечеству в 2 чел-Звожидаемой коллективной эффективной эквивалентной дозы облучения, т.е. в 1979году, например, ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза от всехработающих на угле электростанций во всем мире составила около 2000 чел-Зв. Наприготовление пищи и отопление жилых домов расходуется меньше угля, но затобольше зольной пыли летит в воздух в пересчете на единицу топлива. Такимобразом, из печек и каминов всего мира вылетает в атмосферу зольной пыли,возможно, не меньше, чем из труб электростанций. Кроме того, в отличие отбольшинства электростанций жилые дома имеют относительно невысокие трубы ирасположены обычно в центре населенных пунктов, поэтому гораздо большая частьзагрязнений попадает непосредственно на людей. До последнего временина это обстоятельствопочти не обращали внимания, но по весьма предварительной оценке из-за сжиганияугля в домашних условиях для приготовления пищи и обогревания жилищ во всеммире в 1979 году ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная дозаоблучения населения Земли возросла на 100000 чел-Зв. Не много известно также овкладе в облучение населения от зольной пыли, собираемой очистнымиустройствами. В некоторых странах более трети ее используется в хозяйстве, восновном в качестве добавки к цементам и бетонам. Иногда бетон на 4/5 состоитиз зольной пыли. Она используется также при строительстве дорог и для улучшенияструктуры почв в сельском хозяйстве. Все эти применения могут привести кувеличению радиационного облучения, но сведений по этим вопросам публикуетсякрайне мало. Еще один источник облучения населения термальные водоемы.Некоторые страны эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды дляпроизводства электроэнергии и отопления домов; один такой источник вращаеттурбины электростанции в Лардерелло в Италии с начала нашего века. Измеренияэмиссии радона на этой и еще на двух, значительно более мелких, электростанцияхв Италии показали, что на каждый гигаватт-год вырабатываемой ими электроэнергииприходится ожидаемая коллективная эффективная эквивалентнаядоза 6 чел-Зв, т. е.в три раза больше аналогичной дозы облучения от электростанций, работающих наугле. Однако, поскольку в настоящее время суммарная мощность энергетическихустановок, работающих на геотермальных источниках, составляет всего 0,1%мировой мощности, геотермальная энергетика вносит ничтожный вклад врадиационное облучение населения. Но этот вклад может стать весьма весомым,поскольку ряд данных свидетельствует о том, что запасы этого видаэнергетических ресурсов очень велики. Добыча фосфатов ведется во многих местахземного шара; они используются главным образом для производства удобрений,которых в 1977 году во всем мире было получено около 30 млн. т. Боль- шинстворазрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран,присутствующий там в довольно высокой концентрации. В процессе добычи ипереработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, исодержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры.Радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обыкновенно незначительным, новозрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или если содержащиефосфаты вещества скармливают скоту. Такие вещества действительно широкоиспользуются в качестве кормовых добавок, что может привести к значительномуповышению содержания радиоактивности в молоке. Все эти аспекты примененияфосфатов дают за год ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу,равную примерно 6000 чел-Зв, в то время как соответствующая доза из-заприменения фосфогипса, полученного только в 1977 году, составляет около 300000чел-Зв.
Раздел 2. Воздействиерадиации на живой организм.2.1 Механизмвоздействия радиоактивных выбросов на организм человека.
Рассмотрим механизм воздействиярадиации на организм человека, пути воздействия различных радиоактивныхвеществ на организм, их распространение в организме, депонирование, воздействиена различные органы и системы организма и последствия этого воздействия. Существует термин «входные ворота радиации», обозначающий пути попадания радиоактивныхвеществ и излучений изотопов в организм.
Различные радиоактивные вещества по– разному проникают в организм человека. Это зависит от химических свойстврадиоактивного элемента./>
/>
Виды радиоактивного излучения
Виды радиоактивного излучения.
Альфа-частицы
представляют собой атомы гелия без электронов, т.е. два протона и два нейтрона. Эти частицы относительно большие и тяжелые, и поэтому легко тормозят. Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких сантиметров. В момент остановки они выбрасывают большое количество энергии на единицу площади, и поэтому могут принести большие разрушения.Из-за ограниченного пробега для получения дозы необходимо поместить источник внутрь организма. Изотопами, испускающими альфа- частицы, являются, например, уран (235U и 238U) и плутоний (239Pu).
Бета-частицы – это отрицательно или положительно заряженные электроны (положительно заряженные электроны называются позитроны). Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких метров. Тонкая одежда способна остановить поток радиации, и, чтобы получить дозу облучения, источник радиации необходимо поместить внутрь организма, изотопы, испускающие бета-частицы – это тритий (3H) и стронций (90Sr).
Гамма-радиация – это разновидность электромагнитного излучения, в точности похожая на видимый свет. Однако энергия гамма-частиц гораздо больше энергии фотонов. Эти частицы обладают большой проникающей способностью, и гамма-радиация является единственным из трех типов радиации, способной облучить организм снаружи. Два изотопа, излучающих гамма-радиацию, — это цезий (137Сs) и кобальт (60Со).
/> Путипроникновения радиации в организм человека
Радиоактивныеизотопы Радиоактивные частицы из Изотопы, находящиеся вземле
могутпроникать в организм воздуха во время дыхания или на ееповерхности, испус-
вместе с пищей или водой. могут попасть в легкие. Но каягамма-излучение, способны
Через органы пищеварения они облучают не только облучитьорганизм снаружи. Эти
они распространяются по легкие, а также распро- изотопытакже переносятся атмо-
всемуорганизму. страняются по организму. сферными осадками.
Органы, подвергающиеся облучению