Влияние радиации на здоровье человека

Радиоактивность - отнюдь не новое явление. И она, и сопутствующее ионизирующее излучение существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения нашей планеты. Радиация постоянно наполняет космическое пространство. И в Земле есть радиоактивные элементы. Даже человек радиоактивен.

Изучение радиоактивности имеет важное народнохозяйственное и научное значение. Познание радиоактивности помогло глубже проникнуть в тайны строения и возраста Земли, практически овладеть атомной энергией, открыть новые химически элементы и т. д.

Не все люди знакомы с таким явлением как радиоактивность. А ведь оно очень опасно. Радиоактивные элементы способны вызвать у человека различные осложнения и ряд заболеваний: прежде всего-это раковые болезни, повреждения тканей органов, прекращение роста человека, ухудшение зрения. Для того чтобы понять, как бороться с радиацией, нужно выявить ее источники.

Вопрос о том, как и из чего, построены в природе все вещества, издавна интересовал людей. Еще древнегреческие мыслители две с половиной тысячи лет назад догадывались, что все окружающие вещества состоят из невидимых мельчайших частиц - из атомов. Исследованием радиоактивности занималось очень много ученых из различных стран мира: А. А. Беккерель, Д. Д. Томсон, Э. Резерфорд, М. Кюри и П. Кюри.

I. 1 Понятие радиоактивности

Уже давно люди стремились превращать одни элементы в другие. Так, в середине века алхимики затратили много усилий, чтобы превратить ртуть в золото. Но в то время добиться этого они не смогли. Поэтому считалось, что элементы, а значит, и атомы превращать друг в друга нельзя. Однако, через некоторое время удалось доказать обратное.

Французский физик А. Беккерель 1 марта 1896 года обнаружил по почернению фотопластинки испускание солью урана невидимых лучей сильной проникающей способности. Вскоре он выяснил, что свойством лучеиспускания обладает и сам уран. Самым замечательным свойством урановых лучей является то, что они выделяются самопроизвольно, без всякого воздействия со стороны человека. Загадочные урановые лучи привлекли внимание молодого польского химика Марии Кюри-Складовской, работавшей в Париже в лаборатории Беккереля. И в 1898 году Мария вместе со своим супругом Пьером Кюри после долгих опытов выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в   гораздо большей степени, чем уран и торий. Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента - полоний и радий, а Мария Кюри, кроме того, обнаруживает (независимо от немецкого физика Г. Шмидта) свойство самопроизвольного испускания невидимых лучей у тория. Это явление стали называть радиоактивностью. Радиоактивность происходит от латинского слова «радиус», означающего луч . Супруги Кюри пришли к выводу, что радиоактивность представляет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных элементов.

Современная формулировка радиоактивности звучит следующим образом: радиоактивность процесс самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающийся испусканием элементарных частиц или ядер .

Здесь следует отметить, что среди элементов, содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все с порядковыми номерами более 83, т. е. расположенными в таблице Менделеева после висмута.

За 10 лет совместной работы Мария и Пьер Кюри сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки – в плохо оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств. Пьер установил самопроизвольное выделение тепла солями радия. Этот препарат радия исследователи получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им потребовалось 45 месяцев напряженного туда и более 10000 химических операций освобождения и кристаллизации. В 1903 году за открытие в области радиоактивности супругам Кюри и А. Беккерелю была присуждена Нобелевская премия по физике.   Всего за работы, связанные с исследованием и применением радиоактивности, было присуждено более 10 Нобелевских премий по физике и химии (А. Беккерелю, П. и М. Кюри, Э. Ферми, Э. Резерфорду, Ф. и И. Жолио-Кюри, Д. Хэвиши, О. Гану, Э. Макмиланн и Г. Сиборгу, У. Либби и др. ). В честь супругов Кюри получил свое название искусственно полученный трансурановый элемент с порядковым номером 96 – кюрий.

В 1898 году английский ученый Э. Резерфорд приступил к изучению явления радиоактивности. В 1903 году Э. Резерфорд доказывает ошибочность предположения английского физика Д. Томсона о его теории строении атома и в 1908- 1911 г. г. проводит опыты по рассеянию альфа-частиц (ядер гелия) металлической фольгой. Альфа – частица проходила сквозь тонкую фольгу (толщиной 1 мкм) и, попадая на экран из сернистого цинка, порождала вспышку, хорошо наблюдаемую в микроскоп. Опыты по рассеянию альфа – частиц убедительно показали, что почти вся масса атома сосредоточена в очень малом объеме – атомном ядре, диаметр которого примерно в 100000 раз меньше диаметра атома. Большинство альфа – частиц пролетает мимо массивного ядра, не задевая его, но изредка происходит столкновение альфа – частицы с ядром и тогда она может отскочить назад.

Рис 1. Схема опыта Резерфорда по рассеянию альфа-частиц

Таким образом, первым его фундаментальным открытием в этой области было обнаружение неоднородности излучения, испускаемого ураном. Так в науку о радиоактивности впервые вошло понятие об альфа – и бета – лучах. Он также предложил и названия: альфа – распад и альфа – частица. На долгие годы альфа – частицы стали для Э. Резерфорда незаменимым инструментом исследований атомных ядер. В 1903 году он открывает новый радиоактивный элемент – эманацию тория. В 1901-1903 годах он совместно с английским ученым Ф. Содди проводит исследования, которые привели к открытию естественного превращения элементов (например, радия в радон) и разработке теории радиоактивного распада атомов.

Таким образом, в начале 20 века ученым были известны все три типа радиоактивных лучей, которые по-разному отклоняются в магнитном поле:

• лучи первого типа отклоняются так же, как поток положительно заряженных частиц; их назвали α- лучами;

• лучи второго типа отклоняются в магнитном поле так же, как поток отрицательно заряженных частиц (в противоположную сторону), их назвали β- лучами;

• лучи третьего типа, которые не отклоняются магнитным полем, назвали γ- излучением;

Энергетические спектры α-частиц и γ-квантов, излучаемых радиоактивными ядрами, прерывистые («дискретные»), а спектр β-частиц — непрерывный.

Распад, сопровождающийся испусканием альфа-частиц, назвали альфа-распадом; распад, сопровождающийся испусканием бета-частиц, был назван бета-распадом (в настоящее время известно, что существуют типы бета-распада без испускания бета-частиц, однако бета-распад всегда сопровождается испусканием нейтрино или антинейтрино). Термин «гамма-распад» применяется редко; испускание ядром гамма – квантов называют обычно изомерным переходом. Гамма-излучение часто сопровождает другие типы распада.

В настоящее время, кроме альфа-, бета – и гамма – распадов, обнаружены распады с эмиссией нейтрона, протона (а также двух протонов), кластерная радиоактивность, спонтанное деление. Электронный захват, позитронный распад (или β+ - распад), а также двойной бета-распад (и его виды) обычно считаются различными типами бета-распада .

I. 2 Влияние радиации на здоровье человека

За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения, как отдельных людей, так и населения Земли в целом. Но человек никогда не задумывается, к чему может привести даже малейшая доза облучения радиоактивными веществами. Радиация по самой своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения могут “запустить” не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к раку, к генетическим повреждениям и привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. 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 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, проявляются лишь в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению . Наиболее чувствительны к радиации - дети. Относительно небольшие дозы при облучении хрящевой ткани могут замедлить или вовсе остановить у них рост костей, что приводит к аномалиям развития скелета. Чем меньше возраст ребенка, тем сильнее подавляется рост костей. Кости и мозг взрослого человека способны выдерживать гораздо большие дозы .

Особо хотелось бы отметить радиоактивное излучение, которое производит компьютер. Это излучение поражает не только глаза, но и нервную систему человека, способствует развитию рака головного мозга, развитию утомляемости и мигрени.

Радиация способна оказывать негативное влияние на окружающую среду. Радиоактивные вещества способные привести к заражению растений, их плодов и почвы, а потом вследствие использования в пище зараженных продуктов заражение человека.

I. 3 Источники радиоактивного загрязнения

Бернард Небел выделяет несколько источников загрязнения природных сред на территории Российской Федерации:

• выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле-мае 1986г. ;

• выбросы радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности;

• выбросы в атмосферу и сбросами в водные системы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации;

• твердые радиоактивные отходы и радиоактивные источники .

Для Кировской области превалирующим фактором радиоактивного загрязнения является естественная радиоактивность. Естественная радиоактивность существует миллиарды лет, она присутствует буквально повсюду. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Любой человек слегка радиоактивен: в тканях человеческого тела одним из главных источников природной радиации являются калий-40 и рубидий-87, причем не существует способа от них избавиться.

На основании данных «Экологического атласа Кировской области» источниками естественной радиации служат:

✓ уголь, подобно большинству других природных материалов, содержит радионуклиды. Радионуклиды, извлеченные вместе с углем из недр земли, после сжигания попадают в окружающую среду, где могут служить источником облучения людей. Из печек и каминов всего мира вылетает в атмосферу зольной пыли, возможно, не меньше, чем из труб электростанций. Кроме того, в отличие от большинства электростанций жилые дома имеют относительно невысокие трубы и расположены обычно в центре населенных пунктов, поэтому гораздо большая часть загрязнений попадает непосредственно на людей;

✓ термальные водоемы. Некоторые предприятия Кировской области эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды для производства электроэнергии и отопления домов. Радиоактивное загрязнение территории области аварийными выбросами Чернобыльской АЭС было незначительным, и к 1987 году показатели суммарной радиоактивности снизились до обычных пределов. Также на территории Кировской области существует Кирово-Чепецкий химический комбинат .

Галина Васильева в своей статье утверждает, что дозовая нагрузка для людей от природных источников радиации составляет две трети от всего облучения. Остальное зависит в основном от рентгенологических процедур. В нашей области соотношение вклада различных источников в дозовую нагрузку выглядит так: 28 процентов – космическое и земное (кроме радона) излучение, 37 – радон, 35 процентов – рентгенодиагностические исследования .

В докладе о «Состоянии окружающей среды Кировской области» делается предположение, что существенный вклад в облучение человека вносит радон и продукты его полураспада. Основным источником этого радиоактивного инертного газа является земная кора. Проникая через трещины и щели в фундаменте, полу и стенах, радон задерживается в помещениях. Другой источник радонов помещении - это сами строительные материалы (бетон, кирпич и т. д. ), содержащие естественные радионуклиды, которые являются 7 источником радона. Радон может поступать в дома также с водой (особенно если она подается из артезианских скважин), при сжигании природного газа. Сравнить излучения источников радона поможет следующая диаграмма .

На основании изученных литературных источников можно сделать следующие выводы:

1. Радиоактивность- это явление самопроизвольного превращения атомных ядер с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц.

2. Радиация вредна для жизни человека. Малые дозы облучения могут способствовать развитию опухолевых новообразований, генетических повреждений, сердечно-сосудистых заболеваний. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной быстрой гибели организма.

3. Основным источником радиоактивного загрязнения Кировской области и России в целом служит естественная радиация и радон.

Радиоактивность вокруг нас

II. 1 Уровень гамма-фона в Уржумском районе

В этой главе раскрываются задачи, организация и содержание исследования.

За основу работы были взяты данные ЦКМС Кировской области, Центра гигиены и эпидемиологии в Кировской области в Уржумском районе.

Цель: определить уровень гамма – фона в Уржумском районе.

Задачи:

1. выявить причины, способствующие повышению уровня гамма – фона;

2. определить меры борьбы с радиацией на местном уровне.

Уржумский район находится на территории Кировской области. По данным Центра по гидрометеорологии и мониторинга окружающей Среды (ЦГМС), гамма-фон на территории области в 1999 г. был в пределах естественного. Его среднее значение в зависимости от времени года: 5 – 7 микрорентген в час. В разрезе районов области показатели колеблются от 3 до 10 мкР/ час. , наиболее высокие средние значения отмечались в г. Нолинске и пос. Кильмезь. Максимальные по области значения (18 мкр/час) зарегистрированы в пос. Кильмезь, пос. Нагорске .

Уржумский район является соседним с такими районами как Нолинский и Кильмезский , в которых по данным ЦГМС гамма-фон превышает средне-областные показатели.

Рис. 3 Карта Кировской области

Для исследования использовались данные о измерениях ФГУЗа «Центра гигиены и эпидемиологии в Кировской области в Уржумском районе». И на основании этих измерений были построены графики , из которых видно, что уровень гамма-фона на территории Уржумского района постепенно повышается . Для сравнения были построены графики уровня гамма-фона соседних районов: Лебяжского и Нолинского .

Рис. 4 Средний показатель гамма-фона в мкр/час в Уржумском районе

Рис. 5 Показатели гамма – фона в районах Кировской области

Как видно из представленного графика, гамма-фон в Уржумском районе выше средних показателей соседнего Лебяжского района, но ниже, чем в Нолинском районе. Что же оказывает влияние на постепенное повышение гамма-фона? Прежде всего:

1. По территории Уржумского района протекает река Вятка, она пересекает почти всю область с севера на юг. На территории области имеются промышленные предприятия: металлургический комбинат в г. Омутнинске, химический комбинат в г. Кирово-Чепецке, поэтому можно предположить, что идет загрязнение реки промышленными отходами этих предприятий.

2. По реке доставляют каменный уголь в южные районы области.

3. В Уржумском районе преобладают постройки из кирпича и камня. Поэтому здания и жилые дома также способны испускать радиоактивные вещества. Тогда как в Лебяжском районе преобладают здания из природных экологически чистых материалов.

3. Территория Уржумского района подвергается интенсивной газификации, которая тоже оказывает немалое влияние на увеличение радиоактивного фона.

II. 2 Меры борьбы с радиацией на местном уровне

В нашем районе радиоактивный фон не доходит до критических отметок, поэтому меры защиты будут не столь масштабными.

1. Самая главная задача-это строительство новых очистных сооружений на предприятиях, заводах и фабриках, которые выпускают продукцию, содержащую радиоактивные вещества.

2. Озеленение территорий, обозначенных как радиационно-опасные. Зеленые растения способны поглощать тяжелые металлы, испускающие радиацию.

3. Создание станций, фильтрующих воду из реки Вятка.

4. Использовать экологически чистые продукты питания.

Таким образом, в ходе исследования был определён уровень гамма – фона в Уржумском районе, выявлены причины, которые способствуют его повышению и предложены меры борьбы с радиацией на местном уровне.

Заключение

В данной работе мы рассмотрели понятие радиоактивности и её источники.

Затем, в практической части убедились в том, что на территории Уржумского района наблюдается повышение гамма-фона.

Проанализировав полученные результаты можно сделать вывод:

1. основными источниками радиоактивного загрязнения для Кировской области и страны в целом служит естественная радиация и радон;

2. с помощью измерений доказали, что гамма-фон на территории Уржумского района выше среднего показателя для Кировской области и он постепенно повышается;

3. выявлены факторы, влияющие на повышение гамма-фона в Кировской области;

4. предложены мероприятия, которые способствуют снижению радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Дальнейшие перспективы исследования мы видим в следующем:

1. проверить данное исследование на территории Лопьяльского сельского поселения;

2. выдвинуть и проверить новые источники, влияющие на повышение уровня гамма-фона;

3. продолжить более глубокое исследование о влиянии уровня гамма-фона на здоровье человека;

4. меры защиты от повышения уровня радиации могут быть пополнены новыми предложениями.