Министерство сельского хозяйства Российской
Федерации
Департамент научно-технологической
политики и образования
ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный
аграрный университет»
Институт прикладной биотехнологии и
ветеринарной медицины
Кафедра «технологии переработки
и
хранения продуктов животноводства»
Реферат на тему:
«Радионуклиды: источники и пути поступления
в организм»
Выполнил: студент группы
ВСЭ-41
Долгих И.Л.
Проверил: к.с-х.н., доцент
Юдахина М.А.
Красноярск 2014
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Среди вопросов, представляющих
научный интерес, немногие приковывают
к себе столь постоянное внимание общественности
и вызывают так много споров, как вопрос
о действии радиации на человека и окружающую
среду. В промышленно развитых странах
не проходит и недели без какой-нибудь
демонстрации общественности по этому
поводу. Такая же ситуация довольно скоро
может возникнуть и в развивающихся странах,
которые создают свою атомную энергетику;
есть все основания утверждать, что дебаты
по поводу радиации и ее воздействия вряд
ли утихнут в ближайшем будущем.
К сожалению, достоверная научная
информация по этому вопросу очень часто
не доходит до населения, которое пользуется
поэтому всевозможными слухами. Слишком
часто аргументация противников атомной
энергетики опирается исключительно на
чувства и эмоции, столь же часто выступления
сторонников ее развития сводятся к мало
обоснованным успокоительным заверениям.
Научный комитет ООН по действию
атомной радиации собирает всю доступную
информацию об источниках радиации и ее
воздействии на человека и окружающую
среду и анализирует ее. Он изучает широкий
спектр естественных и созданных искусственно
источников радиации, и его выводы могут
удивить даже тех, кто внимательно следит
за ходом публичных выступлений на эту
тему.
Радиация действительно смертельно
опасна. При больших дозах она вызывает
серьезнейшие поражения тканей, а при
малых может вызвать рак и индуцировать
генетические дефекты, которые, возможно,
проявятся у детей и внуков человека, подвергшегося
облучению, или у его более отдаленных
потомков.
Но для основной массы населения
самые опасные источники радиации - это
вовсе не те, о которых больше всего говорят.
Наибольшую дозу человек получает от естественных
источников радиации. Радиация, связанная
с развитием атомной энергетики, составляет
лишь малую долю радиации, порождаемой
деятельностью человека; значительно
большие дозы мы получаем от других, вызывающих
гораздо меньше нареканий, форм этой деятельности,
например, от применения рентгеновских
лучей в медицине. Кроме того, такие формы
повседневной деятельности, как сжигание
угля и использование воздушного транспорта,
в особенности же постоянное пребывание
в хорошо герметизированных помещениях,
могут привести к значительному увеличению
уровня облучения за счет естественной
радиации. Наибольшие резервы уменьшения
облучения населения заключены именно
в таких “бесспорных” формах деятельности
человека.
Данная курсовая работа не претендует
на то, чтобы дать ответ на все вопросы,
хотя об источниках радиации, ее действии
на человека и опасности для населения
известно больше, чем практически о любом
другом факторе, сопряженном с вредными
воздействиями. Но в ней сделана попытка
подытожить все то достоверное, что известно
о действии радиации на человека и окружающую
среду.
- РАДИОАКТИВНОСТЬ И ИОНИЗИРУЮЩИЕ
ИЗЛУЧЕНИЯ
Все химические элементы состоят
из атомов. Большинство атомов стабильно,
что означает, что они неизменны. Но некоторые
из самых тяжелых атомов распадаются и
превращаются в другие. Такой распад называется
“радиоактивностью”.
Радиоактивность - отнюдь не
новое явление; новизна состоит лишь в
том, как люди пытались ее использовать.
И радиоактивность, и сопутствующие ей
ионизирующие излучения существовали
задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали
в космосе до возникновения самой Земли.
Ионизирующее излучение сопровождало
и Большой взрыв, с которого, как мы сейчас
полагаем, началось существование нашей
Вселенной около двадцати миллиардов
лет назад. С того времени радиация постоянно
наполняет космическое производство.
Радиоактивные материалы вошли в состав
Земли с самого ее рождения. Даже человек
слегка радиоактивен, так как во всякой
живой ткани присутствуют в следовых количествах
радиоактивные вещества. Но с момента
открытия этого универсального фундаментального
явления не прошло еще и ста лет.
Каждый радиоактивный элемент
при распаде испускает определенные лучи
с какой-то частотой. Эту частоту невозможно
ни ускорить, ни замедлить никаким способом.
Некоторые элементы распадаются быстро,
другие медленно, но в любом случае это
явление не подвластно человеку.
В ядре присутствуют частицы,
называемые нейтронами, поскольку они
электрически нейтрален. Ядра атомов одного
и того же элемента всегда содержат одно
и то же число протонов, но число нейтронов
в них может быть разным. Атомы, имеющие
ядра с одинаковым числом протонов, но
различающиеся по числу нейтронов, относятся
к разным разновидностям одного и того
же химического элемента, называемым изотопами
данного элемента. Ядра всех изотопов
химических элементов образуют группу
нуклидов.
Некоторые нуклиды стабильны,
т.е. в отсутствие внешнего воздействия
никогда не претерпевают никаких превращений.
Большинство же нуклидов нестабильны,
они все время превращаются в другие нуклиды.
В качестве примера возьмем атом урана-238,
в ядре которого протоны и нейтроны едва
удерживаются вместе силами сцепления.
Время от времени из него вырывается компактная
группа из четырех частиц: двух протонов
и двух нейтронов (альфа-частица). Уран-238
превращается в торий-234, в ядре которого
содержатся 90 протонов и 144 нейтрона. Но
торий-234 также нестабилен. Его превращение
происходит, однако, не так, как в предыдущем
случае: один из его нейтронов превращается
в протон, и торий-234 превращается в протактиний-234,
в ядре которого содержатся 91 протон и
143 нейтрона. Эта метаморфоза, произошедшая
в ядре, сказывается и на движущихся по
орбитам электронах: один из них становится
неспаренным и вылетает из атома. Протактиний
очень нестабилен, и ему требуется совсем
немного времени на превращение . Далее
следуют иные превращения, сопровождаемые
излучениями, и вся эта цепочка в конце
концов оканчивается стабильным нуклидом
свинца. Существует много таких цепочек
самопроизвольных превращений (распадов)
разных нуклидов по разным схемам превращений
и их комбинациям.
При каждом таком акте распада
высвобождается энергия, которая и передается
дальше в виде излучения. Можно сказать,
что испускаемые ядром частицы, состоящей
из двух протонов и двух нейтронов, - это
альфа-излучение; испускание электрона,
как в случае распада тория-234, - это бета-излучение.
Часто нестабильный нуклид оказывается
настолько возбужденным, что испускание
частицы не приводит к полному снятию
возбуждения; тогда он выбрасывает порцию
чистой энергии, называемую гамма-излучением
(гамма-квантом). Как и в случае рентгеновских
лучей (во многом подобных гамма-излучению),
при этом не происходит испускания каких-либо
частиц.
Весь процесс самопроизвольного
распада нестабильного нуклида называется
радиоактивным распадом, а сам такой нуклид - радионуклидом.
Но хотя все радионуклиды нестабильны,
одни из них более нестабильны, чем другие.
Например, протактиний-234 распадается
почти моментально, а уран-238 - очень медленно.
Половина всех атомов протактиния в каком-либо
радиоактивном источнике распадается
за время, чуть большее минуты, в то же
время половина всех атомов урана-238 превратится
в торий-234 только за четыре с половиной
миллиарда лет.
- ИСТОЧНИКИ И ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ
РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Образующиеся при делении радионуклиды
проникают в организм человека двумя путями:
- внешнее облучение - через воздействие на кожу радиоактивных веществ, находящихся в воздухе и на поверхности земли;
- внутренне облучение - через вдыхание загрязненного воздуха, употребление в пищу загрязненных продуктов.
- Радиационный фон Земли складывается
из естественных и искусственных радионуклидов.
Естественная радиация
Основную часть облучения население
земного шара получает от естественных
источников радиации (рис.1). Большинство
из них таковы, что избежать облучения
от них совершенно невозможно. На протяжении
всей истории существования Земли разные
виды излучения падают на поверхность
Земли из космоса и поступают от радиоактивных
веществ, находящихся в земной коре, естественная
радиоактивность присутствует в пище
и воздухе. Каждый человек в большей или
меньшей степени подвергается воздействию
естественного излучения, и для большей
части населения это излучение является
источником облучения.
Облучению от естественных
источников радиации подвергается любой
житель Земли, однако одни из них получают
большие дозы, чем другие. Это зависит,
в частности, от того, где они живут.
Нормальным для проживания
человека считается уровень гамма-фона
в 20 микрорентген в час. Но это весьма условно,
потому что в принципе нормировать естественное
излучение нельзя. Оно зависит от конкретной
местности, ее рельефа: в горах, например,
выше, чем на равнине. В некоторых местах
земного шара, там , где залегают особенно
радиоактивные породы, уровень радиации
оказывается значительно выше среднего.
Но многие люди живут там, где привыкли,
и ничего с ними не случается. Горцы, к
примеру, живут в условиях, где уровень
естественной радиации в два-три раза
выше среднего, а долгожителей среди них
больше.
Десятки тысяч людей на Крайнем
Севере питаются в основном мясом северного
оленя (карибу), в котором присутствуют
в довольно высокой концентрации нуклиды
свинца-210 и полония-210. Эти изотопы попадают
в организм оленей зимой, когда они питаются
лишайниками, в которых накапливаются
оба изотопа. Дозы внутреннего облучения
человека от полония-210 в этом случае могут
в 35 раз превышать средний уровень. А в
другом полушарии люди, живущие в Западной
Австралии в местах с повышенной концентрацией
урана, получают дозы облучения, в 75 раз
превосходящие средний уровень, поскольку
едят мясо и требуху овец и кенгуру.
Вышеупомянутые нуклиды в большой
степени концентрируются в рыбе и моллюсках,
поэтому люди, потребляющие много рыбы
и других даров моря, могут получить относительно
высокие дозы облучения
Доза облучения зависит также
от образа жизни людей. Естественный радиационный
фон постоянно меняется вследствие неугомонной
деятельности человека, распространения
технологий переработки природных продуктов,
содержащих радионуклиды
Использование газа для приготовления
пищи, открытых угольных жаровень - это
увеличивает уровень облучения за счет
естественных источников радиации.
Некоторые строительные материалы
также имеют определенную радиоактивность,
например, известняк, песчаник - до 100мкЗв/год,
бетон - 100-200, естественный камень, производственный
гипс - 200-400, шлаковый камень, гранит - 400-2000.
Использование в качестве строительных
материалов гранита и бетона безусловно
влияет на дозовую нагрузку человека.
В последнее время становится
актуальной проблема радона. Радон образуется
при естественном радиоактивном распаде
радия практически повсюду, в том числе
и в грунтовых породах под зданиями, в
подземных питьевых водах. Радон выделяется
и из строительных материалов, применяемых
в промышленном и гражданском строительстве.
Поскольку радон является тяжелым газом,
концентрация его в бытовых помещениях
первого этажа и подвальных всегда выше.
Земные источники радиации
в сумме ответственны за большую часть
облучения, которому подвергается человек
за счет естественной радиации. В среднем
они обеспечивают более 5/6 годовой эффективной
эквивалентной дозы, получаемой населением,
в основном вследствие внутреннего облучения.
Остальную часть вносят космические лучи,
главным образом путем внешнего облучения.
Потоки различных частиц приходят
к нам из космического пространства. Космическое
излучение подразделяется на первичное
и вторичное.
Первичное происходит в виде
вспышек на Солнце, обладает относительно
низкой энергией, поэтому не приводит
к существенному увеличению дозы внешнего
излучения на поверхности земли. Оно почти
полностью исчезает на высоте 20 км.
Население Земли практически
подвергается воздействию вторичного
космического излучения в результате
образования космогенных радионуклидов.
Они возникают при взаимодействии частиц
вторичного космического излучения с
ядрами различных атомов, присутствующих
в атмосфере.
Прежде чем попасть в организм
человека, радиоактивные вещества проходят
по сложным маршрутам в окружающей среде,
и это приходится учитывать при оценке
доз облучения, полученных от какого-либо
источника.
Искусственная радиация
Искусственные радионуклиды
образуются в результате человеческой
деятельности.
Испытание ядерного оружия - один из самых
опасных источниковрадиоактивного загрязнения
окружающей среды
При испытании ядерного оружия
в атмосфере радиоактивные вещества попадают
в верхние слои атмосферы, из которых они
медленно переносятся в нижние слои атмосферы
и затем на землю. С момента принятия договора
об ограничении испытаний ядерного оружия
в 1963 г. в атмосфере было проведено лишь
несколько испытаний, причем последнее
состоялось в 1980 г. в государстве, не подписавшем
этот договор. Концентрация радионуклидов,
образовавшихся при испытании ядерного
оружия, в воздухе, дождевой воде и пище
заметно уменьшилась по сравнению с максимальными
значениями в начале 60-х годов и в настоящее
время находится на самых низких уровнях,
зарегистрированных в течение всех измерений,
выполняемых с 1953 г.
Подобно плутонию-239, около 3
т. которого выпало на землю в виде осадков
в результате испытаний ядерного оружия,
при ядерном взрыве образуется большое
количество других различных радионуклидов.
Наибольший интерес представляют радионуклиды,
создающие большую дозу облучения, такие,
как углерод-14, стронций-90 и цезий-137.
Эти радионуклиды переносятся
по пищевым цепочкам в пищу человека и,
таким образом, приводят к дозе внутреннего
облучения, обусловленной в настоящее
время главным образом углеродом-14. Отложения
радионуклидов, испускающих гамма-излучение,
приводят к внешнему облучению.
Авария реактора в Чернобыле.
26 апреля 1986 г. резкое перенапряжение
мощности в реакторе на Чернобыльской
атомной электростанции (Украина) вызвало
взрыв, в результате которого
в течение десяти дней в
атмосферу было выброшено значительное
количество радионуклидов.
Попав в воздух, они распространились
по всей Европе достигли 2 мая Великобритании,
где сильный дождь в Северном Уэльсе, Кэмбрии
и Юго-Восточной Шотландии привел к повышенным
отложениям радионуклидов в этих районах.