Міністерство освіти та науки України
Запорізький національний університет
Індивідуальна робота з фізики
на тему: «Дія радіації на живі організми: норми, дози, захист, проблеми»
Виконала: студентка групи 8216-2
Ільєнко Уляна
Перевірила: Ткаченко Світлана Петрівна
Запоріжжя
2009 рік
Зміст
Радіочутливість живих систем та її модифікація. Дози радіації4
Дія дози опромінювання на людину. 7
Проблеми: вплив періоду напіврозпаду радіоактивних речовин на наслідки опромінення людини. 12
Дія радіації на живі організми
Радіація — виділення елементарних частинок чи електромагнітної енергії атомними ядрами під час їх поділу. Нині широко використовують термін йонізуюче випромінювання, під яким розуміють промені різних типів і походження, які в результаті проходження крізь речовину йонізують атоми і молекули. Так, йонізація може бути спричинена електромагнітними коливаннями (рентгенівським, синхротронним, гамма-випромінюванням) та частинками (електронами, позитронами, протонами, альфа-частинками, π-мезо-нами, прискореними ядрами, нейтронами). Найважливішим для людини і в той же час небезпечним є α -, β -і γ -випромінювання.
α -промені — це потік позитивно заряджених ядер Гелію. Вони мають найкоротший радіус дії (кілька сантиметрів у повітрі і 0,1 мм у живій тканині). Небезпечні тільки під час прямого контакту зі шкірою чи слизовими оболонками, але мають надзвичайну руйнівну силу, спричинюють сильні опіки.
β -промені складаються з негативно заряджених електронів, що рухаються з величезною швидкістю. В повітрі вони поширюються на кілька метрів, у живій тканині — на кілька міліметрів.
γ-промені мають електромагнітну природу і становлять найнебезпечніше явище. Діють на відстані сотень метрів.
Всі живі організми мають власну радіочутливість - здатність реагувати у відповідь на подразнення, що викликане поглинутою енергією іонізуючого випромінення. Радіочутливість частіше всього оцінюється за смертельною дією радіації. Різні біологічні об’єкти мають різний рівень радіочутливості. Наприклад, деякі найпростіші організми, бактерії, віруси здатні переносити величезні дози радіації 1000-10000 Гр (10000-1000000 Р) і при цьому зберігати свою життєдіяльність. У ссавців стійкість до іонізуючих випромінювань набагато менша. Аналіз нещасних випадків показує, що абсолютна смертельна доза для людини, це 600+/-100 Р, а безпосередні (найближчі) ефекти опромінення не розвиваються при дозах менших 100 Р короткочасового опромінення.
Взагалі чутливість клітини до опромінення залежить від швидкості процесів обміну, що відбуваються у них, кількості внутрішньоклітинних структур та інтенсивності поділу клітин.
Складність та різноманітність процесів, що мають місце між початковим поглинанням радіаційної енергії та кінцевим проявом біологічного ушкодження, обумовлюють можливість багаточисельних модифікацій. Різні фізичні, хімічні та біологічні фактори можуть модифікувати число радіаційних ушкоджень.
До людського організму радіоактивні речовини потрапляють при диханні, заковтуванні, а також через пошкоджений шкіряний порив. Внутрішнє опромінення набагато небезпечніше, ніж зовнішнє, ю в цьому випадку збільшується період впливу радіоактивної речовини, зростає доза опромінення (відстань між речовиною і тканиною, яка іонізується, практично відсутня), виникає сприятлива можливість вибіркового розподілу іонізуючих речовин у тих органах, в яких вони найбільш схильні накопичуватись, виключається можливість застосування засобів захисту (екранів, віддалення від джерела або скорочення часу контакту з речовиною).
Із трьох шляхів надходження радіонуклідів до організму людини до найбільш небезпечного відносять вдихання забрудненого повітря. Пов'язано це з тим, що людина пропускає за робочий день через органи дихання близько 20 м3 повітря і тим, що у даному випадку радіоактивна речовина виключно швидко засвоюється.
Пилові частинки, потрапляючи через дихальні шляхи, осідають І альвеолах легенів і трахеобронхіальній області (до 90%), а також через рот і носоглотку потрапляють у травний тракт.
У кишково-шлунковому тракті в залежності від природи ізотопу а хімічної форми з'єднання величина коефіцієнта всмоктування речовини змінюється від часток відсотка (для нерозчинних з'єднань -Ru, Zr, Nb до десятків і навіть 100%, розчинні з'єднання - Ra, Ba, Cs).
Надходження через непошкоджену шкіру у 200-300 разів нижчі, між через травний тракт.
За здатністю розподілятись в організмі людини радіонукліди поділяються на три групи:
- накопичуються в скелеті - Sr-90, Ra-226, Th-228, U-238, ^u-239 (Стронцій, Кальцій, Барій, Радій);
- накопичуються в кровотворних органах і лімфатичній системі - Fu-198,Po-210 (Ніобій, Рутеній);
- рівномірно розподіляються в усіх органах і тканинах - Н-3, М4, Zn-95, Nb-95, Ru-103, Cs-137 (Тритій, Карбон, Ферум, Полоній).
Доза опромінення є кількісною оцінкою йонізації. Визначається кількістю енергії радіації, поглинутої одиницею маси
тіла. Одиницею виміру є грей. Користуються також поняттям ефективна еквівалентна доза (Зв), або біологічний еквівалент радіації (Бер).
Одиниці вимірювання йонізуючого випромінювання
| Фізичні величини | У системі СІ | Позасистемні | Співвідношення |
| Активність, С | Бк(беккерель) | Кі (кюрі) | ІБк — 1 розпад за 1с = 2,7. 10 -111Кі; 1Кі = 3,7 . 1010Бк |
| Поглинута доза, Д | Гр (грей) | Рад (рад) | Ірад= 1 Дж/кг; 1рад = 10-2 Гр = = 100 ерг/г |
| Еквівалентна доза, Н | Зв (зіверт) | Бер (бер) | ІБер = 10-2Зв = 10-2 Гр = 1 рад |
| Експозиційна доза,X | Кл/кг (кулон на кілограм) | Р(рентген) | ІКл/кг = 3,77 10-3Р;1Р = 0,01Гр |
Види організмів та смертельні дози радіації
| Види організмів | Доза опромінення | Види організмів | Доза опромінення |
| Віруси | 62 - 4600 | Молюски | 120 - 200 |
| Бактерії | 17 - 3500 | Рептилії | 15 - 500 |
| Найпростіші | 100 - 3500 | Риби | 6 - 55 |
| Водорості, лишайники | 300 - 17000 | Птахи | 6 - 14 |
| Покритонасінні | 10 - 1500 | Гризуни | 8 - 15 |
| Голонасінні | 4 - 150 | Велика рогата худоба | 1, 5 - 2,7 |
| Комахи | 580 - 2000 | Людина | 2,5 - 3,0 |
Люди можуть отримати однократні (гострі) і хронічні опромінювання. Гостре опромінення виникає внаслідок короткочасного впливу іонізуючого випромінювання. При цьому шкідливі наслідки не виявляються при дозах до 100 Р. Хронічне опромінювання може бути розтягнуте на десятки років, і сумарна величина його може досягти 1000 Р. Справа в тому, що відновлювальні процеси у живих тканинах мають високу інтенсивність, завдяки чому організм здатний протистояти багатократному опроміненню, сумарна доза якого при однократному впливі була б смертельною. Кращі відновлювальні властивості у молодих організмів, але ж вони найбільш вразливі.
Якщо брати на увагу Чорнобильську катастрофу, то в даний час форма та рівні радіаційного впливу в Чорнобильській зоні такі, що вони найчастіше не викликають видимих «потворних» або патологічних ефектів (такі ефекти взагалі рідкість та зникають раніше, ніж їх може помітити дослідник). Більшість же наслідків виявляється тільки під час використання складних сучасних методів біологічних досліджень (підвищений рівень мутагенезу, зміна генетичних структур популяцій, цитогенетичні ефекти й ін.). Як правило, вони не представляють «небезпеки» для популяції організмів у цілому, але можуть бути причиною зниження життєздатності або навіть загибелі окремих особин. Тому навіть в умовах найбільш забруднених ділянок Чорнобильської зони існують і розвиваються цілком життєздатні співтовариства організмів, навіть створюється видимість їх «процвітання».
| Доза опромінення, бер | Тип опромінення | Пошкодження | |
| тотальне | локальне | ||
| Не більше 25 | все тіло | Не виявляється клінічних симптомів | |
| 50 | все тіло | Тимчасове зниження кількості лімфоцитів | |
| 100 | все тіло | Нудота, блювання, в'ялість у всьому тілі і значне зниження лімфоцитів | |
| 150 | все тіло | Смертність - 5%; "похмілля" від опромінення-505 (стан схожий на похмілля від алкогольного сп'яніння). | |
| 200 | все тіло | Зниження кількості лейкоцитів на тривалий час. | |
| 350 | все тіло | Смертність - 505 за 30 діб. | |
| 600 | все тіло | Смертність-90% за 14 діб. | |
| не менше 700 | все тіло | Смертність-100%. | |
| 300-500 | шкіра | Випадання волосся і почервоніння шкіри. | |
| 300-500 | гонади | Безпліддя на все життя. | |
Подаючи першу медичну допомогу в осередках ядерного ураження, слід вживати заходи, які забезпечать врятування життя людей. Потрібно зменшити дію зовнішнього γ-випромінювання, для чого всіх направляють у захисні споруди. Потім здійснюють часткову санітарну обробку та дезактивацію одягу-1 взуття. Ця обробка передбачає обмивання чистою водою або обтирання вологими тампонами і губками відкритих частин тіла. Потерпілим промивають очі і дають прополоскати рот. Одяг дезактивують з урахуванням напрямку вітру, при цьому дихальні шляхи людей повинні бути захищені респіратором, ватно-марлевою пов'язкою чи рушником.