ТЕМА 6 РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

ТЕМА 6. РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

НЕМНОГО ИЗ ИСТОРИИ… q 1567 г. Книга Парацельса «Uber die Bergsucht und andere Bergkrankeiten» , «Шнеебергская легочная болезнь» . q 1895 год - открытие немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном невидимых глазом лучей. q 1896 год - французский ученый Анри Беккерель исследует уран, обнаруживая вызываемое им излучение. q 1898 год - Мария Кюри-Складовская и ее муж Пьер Кюри открывают превращение урана в другие радиоактивные элементы (полоний и радий). q 6 и 9 августа 1945 года - атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки в Японии. q июнь 1954 года в Советском Союзе была запущена первая в мире атомная электростанция. q В 1957 году спущен на воду первый в мире атомный ледокол «Ленин» . q 1986 год - Чернобыльская катастрофа; 2011 год - «Фукусима 1» , Япония.

1. ПОНЯТИЕ О РАДИОАКТИВНОСТИ • Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер химических элементов (урана, тория, радия), сопровождающееся изменением их физических и химических свойств и испусканием радиоактивных излучений • В Периодической системе Д. И. Менделеева ядра всех элементов с порядковым номером больше 82 радиоактивны.

2. ПОНЯТИЕ ОБ ИОНИЗИРУЮЩЕМ ИЗЛУЧЕНИИ • Ионизирующее излучение – любое излучение, за исключением видимого света и ультрафиолетового излучения, взаимодействие которого со средой приводит к ее ионизации, т. е. образованию зарядов обоих знаков. • По физическому состоянию различают два вида ионизирующего излучения: корпускулярное и фотонное.

• Корпускулярное излучение - поток элементарных частиц, обладающих определенной энергией и массой покоя, отличной от нуля. 1. α-излучение – поток положительно заряженных частиц (ядер атомов гелия), движущихся со скоростью около 20000 км/с. Обладает незначительной проникающей способностью – может быть полностью задержано листом плотной бумаги, одеждой, слоем резины хирургических перчаток и эпидермисом кожи. Однако обладает большой ионизирующей способностью. Опасно при внутреннем облучении. 2. β-излучение возникает при радиоактивном распаде ядер или нестабильных частиц или при взаимодействии фотонов с веществом. Бета-частица (-β) высокоэнергетический электрон (-1 е). Скорость полета бета-частицы близка к скорости света и составляет 200270 тыс. км/с. Обладает большой проникающей и ионизирующей способностью. β-излучение опасно не

• Фотонное ионизирующее излучение - поток квантов с определенной длиной волны и энергией, распространяющихся прямолинейно и равномерно во все стороны от источника в вакууме с постоянной скоростью, близкой к скорости света (299792, 8 км/с). 1. γ-излучение, испускаемое при изменении энергетического состояния ядер в процессе радиоактивного распада, а также при аннигиляции частиц (позитрона и электрона). γ-излучение близко к рентгеновскому, но обладает значительно большей скоростью и энергией. Оно распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность значительно меньше, чем α и β-частиц. Обладает большой проникающей способностью, опасно при внешнем облучении; 2. тормозное излучение, возникает при изменении скорости и кинетической энергии заряженных частиц, связанное с их торможением в электрическом поле ядра атома. Оно возникает в среде, окружающей источник β-излучения, в рентгеновских трубках;

4. рентгеновское излучение – совокупность тормозного и характеристического излучения, генерируемого рентгеновскими аппаратами в диапазоне энергии квантов от 1 кэ. В до 1 Мэ. В. Представляет собой электромагнитые колебания с короткой длиной волны. Основные свойства : • обладает большой проникающей способностью, но малой ионизирующей, опасно при внешнем облучении; • способно вызывать флюоресценцию – свечение солей некоторых металлов; • обладает фотохимическим действием – восстанавливает металлическое серебро из его солей; • не воспринимается органами чувств человека; • имеет свойства, присущие обычному свету: -распространяется прямолинейно во все стороны от источника излучения; -частично поглощается при прохождении через тело человека; степень поглощения зависит от плотности ткани; от толщины объекта; -от длины волны рентгеновских лучей; от порядкового номера элемента поглотителя в таблице Менделеева.

Откуда возникает радиационное излучение? Можно ли его избежать?

3. Радиационный фон – радиоактивное излучение, присутствующее на Земле от естественных и техногенных источников, в условиях которого постоянно находится человек. Избежать невозможно. Жизнь возникла и развивается в условиях постоянного облучения.

Источники ионизирующего излучения Естественные источники Искусственные источники

Естественные источники ионизирующего излучения 1. Космическое излучение (в т. ч. солнечная радиация) 2. Земная радиация

Источники космического излучения 1) галактическое излучение 2) солнечное излучение 3) излучение заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли

Космические лучи представлены: 1) высокоэнергетическими потоками (примерно 90%); 2) α-частицами (около 9%); 3) нейтронами, фотонами, электронами и ядрами легких элементов (1%).

Радиационный фон, от космических лучей, ответственен за половину всего облучения получаемого населения от естественных источников радиации.

Состав солнечного излучения

Технологическое повышение радиационного фона за счет : 1) Угля, сжигаемого как на тепловых электростанциях, так и для обычных бытовых нужд. 2) Промышленное использования продуктов переработки фосфоритов 3) Использования большого количества потребительских товаров, содержащих естественные радионуклиды.

Основные искусственные источники радиации: 1) излучение в медицине; 2) ядерные взрывы; 3) атомная энергия.

3 НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИИ В МЕДИЦИНЕ 1. Использования излучения в диагностических целях. 2. Введение радиоактивных изотопов в организм человека 3. Использование ионизирующего излучения для борьбы со злокачественными болезнями.

3. РАДИАЦИОННЫЙ ФОН – ионизирующие излучения от источников космического и земного происхождения, а также искусственных радионуклидов, образующихся в результате хозяйственной деятельности человека. 3 компонента: естественный (природный). Обусловлен космическим излучением и естественными радионуклидами, содержащимися в земной коре, биосфере (в том числе в теле человека), воздухе. технологически измененный естественный радиационный фон (техногенно повышенный) – результат развития техники, промышленности, обусловлен перераспределением естественных радионуклидов в окружающей природной среде вследствие хозяйственной деятельности человека. (угольный топливный цикл, использование строительных материалов из отходов добычи руд и с добавкой угольной золы, добыча и производство минеральных удобрений, применение в хозяйстве термальных вод). искусственный радиационный фон - загрязнения биосферы искусственными радионуклидами вследствие развития ядерных технологий (главным образом из-за испытаний ядерного оружия, эксплуатации предприятий и объектов ядерного топливного цикла

4. РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ (РАДИАЦИОННОЕ) – присутствие радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, теле человека или другом месте, в количестве превышающем уровни, установленные НРБ-99/2009. - тип физического загрязнения, связанный с превышением естественного фона излучения из-за дополнительного попадания в окружающую среду радиоактивных элементов. Источники: предприятия ЯТЦ, испытания ядерного оружия и других объектов, использующих источники ИИ.

Виды ядерных испытаний 1. надземные, 2. подземные, 3. в верхних слоях атмосферы 4. подводные.

История ядерных испытаний 16 мая 1945 - первое ядерное испытание было проведено Соединёнными Штатами в штате Нью. Мексико 29 августа 1949 – первое ядерное испытание в СССР 30 октября 1961 – самое крупное ядерное испытание «Царь-бомба» - 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте 1963 - все ядерные и многие безъядерные государства подписали договор об ограничении ядерных испытаний, по которому обязались воздерживаться от ядерных взрывов в атмосфере, под водой и в космическом пространстве, разрешались подземные испытания.

История ядерных испытаний НО: Франция продолжала наземные испытания 9 вплоть до 1974 года, а Китай — до 1980 года. октября 2006 года о проведении ядерного испытания заявила КНДР. Последнее подземное ядерное испытание было проведено СССР в 1990 году, Великобританией в КНДР совершила 25 мая 2009 года 1991 году, США в 1992 году, Францией и Китаем в 1996 году. второе договор о полном запрещении ядерное испытание. 1996 – ядерных испытаний

Наибольшее количество испытаний было проведено в 1954 -1958 гг и 1961 -1962 гг.

Закономерности глобального переноса радиоактивности Радиоактивные вещества, если они заброшены в верхние слои атмосферы, многократно огибают Землю, постепенно концентрируясь между 30 -тым и 50 -тым градусами широты в Северном и Южном полушариях, независимо от географических координат взрыва, причем в Северном в 3 -4 раза больше. Постепенно опускаясь вниз, они выпадают на земную поверхность большей частью с проливными дождями.

5. ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ (ЯТЦ) - это совокупность технологических операций и производств, направленных на использование энергии деления ядер и обезвреживание отходов, образующихся при этом. Стадиями ЯТЦ являются: 1. разведка, 2. добыча, 3. переработка урановой руды на гидрометаллургических заводах (дробление и тонкое измельчение; «выщелачивание» или «вскрытие руды» ; извлечение урана и очистка от примесей; получение «уранового концентрата» ) 4. конверсия уранового сырья на сублиматном заводе (превращение оксидов урана во фториды), 5. обогащение урана (изотопом 235 U),

6. изготовление ядерного топлива (обогащенный гексафторид урана перевозят в контейнерах на заводы по изготовлению топлива, преобразуют в порошок двуокись урана UO 2; порошок прессуют в керамические таблетки по 10 гр - топливные таблетки; укладываются в циркониевые трубки -твэлы; тепловыделяющая сборка (ТВС)) 7. использование топлива на АЭС, 8. переработка топлива (получение твердых веществ, в составе которых радионуклиды жестко фиксированы. Они заключаются в различного рода оболочки , которые, находятся в сооружениях, специально сконструированных и построенных для хранения отходов и имеющих соответствующие барьеры защиты. Такие сооружения называют хранилищами), 9. возврат регенерированных материалов обратно в цикл, 10. захоронение радиоактивных отходов.

6. ЭФФЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Радиационное воздействие на человека обусловлено: • естественным радиационным фоном (ЕРФ); • техногенно измененным естественным радиационным фоном (ТИЕРФ); • искусственным радиационным фоном (ИРФ); • медицинским облучением; • широким использованием ИИ в промышленности, сельском хозяйстве, науке, медицине и других отраслях хозяйства; • облучением при радиационных авариях.

Пути попадания радионуклидов в организм • • • а) с пищей и водой, т. е. через желудочно-кишечный тракт. б) через дыхательные пути с воздухом – ингаляционный. в) чрез повреждения на коже (кожнорезорбтивный).

СТАДИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСВИЯ РАДИАЦИИ 1. 2. 3. 4. 5. Физико-химические повреждения (т. е. в организме идет перераспределение энергии) Продолжительность 10 -12– 10 -8 с. Химические повреждения, т. е. образование свободных радикалов, возбуждённых молекул. Продолжительность от 10 -7 с. до нескольких часов. Биомолекулярные повреждения, т. е. повреждение белков, нуклеиновых кислот и т. д. Продолжительность от микросекунд до нескольких часов. Ранние биологические эффекты – гибель клеток, органов, всего организма. Длится стадия от нескольких часов до нескольких недель. Отдалённые биологические эффекты (возникновение опухолей, генетических нарушений, сокращение продолжительности жизни и т. д. ). Длится годы, десятилетия.

По характеру размещения в теле человека радионуклиды делятся на 4 группы: 1 4 2 3

1. Детерминированные эффекты клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ИИ, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше тяжесть эффекта зависит от дозы. • Доза < 0, 25 Гр не приводит к заметным изменениям в организме; • Доза 0, 25 - 0, 5 Гр наблюдаются изменения показателей крови и другие незначительные нарушения; • Доза 0, 5 - 1 Гр вызывает более значительные изменения показателей крови (снижение числа лейкоцитов, тромбоцитов), изменение показателей обмена, иммунитета, вегетативные нарушения. • Доза 1 Гр - вызывает острую лучевую болезнь (ОЛБ). ОЛБ I, II и III степени тяжести развивается при облучении в дозе 12 Гр, 2 -4 Гр и 4 -6 Гр соответственно. 1. Дозы 8 -10 Гр, 10 -20 Гр и более 20 Гр вызывают радиационные поражения кожи легкой, средней и тяжелой степени тяжести.

Стохастические эффекты - вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, не имеющие дозового порога возникновения, вероятность возникновения которых пропорциональна дозе и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы. 2. По современным представлениям однократное острое, пролонгированное, дробное, хроническое облучение в дозе, отличной от нуля, может увеличить риск отдаленных стохастических эффектов - рака и генетических нарушений.

Д/З НА ТЕМУ 7. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОС • Классы опасности химических веществ с примерами • Экотоксикология, экотоксиканты, классификации экотоксикантов, источники экотоксикантов • Характеристика стойких органических загрязнителей и их воздействие на ОС: пестициды, диоксины, полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен), нитриты, нитраты, нитрозосоединения, гептил, фреоны (хладоны). • Характеристика неорганических экотоксикантов: СО, NО 2, SO 2, метилмеркаптан, кадмий, мышьяк, свинец, ртуть. • План: определение или какие вещества относятся к данному классу, где применяются и источники, влияние на человека (как вывод эффекты – кумулятивный, канцерогенный, мутагенный, эмбриотоксический, тератогенный, токсический, гонадотоксический, нейротоксический, и т. д. ) и окружающую среду).