Характеристика наиболее значимых для человека радионуклидов глобальных выпадений

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ  И ЭКОЛОГИИ

 

 

Реферат на тему: Характеристика наиболее значимых для человека радионуклидов глобальных выпадений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гродно 2012

 

 

 

 

Содержание

Ведение…………………………………………………………………………..….......3

1. Загрязнение окружающей среды в результате ядерных испытаний........4
2. Радиационное воздействие ядерных взрывов……………………………...4
3. Виды ядерных взрывов………………………………………………………..5
4. Радиоактивные осадки………………………………………………………...6
5. Влияние радиационного заражения на здоровье…………………….….…7
6. Характеристика радионуклидов ………………………………………….…7
1. Йод-131………………………………………………………………………7
2. Цезий-137……………………………………………………………………9
3. Стронций 89 и 90………………………………………………………….10
7. Заключение………………………………………………………………….....13
8. Список литературы…………………………………………………………...14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение 
Радиоактивность окружающей среды определяется содержанием в ней естественных и искусственных радионуклидов. Еще в середине 40-х годов радиоактивность любого тела или вещества биосферы обусловливалась радионуклидами исключительно природного происхождения, т. е. изотопами, возникновение которых в основном было связано с особенностями формирования нашей планеты. В результате испытаний ядерного оружия и интенсивного развития атомной промышленности за последние десятилетия появился новый компонент радиоактивности биосферы " радиоактивные вещества искусственного происхождения" .

Постоянное распространение  искусственных радионуклидов, выбрасываемых  в биосферу при ядерных взрывах, привело к тому, что практически  все вещества, ее составляющие и  принимающие участие в круговороте  химических элементов, в настоящее  время оказались в той или  иной мере загрязнены продуктами деления  тяжелых ядер. Известно, что интенсивность  радиоактивного излучения отдельных  элементов биосферы убывает по мере удаления от первичного очага загрязнения, поэтому в местах, находящихся  на достаточно больших расстояниях  от этих районов, величины удельной радиоактивности  различных компонентов биосферы остаются на уровне естественного фона. В целом степень загрязнения  биосферы продуктами глобальных выпадений  невелика. В результате этого искусственные  радионуклиды как бы маскируются  изотопами естественного происхождения, что вызывает определенные трудности  в их обнаружении. В связи с  этим проведение любого радиационно-гигиенического обследования или составление заключения о радиационной обстановке в зонах  с невысоким уровнем загрязнения  должно осуществляться с учетом характера  вклада естественных радиоизотопов  в суммарную радиоактивность  исследуемого объекта. Оценку степени  биологической опасности загрязнения, т. е. определения интенсивности  и интегральной дозы воздействия  внутреннего или внешнего облучения  организма за счет искусственных  источников, целесообразно производить  с учетом тканевой дозы, формируемой  природными факторами ионизирующей радиации.

 

 

 

 

 

 

1. Загрязнение окружающей среды в результате ядерных испытаний

Находящиеся в окружающей среде радионуклиды подразделяются на природные и искусственные. Природные  частично образовались одновременно с  веществом Земли, частично – постоянно  образуются в ядерных реакциях под  действием космического излучения. В настоящее время именно они  составляют основу дозовой нагрузки на человека.

Искусственные радионуклиды поступали в окружающую среду  в результате испытаний ядерного оружия, ядерных взрывов, проводившихся  в мирных целях, а также деятельности предприятий ядерно-топливного цикла. В течение ряда лет многие страны, в том числе и СССР, сбрасывали в моря и реки жидкие радиоактивные  отходы и затапливали отработавшие ядерные установки. Свой вклад внесли и аварийные ситуации на предприятиях ядерно-топливного цикла, из которых  наиболее глобальные последствия имела  катастрофа на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г.

Основным источником искусственной  радиоактивности в окружающей среде  стали испытания ядерного оружия в атмосфере. Общая мощность ядерных  взрывов, произведённых в ходе атмосферных  испытаний, составила 545 мегатонн (Мт). По оценкам, до 90% от общего числа искусственных  радионуклидов поступило в окружающую среду в результате атмосферных  ядерных взрывов. Выпадения радионуклидов  происходили неоднородно по поверхности  планеты. Так, около 76% глобальных выпадений  стронция-90 пришлось на северное полушарие, где было проведено 90% от общего числа  испытаний. Максимум глобальных выпадений  пришёлся на 40⁰-50⁰ с.ш.

2. Радиационное воздействие ядерных взрывов

Существуют две разновидности  радиационного воздействия ядерного взрыва: проникающая радиация и радиоактивное  заражение.

Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва в течение единиц или десятков секунд.

Радиоактивное заражение. Источниками радиоактивных веществ могут являться продукты деления ядерного горючего, не вступившая в реакцию часть ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образовавшиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов (наведённая активность).

Наземный или низкий взрыв  втягивает в огненное облако, содержащее радиоактивные продукты деления  ядер урана и плутония, множество  пылинок почвы. Пылинки оплавляются  с поверхности и при этом поглощают (растворяют) радиоактивные вещества. Когда атомное облако движется в ту или иную сторону под действием господствующих верховых (стратосферных) ветров пылинки постепенно выпадают на землю – сначала более крупные, потом всё более и более мелкие. Образуется длинная радиоактивная полоса – “след” – результат выпадения из поднятого в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ. Форма следа может быть самой разнообразной, в зависимости от окружающих условий.

3. Виды ядерных взрывов

Ядерные взрывы могут производиться  в воздухе, на поверхности земли  и воды, под землей и водой. В  соответствии с этим различают высотный, воздушный, наземный (надводный) и подземный (подводный) взрывы.

Наземный ядерный  взрыв – это взрыв, произведённый на поверхности земли, при котором образующаяся в процессе взрыва светящаяся область касается поверхности земли. Такие взрывы приводят к наиболее значительному загрязнению окружающей среды. Район взрыва оказывается сильно загрязнённым, а радиоактивные осадки выпадают на поверхность земли по направлению движения образовавшегося при взрыве облака, создавая радиоактивный след.

Воздушный ядерный  взрыв – это взрыв, произведенный на высоте до 10 км, когда светящаяся область не касается земли (воды). Сильное радиоактивное заражение местности образуется в основном вблизи эпицентров низких воздушных взрывов. Их характерной особенностью является то, что, несмотря на соединение пылевого столба с облаком взрыва, поднятые с поверхности земли частицы грунта не вступают во взаимодействие с радиоактивными продуктами – осколками деления ядерного топлива. В связи с этим формирование источника радиоактивного загрязнения происходит за счёт конденсации паров только конструкционных материалов бомбы. Радиоактивные продукты локализуются в каплях образовавшейся жидкости. Размер образовавшихся таким образом радиоактивных частиц – порядка 10 мкм. Эти частицы распространяются и выпадают на землю на расстояниях до нескольких сотен и даже тысяч километров от места проведения взрыва. Помимо этого, подвергшиеся воздействию нейтронного излучения частицы поверхностного слоя грунта вовлекаются в возмущённую область атмосферы и в последующем выпадают из пылевого столба на ближних расстояниях от эпицентра взрыва.

При высоких воздушных  взрывах минеральные (почвенные) частицы  практически не вовлекаются в  облако взрыва. Радиоактивное загрязнение  местности происходит в зоне распространения  нейтронов проникающей радиации в районе эпицентра, а образующиеся в основном из конструкционных материалов ядерного боеприпаса радиоактивные  частицы становятся одной из составляющих глобальных выпадений радионуклидов.

При высотном ядерном взрыве (высота взрыва более 10 км) радиоактивные продукты достигают поверхности земли спустя много времени после его проведения и только в виде глобальных выпадений.

При подводном взрыве мгновенные гамма-кванты и нейтроны поглощаются водой, а радиоактивные продукты распределяются между воздушной средой и морской водой. Возникает полый водяной столб с облаком вверху. После обрушения водяного столба у его основания образуется базисная волна, которая представляет собой приводное облако, состоящее из мелких радиоактивных капель воды и тумана. Через некоторое время это облако отрывается от поверхности воды, передвигается по ветру, и из него выпадает радиоактивный дождь, образуя локальный след. Протяжённость следа и плотность радиоактивного загрязнения местности при выпадении осадков на твёрдую поверхность после подводного взрыва существенно меньше, чем после наземного.

Надводный ядерный  взрыв – это взрыв, произведённый на поверхности воды, при котором образующаяся в процессе взрыва светящаяся область касается поверхности воды. Облако надводного взрыва по высоте подъёма и своему виду аналогично облаку наземного взрыва, но размеры локального следа и плотность загрязнения хотя и значительны, но меньше, чем после наземного, однако больше, чем после подводного взрыва ядерного заряда примерно такой же мощности.

После 1963 г. испытания проводились  в основном под землёй. При проведении подземных ядерных взрывовосновная часть радионуклидов остаётся в полости взрыва, однако во многих случаях наблюдается выброс в атмосферу радиоактивных благородных газов и других летучих продуктов взрыва. По некоторым сведениям, обнаружена также миграция ряда радионуклидов с коллоидной фракцией природных вод.

4. Радиоактивные осадки

Местные (локальные) радиоактивные  осадки – это осадки, которые выпадают в течение первых нескольких часов, но не более чем через сутки после взрыва. Они образуют на местности радиоактивный след облака взрыва с достаточно высокими уровнями загрязнения. Такие локальные следы могут образовываться в основном после наземных взрывов в зоне, непосредственно примыкающей к воронке взрыва.

Глобальные радиоактивные осадки – это те продукты ядерных взрывов, которые достаточно долго находились в стратосфере, т.е. выше тропопаузы. Затем, спустя примерно 4-6 месяцев после ядерного взрыва, они начинают выпадать на поверхность Земли в виде очень мелких частиц, распространяясь практически по всему земному шару. Выпадению глобальных радиоактивных частиц способствуют обычные атмосферные осадки – дождь, снег, туман.

Кроме того, после воздушных ядерных  взрывов среднего и крупного калибров возможно формирование радиоактивного загрязнения в промежуточной  зоне за счёт тропосферных выпадений, особенно когда приземное пылевое  образование втягивается в облако взрыва. Это – полуглобальные радиоактивные  осадки, выпадение которых начинается спустя примерно 10-20 ч. после взрыва на расстояниях около 500-1000 км от места  взрыва и может продолжаться в  течение 2-4 недель. Радиоактивные частицы, составляющие эти выпадения, легко  переносятся ветрами.

Масштабы  и степень радиационного загрязнения  окружающей среды в результате испытаний  ядерного оружия зависят от вида и  мощности взрыва.

5. Влияние радиационного заражения на здоровье

Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты воздействия радиации. Первые возникают, когда число клеток, которые в результате облучения погибли, потеряли способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушение функции поражённых органов.

Стохастические (вероятностные) эффекты, такие, как  злокачественные новообразования  и генетические нарушения, могут  возникать при любых дозах  облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления.

Оценка  стохастических эффектов, главным образом, канцерогенных, в настоящее время  базируется на линейной беспороговой концепции. В её основу положены в  первую очередь особенности действия радиации. Поглощение любой дозы сопровождается процессами ионизации и возбуждения  атомов и молекул с последующим  образованием биологически активных радикалов. Однако многие исследователи полагают, что и для стохастических эффектов существует порог. Жизнь на Земле  существовала и существует в условиях постоянного воздействия естественного  радиационного фона. В процессе эволюции выработалась и генетически закрепилась  система восстановления и уничтожения  повреждённых молекул и клеток.

Однако  оценить опасность облучения  в малых дозах в условиях действия на организм живых существ других негативных факторов физической, химической и биологической природы, крайне сложно. Официально в настоящее время  принята именно беспороговая концепция.

6. Характеристика радионуклидов

6.1 Йод-131 радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., обладает высокой летучестью, химически активный элемент, имеет большую способность миграции по звеньям биологической цепи и высокий коэффициент концентрации. Он включается в компоненты биосферы почва - вода - флора - фауна и участвует в биологическом цикле обмена веществ. Хорошо растворимые в воде соединения йода усваиваются растениями и животными. В растениях йод-131 прочно задерживается и практически не удаляется с их поверхности при промывании водой. Корневое усвоение йода-131 при произрастании растений на гумусной почве превосходит усвоение стронция-90 в 14 раз, а на песчаной почве - в 2 раза.

Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы. Ее гормоны — тироксин и трийодтирояин — имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу — дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей — 300 рад, у взрослых — 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.