радиация в нашей жизни примеры
7 главных источников радиации, которые окружают нас в повседневной жизни
В повседневной жизни мы постоянно с сталкиваемся с радиацией в малых дозах. И это, в общем-то, не вызывает ни у кого беспокойства и страха.
Сканеры в аэропортах
За последние несколько лет многие крупные аэропорты обзавелись сканерами для досмотра. От обычных металлодетекторных рамок они отличаются тем, что «создают» на экране полное изображение человека, используя технологию обратно-рассеянного излучения Backscatter X-ray. При этом лучи не проходят насквозь — они отражаются. В результате пассажир, проходящий досмотр, получает малую дозу рентгеновского излучения. В ходе сканирования разные по плотности предметы окрашиваются на экране в разные цвета. Например, металлические вещи отобразятся черным пятном.
Есть и еще один вид сканера, в нем используются волны миллиметрового диапазона. Он представляет собой прозрачную капсулу с вращающимися антеннами.
В отличие от металлодетекторных рамок такие устройства считаются более эффективными в поиске запрещенных к провозу вещей. Производители сканеров утверждают, что они абсолютно безопасны для здоровья пассажиров. Однако масштабных исследований на этот счет в мире до сих пор не проводилось. Поэтому мнения специалистов разделились: одни поддерживают производителей, другие полагают, что определенный вред подобные устройства все же наносят.
Например, биохимик из Калифорнийского университета Дэвид Агард считает, что рентгеновский сканер все же вреден. По мнению ученого, человек, проходящий досмотр на этом устройстве, получает в 20 раз больше облучения, чем заявлено производителями.
Еще один источник так называемой «бытовой радиации» — рентгеновское обследование. Например, один снимок зуба выдает от 1 до 5 мкЗв (микрозиверт — единица измерения эффективной дозы ионизирующего излучения). А снимок грудной клетки — от 30?300 мкЗв. Смертельной считается доза радиации, равная примерно 1 зиверту.
Согласно исследованию врачей, 27 процентов всего излучения, которое человек получает в течение жизни, приходится именно на медицинские обследования.
В 2008 году в мире активно заговорили о том, что помимо прочих «вредностей» в табаке содержится еще и токсический агент полоний-210.
Если верить данным Всемирной организации здравоохранения, токсические свойства этого радиоактивного элемента гораздо выше, чем у любого известного цианида. По мнению руководства компании British American Tobacco, умеренно курящий человек (не более 1 пачки в день) получает лишь 1/5 часть суточной дозы изотопа.
Бананы и другая еда
Некоторые натуральные продукты содержат природный радиоактивный изотоп углерод-14, а также калий-40. К ним можно отнести картофель, бобы, семечки подсолнечника, орехи, а еще — бананы.
Кстати, калий-40, если верить ученым, имеет самый большой период полураспада — более миллиарда лет. Еще один интересный момент: в «теле» среднего по величине банана каждую секунду происходит порядка 15 актов распада калия-40. В связи с этим в научном мире даже придумали шуточную величину под названием «банановый эквивалент». Так стали называть дозу облучения, сравнимую со съедением одного банана.
Стоит отметить, что никакой опасности для здоровья человека бананы, несмотря на содержание калия-40, не несут. Кстати, ежегодно с пищей и водой человек получает дозу радиации в размере порядка 400 мкЗв.
Авиапутешествия и космическая радиация
Излучение из космоса частично задерживается атмосферой Земли. Чем дальше в небо, тем выше уровень радиации. Именно поэтому при путешествии на самолете человек получает немного повышенную дозу. В среднем она составляет 5 мкЗв за один час полета. При этом летать больше 72 часов в месяц специалисты не рекомендуют.
Собственно, одним из главных источников является Земля. Излучение происходит за счет содержащихся в почве радиоактивных веществ, в частности, урана и тория. Средний радиационный фон составляет порядка 480 мкЗв в год. При этом в некоторых регионах, например, в индийском штате Керала, он значительно выше из-за внушительного содержания тория в грунте.
А как же мобильники и WI-FI-маршрутизаторы?
Вопреки распространенному мнению, от этих устройств не исходит «радиационной угрозы». Чего нельзя сказать о телевизорах с электронно-лучевой трубкой и таких же компьютерных мониторах (да, они до сих пор встречаются). Но и в этом случая доза излучения ничтожна. За год от такого устройства можно получить лишь до 10 мкЗв.
Доза радиации, получаемая человеком из естественных и «бытовых» источников, считается безопасной для организма. Специалисты полагают, что накапливаемое в течение жизни облучение не должно превышать 700 000 мкЗв.
14 лучших примеров радиации и ее последствий
Радиация может быть определена как энергия, которая проходит через пространство или материальную среду в виде частиц или волн.
В зависимости от энергии излучаемых частиц излучения можно разделить на две группы:
Ионизирующее излучение: несет достаточно энергии (обычно более 10 эВ), чтобы ионизировать молекулы, атомы и разрывать химические связи. Одним из распространенных источников такого излучения являются радиоактивные материалы, излучающие альфа-, бета- или гамма-излучение.
Хотя ионизирующее излучение имеет несколько полезных применений, его длительное воздействие может вызвать лучевую болезнь, ожоги, рак и генетический дефект.
Неионизирующее излучение: не переносит достаточно энергии на квант, чтобы удалить электрон из атома или молекулы. Однако оно обладает достаточной энергией для перемещения электронов из состояния низкой энергии в состояние высокой.
Неионизирующее излучение имеет более высокую длину волны и более короткую частоту, чем ионизирующее. Обычно оно считается невредным, но при длительном облучении может возникнуть некоторый риск. Например, оно может создавать немутагенные эффекты, такие как возбуждение тепловой энергии в биологических тканях, что может привести к ожогам.
Чтобы лучше объяснить эту концепцию, мы собрали некоторые из лучших примеров излучения, которое вы видите в повседневной жизни. Список включает в себя различные частицы, электромагнитное и акустическое излучение.
14. Тепло от свечи
Тип: неионизирующее излучение
Свеча использует химическую реакцию, чтобы произвести свет и тепло. В этой реакции горения воск (обычно сделанный из химических веществ, содержащих углерод) реагирует с окружающим кислородом с образованием углекислого газа и пара.
Тепло движется как излучение в пространстве: оно движется по прямой со скоростью света. Вот почему люди, сидящие перед камином, чувствуют тепло. Когда они сидят слишком близко, только передняя часть нагревается. Задняя сторона не нагревается, пока они не развернутся.
13. Инфракрасные лучи, излучаемые пультом дистанционного управления
Тип: неионизирующее излучение
Пульт дистанционного управления не имеет проводов, поэтому он должен передавать сигналы на все, что он работает через электромагнитные волны. Большинство пультов дистанционного управления делают это с помощью инфракрасного излучения, хотя некоторые используют радиоволны для отправки сигналов вместо этого.
12. Гравитационное излучение
Тип: неионизирующее излучение
Теория гравитационных волн была предложена Альбертом Эйнштейном в 1916 году и представляет собой рябь в геометрии пространства и времени. В природе существуют только две фундаментальные дальнодействующие силы: гравитация и электромагнетизм. Так же, как ускоренные электрические заряды производят электромагнитное излучение, гравитационные заряды (то есть массы) производят гравитационное излучение.
В 2015 году LIGO впервые обнаружил гравитационные волны (почти через 100 лет после ее предсказания). Эти волны возникли в результате слияния двойной системы черных дыр.
11. Излучение ноутбука
Тип: неионизирующее излучение
Компьютеры излучают несколько различных видов излучения, в том числе инфракрасное и низкочастотное электромагнитное излучение. Поскольку ноутбуки находятся в прямом контакте с нашими коленями, их радиационное воздействие на ограниченные части тела делает его более опасным.
Нижние части ноутбуков испускают от 40 до 100 миллигаусс излучения, что в 40-100 раз превышает стандартный предел радиационного воздействия. Кроме того, чем старше ноутбук, тем выше излучение. Длительное воздействие такого излучения может привести к головным болям, усталости, головокружению, нарушениям сна, а также нарушениям памяти и концентрации.
10. Рентгеновские лучи от рентгеновского аппарата
Тип: ионизирующее излучение
Сегодня рентген широко используется для выявления заболеваний сердца, камней в почках, переломов и кишечных закупорок. Они часто используются для выявления и уничтожения раковых клеток.
В основном, рентгеновский аппарат передает излучение через тело. Часть этого выходит на другую сторону тела (где он подвергается воздействию цифрового детектора для формирования изображения), в то время как часть излучения поглощается тканями тела (что называется «дозой облучения», которую получает пациент), Хотя рентгеновское излучение является ионизирующим излучением, его преимущества намного перевешивают потенциальные негативные последствия.
9. Риск, связанный с добычей угля
Тип: ионизирующее излучение
Уголь является ископаемым топливом, используемым для производства электроэнергии в различных странах, в том числе в России. Поскольку в нем содержатся следы природных радиоактивных веществ, рабочие угольных шахт могут подвергаться воздействию радиации, излучаемой такими веществами, как уран и торий.
Для контроля и управления этим радиационным воздействием инженеры готовят специальные измерительные приборы, называемые дозиметрами излучения. Он отслеживает радиационное воздействие отдельных людей и уровни радиации на рабочих местах, таких как угольные шахты.
Наряду с добычей угля, процесс сжигания угля также несет в себе риск радиационного облучения. На угольных электростанциях образуются отходы, содержащие небольшое количество радиоактивных материалов. Электроэнергия, вырабатываемая при сжигании угля, в 10-100 раз более токсична, чем электроэнергия, вырабатываемая при сжигании природного газа в результате гидроразрыва пласта.
8. Радиоактивные элементы, используемые в ядерном оружии
10-граммовый образец урана-238 | Wikimedia
Тип: ионизирующее излучение
Уран-238 является наиболее распространенным, естественно встречающимся изотопом урана. Поскольку этот изотоп имеет относительную распространенность в 99,2745% и период полураспада в 4,4 миллиарда лет, он генерирует почти 40% радиоактивного тепла, производимого на Земле.
7. Звуковые волны от колонок
Тип: неионизирующее излучение
Звуковые волны существуют как колебания давления в среде. Они создаются вибрацией объекта, которая вызывает вибрацию соседних частиц воздуха. Когда эти вибрирующие частицы достигают уха, это вызывает вибрацию барабанной перепонки, которую наш мозг интерпретирует как звук. Чем быстрее изменяется давление воздуха, тем выше частота слышимого нами звука.
Когда динамики движутся вперед и назад, они надавливают на частицы воздуха, изменяя давление воздуха и, в конечном счете, создавая звуковые волны. Однако частицы воздуха на самом деле не движутся от динамика к уху. Отдельные частицы перемещаются только на небольшое расстояние, так как они вибрируют, и заставляют соседние частицы вибрировать в пульсирующем эффекте до самого уха.
6. Ультразвук
Тип: неионизирующее излучение
Звуковые волны с более высокими частотами (выше, чем то, что люди могут слышать) называют ультразвуком. Он подобен нормальному (слышимому) звуку с точки зрения физических характеристик, за исключением того, что он имеет частоты выше верхнего слышимого предела человеческого слуха.
Ультразвук используется в различных областях, например, в обрабатывающей промышленности для неразрушающего контроля конструкций и изделий, а также в химической промышленности для смешивания, очистки или ускорения химических процессов.
Пожалуй, самым важным его применением является ультразвуковая визуализация, которая захватывает и показывает кровоток, а также движение внутренних органов организма в режиме реального времени. И поскольку звуковые волны не ионизируют, они намного безопаснее, чем рентгеновские лучи.
5. Космические лучи
Тип: ионизирующее излучение
Космические лучи часто создают электронные проблемы в спутниковой и другой технике. Они ионизируют молекулы кислорода и азота и создают различные нестабильные изотопы в атмосфере Земли, в том числе углерод-14.
Земная атмосфера и магнитное поле защищают планету от 99,9% космического излучения. Однако люди за пределами этого щита (космонавты без защиты) могут получить огромное количество космической радиации, что может увеличить риск смертельных раковых заболеваний.
4. Сейсмические волны
Тип: неионизирующее излучение
Сейсмические волны распространяются через слои Земли. Они вызваны движением магмы, массивными оползнями, извержениями вулканов, землетрясениями и искусственными взрывами, излучающими низкочастотную акустическую энергию.
Скорость их распространения зависит от типа волны, а также от упругости и плотности среды. В воде сейсмические волновые поля измеряются гидрофоном, тогда как в воздухе они регистрируются акселерометром или сейсмометром.
3. Лазеры
Тип: неионизирующее излучение
Слово «лазер» является аббревиатурой от «усиления света путем вынужденного излучения». В этом случае термин «свет» включает электромагнитное излучение различных частот, от инфракрасного и видимого света до ультрафиолетового и даже рентгеновского излучения.
Разные типы лазеров используют разные лазерные среды. Аргон, жидкие красители, смесь гелия и неона, твердые кристаллы, такие как рубин, являются одними из наиболее распространенных лазерных сред.
2. Облучение пищевых продуктов
Тип: ионизирующее излучение
Этот процесс не делает пищу радиоактивной и не вносит заметных изменений в ее пищевые качества. Внешний вид, текстура и вкус пищи остаются практически неизменными. Изменения настолько минимальны, что вы не сможете различить облученную и необлученную пищу.
1. Солнечный свет
Тип: неионизирующее излучение
Значительная часть этого излучения (в основном ультрафиолетовые лучи) поглощается атмосферой Земли, а остальное достигает земли и нагревает ее.
Доля ультрафиолетового излучения, которое не поглощается атмосферой, вызывает солнечные ожоги или загар у людей, которые длительное время подвергались воздействию солнечного света.
Солнечный свет питает существование почти всей жизни на Земле. Автотрофы, как и растения, используют солнечный свет наряду с водой и углекислым газом для производства простого сахара (этот процесс называется фотосинтезом). Гетеротрофы, как и животные, используют солнечный свет косвенно, потребляя автотрофов или их продукты.
Излучение Солнца может обеспечить гораздо больше энергии, чем необходимо для питания всего мира. Поверхность Земли получает 120,00 тераватт солнечной радиации, что в 20 000 раз больше мощности, чем нужно нашей планете.
Источники радиации вокруг нас: От сигарет и бананов до сотовых телефонов
Но, если задуматься, в повседневной жизни мы постоянно с сталкиваемся с радиацией в малых дозах. И это, в общем-то, не вызывает ни у кого беспокойства и страха.
Люди боятся того, что они подвергаются воздействию излучения все время, то ли от далекой ядерной аварии или мобильного устройства. Как правило, они ошибаются.
Редакция Gizmodo предлагает взглянуть на самые главные источники радиации, которые окружают нас едва ли не постоянно.
Что мы подразумеваем под «радиацией»?
Радиация — это просто красивое слово для обозначения энергии, которая распространяется от источника в виде волн.
Она включает в себя электромагнитное излучение, например радиоволны, микроволны, видимый свет, и рентгеновские лучи, а также некоторые элементы с высокой энергией излучения, которые со временем естественным образом теряют активность, — Альфа-частицы, Бета-частицы, и свободные нейтроны.
Когда мы пытаемся определить, является ли источник излучения вредным для человека, то мы рассматриваем два фактора: сила электромагнитного поля вокруг объекта (т. е., сколько радиации), и «энергетический уровень» излучения волн, которые связаны с их частотой (чем выше частота — тем большая энергия).
Источники и материалы, которые могут привести к повреждению биологических тканей или ДНК, называются непосредственно ионизирующим излучением. Они включает в себя высокоэнергетические электромагнитные волны — гамма-лучи, X-лучи, и в верхней части УФ-спектра, а также энергетические частицы, образующиеся при радиоактивном распаде.
Для измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения была введена единица Зиверт (зв), которая определяет относительную биологическую эффективность различных источников ионизирующего излучения.
Чаще используется кратная единица — Микрозиверт (мкзв), равная 1/1000000 Зиверта.
Имея это в виду, давайте взглянем на некоторые из радиационных источников, с которыми мы можем столкнуться в нашей повседневной жизни.
Вот наиболее радиоактивные объекты в окружающем нас мире, а также правдивая информация о том, какие из них вызывают проблемы со здоровьем.
Источники радиации в повседневной жизни
Бананы
Некоторые натуральные продукты содержат природный радиоактивный изотоп углерод-14, а также калий-40. К ним можно отнести картофель, бобы, семечки подсолнечника, орехи, а еще — бананы.
Кстати, калий-40, если верить ученым, имеет самый большой период полураспада — более миллиарда лет.
Еще один интересный момент: в «теле» среднего по величине банана каждую секунду происходит порядка 15 актов распада калия-40. В связи с этим в научном мире даже придумали шуточную величину под названием «банановый эквивалент». Так стали называть дозу облучения, сравнимую со съедением одного банана.
Стоит отметить, что никакой опасности для здоровья человека бананы, несмотря на содержание калия-40, не несут. Кстати, ежегодно с пищей и водой человек получает дозу радиации в размере порядка 400 мкЗв.
Сканеры в аэропортах
За последние несколько лет многие крупные аэропорты обзавелись сканерами для досмотра. От обычных металлодетекторных рамок они отличаются тем, что «создают» на экране полное изображение человека, используя технологию обратно-рассеянного излучения Backscatter X-ray. При этом лучи не проходят насквозь – они отражаются. В результате пассажир, проходящий досмотр, получает малую дозу рентгеновского излучения.
В ходе сканирования разные по плотности предметы окрашиваются на экране в разные цвета. Например, металлические вещи отобразятся черным пятном.
Сканеры весьма маломощны — пассажр получает дозу рентгеновского излучения от 0,015 до 0,88 мкзв, что совершенно безопасно для него. Для сранения, человеку понадобится пройти 1-2 тысячи раз через сканер аэропорта, чтобы получить дозу радиации сравнимую с одним рентгеновским исследованием грудной клетки.
Рентгеновский снимок
Еще один источник так называемой «бытовой радиации» — рентгеновское обследование. Например, при одном снимке зуба пациент получает дозу радиации от 1 до 5 мкзв. А при рентгеновском снимке грудной клетки — от 30 до 300 мкзв.
Напомним, что опасной дозой считается разовая доза 1 зв, а смертельной — 3-10 зиверт.
Электро-лучевые трубки (дисплеи старых телевизоров и компьютеров)
Дисплеи излучают электромагнитые излучения, но только малая доля этого излучения (в рентгеновской части) несет потенциальную опасность, и только если вы используете ЭЛТ-дисплей (ЖК-и плазменные экраны не способны испускать рентгеновское излучение).
Среднегодовая доза от просмотра телевизоров с ЭЛТ-дисплеем составляет 10 мкзв в год, а ЭЛТ-дисплей старого компьютера даст дозу 1 мкзв в год.
В воде также содержится радиоактивные частицы, но в ничтожно малых количествах. Основным источником радиации в воде явлется тритий — естественный радиоактивный изотоп водорода, получаемый при соударениях космических лучей с молекулами воды в воздухе.
В среднем, мы поглощаем около 50 мкзв радиации от трития в нашей питьевой воде каждый год.
Бетон
Бетон является вторым наиболее используемым материалом на Земле после воды, и в нем также содержатся источники следов радиоактивных элементов.
В среднем, люди получают 30 мкзв радиации от бетона тротуаров, дорог и зданий в год.
Фоновое излучение Вселенной
Реликтовое космическое излучение есть везде, это следы Большого Взрыва.
На Земле мы защищены от его воздействия благодаря атмосфере и ее озоновому слою. Тем не менее, некоторые космические излучения проходят через этот естественный фильтр на землю.
На уровне моря годовая доза радиации от реликтового излучения Вселенной составляет примерно 3 мкзв, — что эквивалентно примерно 10 флюорографий.
Ваше Собственное Тело
Да, ваш организм также вырабатывает биологически эффективную радиацию! В основном, мы говорим о распаде радиоактивных атомов калия (будь прокляты эти бананы!).
В теле среднего человека содержит около 30 мг радиоактивного калия-40, который производит радиоактивные бета-частицы, когда распадается.
В результате, мы получаем от своего тела дозу радиации около 3,9 мкзв каждый год. Хорошая работа! 🙂
Собственное излучение Земли
Земля сама по себе является источником радиации, благодаря медленному распаду изотопов урана и тория в земной коре и мантии.
На самом деле, из-за естественной радиактивности наша планета производит примерно 50% тепла и это дает свои плоды!
И эта земная радиация дает нам дозу примерно 4,8 мкзв в год.
Реакторы ядерных электростанций
Не считая катастраофических аварий наподобие Чернобыльской, а также других нештатных ситуаций радиационная безопасноть ядерные реакторы достаточно высока.
К примеру, годовой предел дозы для облучения радиацией работника ядерной электростанции в США составляет 500 мкзв.
Космическое Пространство
Космическое пространство, как мы знаем, не очень благоприятная среда для деятельности человека.
Вне защиты озонового слоя Земли, уровень ультрафиолетового и космического излучения в сотни раз выше, чем на Земле.
Шестимесячное пребывание на Международной космической станции (МКС) эквивалентно примерно 800 мкзв дополнительного облучения, в то время как в шестимесячное путешествие к Марсу могло бы в теории дать дозу до 2500 мкзв (на основе измерений, сделанных аппаратом NASA Curiosity во время его путешествия длиной 350 миллионов миль).
Радиационное облучение является одной из самых больших медицинских проблем для любых будущих длительных космических миссий.
Сигареты
Всем изветно, что курение вызывает рак. Отчасти, это потому, что сигареты буквально радиоактивные!
Исследователи подсчитали, что осаждение радиоактивного свинца в легких курильщиков приводит к годовой дозе в 1600 мкзв. Это эквивалентно дозе, получаемой космонавтом, проведших год в космическом пространстве.
На практике это число может варьироваться в зависимости от того, являетесь ли вы заядлым курильщиком или любителем.
А как насчет сотовых телефонов, маршрутизаторов WiFi и Bluetooth?
Оказывается, эти технологии хоть и имеют радиацию, но излучают очень мало энергии, к тому же, неионизирующих формы, что не ведет к повреждению тканей человека.
Наши телекоммуникационных системы используют низкие формы энергии излучения именно потому, что эти виды излучения были признаны безвредными для живых организмов.
Радиволны, которые используют телекоммуникационные системы, являются электромагнитными полями, которые в отличие от ионизирующего излучения, такого как рентгеновские лучи или гамма-лучи, не могут ни разрывать химические связи, ни вызывают ионизацию в организме человека.
Большое количество исследований проведенных за последние два десятилетия, чтобы оценить, насколько мобильные телефоны представляют собой потенциальную опасность для здоровья человека, не установили никаких негативных последствий для здоровья.
Мобильные телефоны работают на частотах от 450 МГц и 2,7 ГГц. Главная опасность в этом частотном диапазоне, по данным ВОЗ, является тепло. Но, максимальная выходная мощность наших сотовых телефонов обычно находится в диапазоне от 0,1 до 2 Вт. Этой мощности явно недостаточно, чтобы вызвать даже ожог первой степени от телефона.
Нет также никакой опасности от беспроводных сетей (WiFi и др.), которые работаеют в радиочастотных диапазонах: 2.4 ГГц, 3.6 ГГц, 4.9 ГГц, 5 ГГц и 5,9 ГГц.
За последние 15 лет исследования, проведенные с целью изучения потенциальной связи между радиочастотными-передатчиками и заболеваемостью раком, не предоставили доказательства того, что воздействие радиоизлучения от передатчиков повышает риск развития рака.
Более того, долгосрочные исследования на животных не выявили повышенный риск развития рака от воздействия радиочастотных полей, даже на уровнях, которые значительно выше, чем базовых сотовых станций и беспроводных сетей.