роль радиационного фактора в жизни человека и общества
Радиация в жизни человека
РОЛЬ РАДИАЦИИ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Радиация. Это слово воспринимается многими людьми крайне неприязненно. Лучевая болезнь, рак щитовидной железы, лейкоз — всё это очень страшно. Большие дозы радиации самым негативным образом влияют на человеческий организм. Но не всё так однозначно. Радиация непрерывно, в течение всей жизни воздействует на человека, значит, есть и безопасные дозы радиации?! А каков он — допустимый уровень радиации? Как сохранить жизнь человека с точки зрения данной проблемы?
Актуальность темы «Роль радиации в жизни человека» растёт в связи с увеличением использования в хозяйственной деятельности человека источников радиоактивных излучений. С другой стороны, интерес вызывает вопрос о происхождении радиационного фона и его составляющих.
Для себя мы обозначили проблему так: роль радиации в жизни человека в большей мере положительная или отрицательная? Цель нашей работы была такова: выяснить роль радиоактивных излучений в жизни человека. Перед нами были поставлены такие задачи:
найти область применения радиоактивных излучений;
установить, в чем опасность радиации для человека;
познакомиться с принципом работы дозиметра;
исследовать уровень радиации на территории нашей школы.
Для решения поставленных задач мы применяли поисковый метод получения информации, работали с литературой, рекомендованной учителем, а также изучали электронные источники информации. Анализируя теоретическую информацию, не забывали и о практической работе — с дозиметром «Снегирь». Изучив устройство и принцип действия дозиметра, мы провели замеры радиационного фона в нашей школе на разных этажах, в кабинетах, в спортивном зале и на футбольной площадке. Еще в ходе работы мы посетили клинику «МEDCИ» в нашем городе, где медицинский персонал рентген — кабинета рассказал нам много интересного о своей работе.
На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре.
Химический элемент уран, открытый в 1840 г. химиком Пелиго Эжен Мелькиором, проявил свою способность к самопроизвольному излучению благодаря французскому ученому Анри Беккерелю. Эта способность позже была обнаружена и у других химических элементов и получила название радиоактивности. Такого рода исследованиями занимались Э.Резерфорд, П.Кюри, М.Склодовская- Кюри и др. Не сразу они поняли об опасности, исходящей от этих излучений. Многие из них впоследствии умерли от лучевой болезни.
Еще до открытия Беккереля профессор физики В.Рентген открыл Х-лучи, которые проникали через книгу, стекло и даже руку, предоставляя возможность видеть кости скелета на специальном экране. А если закрепить это изображение на фотопластинке? Так был получен первый «рентгеновский снимок».
Н.Тесла тоже экспериментировал с этими лучами, и именно он предложил использовать их для обнаружения опухолей человеческих органов. Ему удалось получить снимки животных, птиц и самого себя. Сначала он был уверен, что эти лучи безвредны и иногда даже засыпал под ними. Но после одного из опытов ученый получил сильный ожог и догадался об опасности этих лучей. Сейчас всем хорошо известно: рентгеновское излучение является ионизирующим.
Радиация (хотя специалисты говорят — ионизирующее излучение) — это поток частиц, способных ионизировать среду, то есть превращать нейтральные атомы и молекулы среды в частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд (ионы).
Применение радиоактивных излучений:
Для исследования обмена веществ в организме человека
По химическим свойствам радиоактивные атомы не отличаются от обычных атомов. Их можно обнаружить по их излучению. Это своего рода метка, с помощью которой можно проследить за поведением данного химического элемента.
Таким способом было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Лишь железо, которое входит в состав гемоглобина, поступает в кровь в том случае, когда его запасы в организме иссякают, и оно начинает усваиваться организмом.
А вот еще пример. Известная фирма «Лего» добавляет в свою продукцию сульфат бария для того, чтобы обнаружить игрушку, попавшую в пищевод ребенка, ведь сульфат бария хорошо заметен в рентгеновских лучах.
(Сульфат барияBaSO4 — это средство для проведения рентгенологических исследований пищевода, желудка и кишечника человека. Оно не всасывается из желудочно-кишечного тракта и не попадает в системный кровоток. В промышленных масштабах сульфат бария получают из тяжелого шпата, который является природным минералом.)
Для лечения онкологических заболеваний, рентгенодиагностика, рентгенотерапия
Назначается курс облучения (лучевая терапия) для подавления раковых клеток на разных стадиях течения болезни (кобальтовая пушка), а также для диагностики, обследования человека.
В промышленности: контроль износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания; слежение за процессами в доменных печах; исследование структуры металлических отливок с целью обнаружения дефектов.
В сельском хозяйстве: увеличение урожайности при облучении семян растений; осуществлениеконтроля за усвоением растениями удобрений во время роста и созревания.
В археологии: определение возраста органических соединений, организмов методом радиоактивного углерода.
Периодически население нашей страны проходит медицинское обследование. При флюорографическом обследовании человека используют рентгеновские лучи, которые относятся к проникающей радиации. При воздействии радиации на организм человека процесс ионизации идет непосредственно в клетках тканей и органов. И если источник излучения обладает большой мощностью, это может привести к неприятным последствиям. Под действием ионизирующего излучения в живой клетке появляются чужеродные химически агрессивные соединения. Если таких соединений накапливается слишком много, то клетка гибнет. Опасность излучений осложняется тем, что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах.
Необходимо отметить, что все медицинские мероприятия, связанные с облучением человека, назначаются тогда, когда ожидаемый полезный эффект намного превышает возможный вред от воздействия радиации.
Компьютерная томография дает больше радиации, чем рентгеновский снимок, но позволяет выявить злокачественные опухоли и другие заболевания на ранних стадиях. Лечение назначается до того, как болезнь разовьется, и шансы на благополучный исход значительно возрастают.
Современные цифровые аппараты для флюорографического обследования позволяют снизить дозу в 10 раз по сравнению с устаревшей аппаратурой. Именно об этом нам рассказал врач-рентгенолог клиники «МEDСИ» Шустова В.Г. и рентген-лаборант Харитонова М.И.
Радиоактивные изотопы, образующиеся в процессе деятельности предприятий атомной энергетики (без взрывов и опасных выбросов), называют искусственными или техногенными. В то же время, в каждой вещи, в каждом предмете, которые нас окружают, в том числе в питьевой воде и самом воздухе, содержатся природные или естественные радиоактивные изотопы.
(Изотопы — это разновидности данного химического элемента, обладающие одинаковыми химическими свойствами, но различающиеся по массе атомных ядер и своей радиоактивностью).
Именно природные изотопы вносят наибольший вклад в годовую дозу облучения человека. Опасными они становятся при сильной концентрации в различных технологических процессах (добыча и транспортировка нефти и природного газа, сжигание угля и мазута на тепловых электростанциях).
В грунте, строительных материалах всегда содержится некоторое количество радия Ra-226 ( радиоактивный элемент), из которого образуется радиоактивный благородный газ радон (Rn-222). Газ радон не удерживается в строительных конструкциях, а свободно выходит в воздух. Он может накапливаться в закрытых, мало проветриваемых помещениях, а с воздухом попадает в легкие человека и разносится кровью по органам и тканям, что приводит к внутреннему облучению организма.
Наибольшее количество радона может скапливаться в душе, водяной пар способствует притоку радона.
Вот почему в строительстве надо использовать чистые материалы, прошедшие радиационно-гигиенический контроль. А в помещениях необходимо устраивать влажную уборку (ведь на частичках пыли могут оказаться продукты распада радона), регулярно их проветривать, над плитой обязательно должна быть вытяжка, а питьевую воду лучше кипятить. Все это позволит значительно снизить радоновую «дозу».
Так где же граница между безопасной и опасной дозой радиации? Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой излучения. Поглощенной дозой излучения называют отношение поглощенной энергии ионизирующего излучения к массе облучаемого вещества. Она измеряется в грэях (Гр). Естественный фон радиации за год на человека составляет 0,002 Гр. По нормам, установленным Международной комиссией по радиационной защите, для работающих с излучением лиц предельно допустимая за год поглощенная доза составляет 0,05 Гр.
Для оценки действия излучения на живые организмы введена специальная величина — эквивалентная доза поглощенного излучения. Измеряется эта величина в зивертах (Зв) — в честь шведского ученого — радиофизика Рольфа Зиверта. Свое название она получила в 1979г.
1 Зв — эквивалентная доза, при которой доза поглощенного излучения равна 1 Гр.
Максимальное значение эквивалентной дозы, при получении которого происходит поражение организма, выражающееся в нарушении деления клеток, составляет 0,5 Зв.
Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения за счет естественного радиационного фона составляет 2 мЗв в год на человека.
Для обычного человека, не работающего с источниками радиации, допустимая годовая доза от техногенной радиации (исключая медицинское облучение) составляет 1 мЗв, а для сотрудников, работающих с источниками радиации — 20 мЗв.
Согласно Постановлению Главного государственного санитарного врача РФ Г. Г. Онищенко № 11 от 21.04. 2006г «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований», п.3.2, необходимо «обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации».
Во время посещения клиники «МEDСИ» врач Шустова В.Г. сказала, что врачи и сотрудники, обслуживающие рентгеновский аппарат и компьютерный томограф, пользуются индивидуальными дозиметрами. (Правда, сфотографировать томограф и дозиметр они нам не разрешили.)
Практическая часть нашей работы состояла в исследовании уровня радиационного фона на территории нашей школы. Разобравшись в принципе действия дозиметра «Снегирь», мы произвели замеры на первом этаже школы, где находится кабинет физики, в столовой, где учащиеся вкусно кушают, на втором этаже, где находится учительская, а также на третьем этаже нашей школы, в кабинете информатики, истории, в большом спортивном зале. Результаты таковы:
1 этаж — 0,11 мЗв; 2 этаж — 0,1 мЗв; столовая — 0,09 мЗв;
3 этаж — 0,1 мЗв; кабинет истории — 0,13 мЗв;
кабинет информатики — 0,14 мЗв; спортивный зал — 0,12 мЗв;
на футбольной площадке — 0,07 мЗв.
Эти исследования показали, что на территории нашей школы не превышен уровень радиационного фона.
Итак, мы многое узнали о радиации, выяснили, что ее воздействие на человека бывает часто отрицательным, негативным. Но и положительного действия в жизни человека, как оказывается, тоже достаточно. Познакомились с ранее неизвестным измерительным прибором (дозиметром) и теперь умеем пользоваться им. Благодаря дозиметру «Снегирь» мы теперь уверены, что вокруг нас — безопасная окружающая среда.
В заключении хотелось бы сказать, что может скоро наступит будущее, когда роль радиации (и атомной энергетики в целом) будет только положительная, и фантастические идеи станут реальностью.
«В недалеком будущем на автомобилях могут быть установлены портативные атомные двигатели, а заправку их необходимым ядерным горючим произведут один раз — при изготовлении машин на заводе… Самолеты будут совершать рейсы в стратосфере, где воздух сильно разрежен. Атомный двигатель даст самолету колоссальные возможности, которых он сейчас не имеет».
Роль радиационного фактора в жизни человека и общества
РОЛЬ РАДИАЦИИ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Радиация. Это слово воспринимается многими людьми крайне неприязненно. Лучевая болезнь, рак щитовидной железы, лейкоз – всё это очень страшно. Большие дозы радиации самым негативным образом влияют на человеческий организм. Но не всё так однозначно. Радиация непрерывно, в течение всей жизни воздействует на человека, значит, есть и безопасные дозы радиации?! А каков он – допустимый уровень радиации? Как сохранить жизнь человека с точки зрения данной проблемы?
Актуальность темы «Роль радиации в жизни человека» растёт в связи с увеличением использования в хозяйственной деятельности человека источников радиоактивных излучений. С другой стороны, интерес вызывает вопрос о происхождении радиационного фона и его составляющих.
Для себя мы обозначили проблему так: роль радиации в жизни человека в большей мере положительная или отрицательная? Цель нашей работы была такова: выяснить роль радиоактивных излучений в жизни человека. Перед нами были поставлены такие задачи:
найти область применения радиоактивных излучений;
установить, в чем опасность радиации для человека;
познакомиться с принципом работы дозиметра;
исследовать уровень радиации на территории нашей школы.
На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре.
Химический элемент уран, открытый в 1840 г. химиком Пелиго Эжен Мелькиором, проявил свою способность к самопроизвольному излучению благодаря французскому ученому Анри Беккерелю. Эта способность позже была обнаружена и у других химических элементов и получила название радиоактивности. Такого рода исследованиями занимались Э.Резерфорд, П.Кюри, М.Склодовская- Кюри и др. Не сразу они поняли об опасности, исходящей от этих излучений. Многие из них впоследствии умерли от лучевой болезни.
Еще до открытия Беккереля профессор физики В.Рентген открыл Х-лучи, которые проникали через книгу, стекло и даже руку, предоставляя возможность видеть кости скелета на специальном экране. А если закрепить это изображение на фотопластинке? Так был получен первый «рентгеновский снимок».
Н.Тесла тоже экспериментировал с этими лучами, и именно он предложил использовать их для обнаружения опухолей человеческих органов. Ему удалось получить снимки животных, птиц и самого себя. Сначала он был уверен, что эти лучи безвредны и иногда даже засыпал под ними. Но после одного из опытов ученый получил сильный ожог и догадался об опасности этих лучей. Сейчас всем хорошо известно: рентгеновское излучение является ионизирующим.
Радиация (хотя специалисты говорят – ионизирующее излучение) – это поток частиц, способных ионизировать среду, то есть превращать нейтральные атомы и молекулы среды в частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд (ионы).
2.2. Применение радиоактивных излучений (положительная роль радиации).
Применение радиоактивных излучений:
Для исследования обмена веществ в организме человека
По химическим свойствам радиоактивные атомы не отличаются от обычных атомов. Их можно обнаружить по их излучению. Это своего рода метка, с помощью которой можно проследить за поведением данного химического элемента.
Таким способом было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Лишь железо, которое входит в состав гемоглобина, поступает в кровь в том случае, когда его запасы в организме иссякают, и оно начинает усваиваться организмом.
А вот еще пример. Известная фирма «Лего» добавляет в свою продукцию сульфат бария для того, чтобы обнаружить игрушку, попавшую в пищевод ребенка, ведь сульфат бария хорошо заметен в рентгеновских лучах.
(Сульфат барияBaSO4 – это средство для проведения рентгенологических исследований пищевода, желудка и кишечника человека. Оно не всасывается из желудочно-кишечного тракта и не попадает в системный кровоток. В промышленных масштабах сульфат бария получают из тяжелого шпата, который является природным минералом.)
Для лечения онкологических заболеваний, рентгенодиагностика, рентгенотерапия
Назначается курс облучения (лучевая терапия) для подавления раковых клеток на разных стадиях течения болезни (кобальтовая пушка), а также для диагностики, обследования человека.
В промышленности: контроль износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания; слежение за процессами в доменных печах; исследование структуры металлических отливок с целью обнаружения дефектов.
В сельском хозяйстве: увеличение урожайности при облучении семян растений; осуществлениеконтроля за усвоением растениями удобрений во время роста и созревания.
В археологии: определение возраста органических соединений, организмов методом радиоактивного углерода.
Периодически население нашей страны проходит медицинское обследование. При флюорографическом обследовании человека используют рентгеновские лучи, которые относятся к проникающей радиации. При воздействии радиации на организм человека процесс ионизации идет непосредственно в клетках тканей и органов. И если источник излучения обладает большой мощностью, это может привести к неприятным последствиям. Под действием ионизирующего излучения в живой клетке появляются чужеродные химически агрессивные соединения. Если таких соединений накапливается слишком много, то клетка гибнет. Опасность излучений осложняется тем, что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах.
Необходимо отметить, что все медицинские мероприятия, связанные с облучением человека, назначаются тогда, когда ожидаемый полезный эффект намного превышает возможный вред от воздействия радиации.
Компьютерная томография дает больше радиации, чем рентгеновский снимок, но позволяет выявить злокачественные опухоли и другие заболевания на ранних стадиях. Лечение назначается до того, как болезнь разовьется, и шансы на благополучный исход значительно возрастают.
Современные цифровые аппараты для флюорографического обследования позволяют снизить дозу в 10 раз по сравнению с устаревшей аппаратурой. Именно об этом нам рассказал врач-рентгенолог клиники «МEDСИ» Шустова В.Г. и рентген-лаборант Харитонова М.И.
Радиоактивные изотопы, образующиеся в процессе деятельности предприятий атомной энергетики (без взрывов и опасных выбросов), называют искусственными или техногенными. В то же время, в каждой вещи, в каждом предмете, которые нас окружают, в том числе в питьевой воде и самом воздухе, содержатся природные или естественные радиоактивные изотопы.
(Изотопы – это разновидности данного химического элемента, обладающие одинаковыми химическими свойствами, но различающиеся по массе атомных ядер и своей радиоактивностью).
Именно природные изотопы вносят наибольший вклад в годовую дозу облучения человека. Опасными они становятся при сильной концентрации в различных технологических процессах (добыча и транспортировка нефти и природного газа, сжигание угля и мазута на тепловых электростанциях).
В грунте, строительных материалах всегда содержится некоторое количество радия Ra-226 ( радиоактивный элемент), из которого образуется радиоактивный благородный газ радон (Rn-222). Газ радон не удерживается в строительных конструкциях, а свободно выходит в воздух. Он может накапливаться в закрытых, мало проветриваемых помещениях, а с воздухом попадает в легкие человека и разносится кровью по органам и тканям, что приводит к внутреннему облучению организма.
Наибольшее количество радона может скапливаться в душе, водяной пар способствует притоку радона.
Вот почему в строительстве надо использовать чистые материалы, прошедшие радиационно-гигиенический контроль. А в помещениях необходимо устраивать влажную уборку (ведь на частичках пыли могут оказаться продукты распада радона), регулярно их проветривать, над плитой обязательно должна быть вытяжка, а питьевую воду лучше кипятить. Все это позволит значительно снизить радоновую «дозу».
Так где же граница между безопасной и опасной дозой радиации? Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой излучения. Поглощенной дозой излучения называют отношение поглощенной энергии ионизирующего излучения к массе облучаемого вещества. Она измеряется в грэях (Гр). Естественный фон радиации за год на человека составляет 0,002 Гр. По нормам, установленным Международной комиссией по радиационной защите, для работающих с излучением лиц предельно допустимая за год поглощенная доза составляет 0,05 Гр.
1 Зв – эквивалентная доза, при которой доза поглощенного излучения равна 1 Гр.
Максимальное значение эквивалентной дозы, при получении которого происходит поражение организма, выражающееся в нарушении деления клеток, составляет 0,5 Зв.
Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения за счет естественного радиационного фона составляет 2 мЗв в год на человека.
Для обычного человека, не работающего с источниками радиации, допустимая годовая доза от техногенной радиации (исключая медицинское облучение) составляет 1 мЗв, а для сотрудников, работающих с источниками радиации – 20 мЗв.
Согласно Постановлению Главного государственного санитарного врача РФ Г. Г. Онищенко № 11 от 21.04. 2006г «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований», п.3.2, необходимо «обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации».
Во время посещения клиники «МEDСИ» врач Шустова В.Г. сказала, что врачи и сотрудники, обслуживающие рентгеновский аппарат и компьютерный томограф, пользуются индивидуальными дозиметрами. (Правда, сфотографировать томограф и дозиметр они нам не разрешили.)
Практическая часть нашей работы состояла в исследовании уровня радиационного фона на территории нашей школы. Разобравшись в принципе действия дозиметра «Снегирь», мы произвели замеры на первом этаже школы, где находится кабинет физики, в столовой, где учащиеся вкусно кушают, на втором этаже, где находится учительская, а также на третьем этаже нашей школы, в кабинете информатики, истории, в большом спортивном зале. Результаты таковы:
1 этаж – 0,11 мЗв; 2 этаж – 0,1 мЗв; столовая – 0,09 мЗв;
3 этаж – 0,1 мЗв; кабинет истории – 0,13 мЗв;
кабинет информатики – 0,14 мЗв; спортивный зал – 0,12 мЗв;
на футбольной площадке – 0,07 мЗв.
Эти исследования показали, что на территории нашей школы не превышен уровень радиационного фона.
В заключении хотелось бы сказать, что может скоро наступит будущее, когда роль радиации (и атомной энергетики в целом) будет только положительная, и фантастические идеи станут реальностью.
«В недалеком будущем на автомобилях могут быть установлены портативные атомные двигатели, а заправку их необходимым ядерным горючим произведут один раз – при изготовлении машин на заводе… Самолеты будут совершать рейсы в стратосфере, где воздух сильно разрежен. Атомный двигатель даст самолету колоссальные возможности, которых он сейчас не имеет».
И. К. Цацулин «Атомная крепость».
- Список использованных источников и литературы
Акатов А.А., Коряковский Ю.С. Радиация: от космических лучей до компьютерного томографа – М. Информационный центр по атомной энергии, 2014
Благодаров В.С., Равуцкая Ж.И. Физика 7-11 классы. Организация внеклассной работы – Волгоград. : Учитель, 2011
Воронцов-Вельяминов Б.А.Очерки о Вселенной – М.: Наука, 1980
Перевод с английского Банникова Ю.А.: Радиация. Дозы, эффекты, риск – М.: Мир, 1990
Радиация как неотъемлемая часть жизни человека
РАДИАЦИЯ КАК НЕОТЪЕМЛЕМАЯ ЧАСТЬ ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 90», г. Северск
С давних времен человек совершенствовал себя, как физически, так и умственно, создавая и совершенствуя орудия труда. Постоянная нехватка энергии заставляла человека искать и находить новые ее источники, использовать их, не заботясь о будущем. Один из примеров – паровой двигатель, создание которого побудило человека к постройке огромных фабрик, что, в свою очередь, повлекло мгновенное ухудшение экологии в городах. Другим примером служит создание каскадов гидроэлектростанций, затопивших огромные территории и изменившие до неузнаваемости экосистемы отдельных районов. В конце XIX в. Пьером и Марией Кюри было открыто явление радиоактивности, благодаря которому был совершен существенный прорыв в области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику.
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. К сожалению, достоверная научная информация по этому вопросу очень часто не доходит до населения, которое пользуется 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.
Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением, невозможно реально оценить ситуацию.
Радиация – излучение энергии ядрами атомов в виде частиц или электромагнитных волн.
Она существовала на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовала в космосе еще до возникновения самой Земли. Все живое на Земле возникло и развивалось в условиях воздействия ионизирующей радиации, которая стала постоянным спутником человека. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее зарождения. Даже человек радиоактивен, так как в любой живой ткани присутствуют радиоактивные вещества природного происхождения. За сто лет изучения радиации ученые накопили большой опыт в этой области. Как это не покажется на первый взгляд странным, но действие радиации на человека изучено лучше, чем действие многих других факторов физической или химической природы.
В 1896 году французский ученый Анри Беккерель случайно обнаружил, что после продолжительного соприкосновения с куском минерала, содержащего уран, на фотографических пластинках после проявки появились следы излучения. Позже этим явлением заинтересовались Мария Кюри и Пьер Кюри. В 1898 году они обнаружили, что в результате излучения уран превращается в другие элементы, которые молодые ученые назвали полонием и радием. К сожалению люди, профессионально занимающиеся радиацией, подвергали свое здоровье, и даже жизнь, опасности из-за частого контакта с радиоактивными веществами. Несмотря на это исследования продолжались, в результате которых человечество располагает весьма достоверными сведениями о процессе протекания реакций в радиоактивных массах, в значительной мере обусловленных особенностями строения и свойствами атома.
Различают несколько видов излучения:
— альфа-частицы – положительно заряженные ядра гелия;
— бета-частицы – обычные электроны;
— гамма-частицы – высокоэнергетические фотоны, обладающие высокой проникающей способностью;
— нейтроны – электрически нейтральные частицы, возникающие в основном при ядерных взаимодействиях, происходящих в атомных реакторах;
— рентгеновские лучи – похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце – один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли.
Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. 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. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах – соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметизация помещений и даже полеты на самолетах – все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации. Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации.
Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой тип облучения называют внутренним.
Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно все, что нас окружает: почва, вода, растения и животные. В зависимости от региона планеты уровень естественной радиоактивности может колебаться от 5 до 20 микрорентген в час. В связи с тем, что повлиять на естественный уровень радиации мы практически не можем, нужно стараться максимально оградить себя от факторов, приводящих к значительному превышению допустимых значений.
Откуда же берется естественная радиоактивность? Существует три основных источника:
1 Космическое излучение и солнечная радиация – это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и все живое на ней. К счастью, от этого вида радиации у нас есть надежный защитник – атмосфера. Впрочем, интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому в любом случае следует избегать воздействия прямых солнечных лучей.
Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров. Впрочем, обычным гражданам, не увлекающимися частыми перелетами, волноваться о космическом излучении не стоит.
2 Излучение земной коры. Помимо космического излучения радиоактивна и сама наша планета. В ее поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозем и т. п. Сами по себе они представляют опасность лишь вблизи месторождений, однако человеческая деятельность ведет к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в виде стройматериалов, в атмосферу после сжигания угля, на участок в виде фосфорных удобрений, а затем и к нам на стол в виде продуктов питания.
3 Радон – это радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов. Радон активно поступает в наши дома с бытовым газом, водопроводной водой (особенно, если ее добывают из очень глубоких скважин), или же просто просачивается через микротрещины почвы, накапливаясь в подвалах и на нижних этажах. Снизить содержание радона, в отличие от других источников радиации, очень просто: достаточно регулярно проветривать помещение и концентрация опасного газа уменьшится в несколько раз.
Искусственная (техногенная) радиоактивность
Основной вклад в загрязнение от искусственных источников вносят различные медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Основной прибор, без которого не может обойтись ни одна крупная клиника – рентгеновский аппарат, но существует множество других методов диагностики и лечения, связанных с использованием радиоизотопов. Облучение в медицине не столь опасно, если им не злоупотреблять.
В результате взрыва часть радиоактивных веществ выпадает неподалеку от полигона, часть задерживается в тропосфере и затем в течение месяца перемещается ветром на большие расстояния, постепенно оседая на землю, при этом оставаясь примерно на одной и той же широте. Однако большая доля радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу и остается там более продолжительное время, также рассеиваясь по земной поверхности.
Одним из наиболее обсуждаемых сегодня источников радиационного излучения является атомная энергетика. Процесс производства энергии из ядерного топлива сложен и проходит в несколько стадий.
На каждом этапе происходит выделение в окружающую среду радиоактивных веществ. Кроме того, серьезной проблемой является захоронение радиоактивных отходов, которые еще на протяжении тысяч и миллионов лет будут продолжать служить источником загрязнения.
Жизнь по соседству с радиацией
По мнению профессора Брянского государственного университета Владимира Михалева, доктора медицинских наук, на многих детей, живущих в пострадавших от Чернобыльской аварии районах, радиация оказала стимулирующее воздействие. Он в течение нескольких лет изучал развитие детей, как в Чернобыльской зоне, так и в незараженных местах. По его словам, исследования показывают, что многие ребята из пострадавших районов стали расти быстрее, они живее реагируют на раздражители, а ум их более подвижный. Иммунная система у них мощнее, чем у сверстников из других мест.
Радиация в медицине
1 Метод меченых атомов
За последнюю четверть века радиация проникла во многие области человеческой деятельности, в том числе и в медицину. В биологических и медицинских исследованиях, а также в практической медицине ионизирующие излучения применяют шире, чем во многих других областях. Можно сказать, что некоторые современные биологические науки (такие, как биохимия, многие разделы физиологии и некоторые другие) не могут существовать и развиваться без методов, связанных с применением радиации. Наиболее молодая биологическая наука – молекулярная биология, не могла возникнуть без применения этих методов. Один из таких широко распространенных методов – метод меченых атомов. Мечеными атомами могут служить искусственные радиоактивные изотопы. Если ввести радиоактивные изотопы в состав соединений, а затем в живой организм, то их поведение в организме не отличается от поведения стабильных атомов, но излучение послужит меткой, которая даст возможность следить за их судьбой. Вводят радиоактивные изотопы в очень небольших количествах, так что их излучение не влияет на организм.
Меченые атомы послужили в исследованиях обмена веществ своеобразной «машиной времени». Они помогли узнать не только, какие химические преобразования происходят в организме, но и как скоро они происходят. Стало возможным изучить динамику процессов, ввести критерий времени.
2 Облучение Бетатроном в Томске
Томская школа онкологии – одна из лучших в России. Именно томичи начали облучать онкологически больных пациентов непосредственно во время операции. Это новая методика, которая не используется нигде в мире. Это большой шаг вперед и, как показали исследования, она дает прекрасные результаты. Для облучения необходим специальный прибор Бетатрон, изобретенный томскими физиками. Бетатрон – излучатель бета-частиц и быстрых электронов. Его устанавливают непосредственно в операционную. В нужный момент врачи покидают операционную, и прибор начинает действовать. Для наблюдения за пациентом в операционной установлена специальная камера.
Томская технология облучения вызвала большой интерес у онкологов мира. Уже побывали в Томске представители КНР и Италии, в ближайшее время томский Бетатрон установят в клиниках этих стран. А в Томском НИИ Интроскопии, где когда-то прибор придумали, работают над новым проектом. Излучатель нового поколения будет намного мощнее прежнего.
3 Нейтронная терапия онкологических заболеваний
В последнее время успехи в области лечения онкологических заболеваний связаны с применением ионизирующего излучения. Опухоль подвергается облучению γ-частицами в течение ряда сеансов, с различных направлений, чтобы снизить лучевую нагрузку на здоровые ткани, лежащие на пути к ней. Однако целый ряд опухолей является устойчивым к воздействию γ-излучения, включая некоторые виды опухолей мозга. Для их лечения применяются потоки тяжелых частиц – протонов и нейтронов, разрушающих клетки тканей на своем пути просто за счет высокой кинетической энергии. Нейтронная терапия, то есть облучение злокачественных новообразований потоками нейтронов, достигла значительных успехов. В результате лечения облучением нейтронами значительный процент больных впервые получают шанс на выздоровление. Применение нейтронной терапии существенно улучшает результаты лечения и других онкологических заболеваний.
В своем докладе я хотел показать взаимосвязь жизни человека и радиации. Человек – кузнец своего счастья, и поэтому, если он хочет жить и выживать, то должен научиться безопасно использовать этого «джина из бутылки» под названием радиация. Если человек научится управлять им без вреда для себя и всего окружающего мира, то он достигнет небывалого рассвета цивилизации. Мы не имеем права и возможности уничтожить основной источник радиационного излучения, а именно природу. Кроме того, мы не можем и не должны отказываться от тех преимуществ, которые нам дает наше знание законов природы и умение ими воспользоваться.
1 Дж. – Радиация и жизнь – М.: Медицина, 1989.
2 Широков по ядерной физике – М.: Изд-во МГУ, 1980.
3 Большая Советская энциклопедия. Электронное издание. – М., 2003.