close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Маковский Андрей Михайлович. Биоэкологические особенности накопления радионуклидов

код для вставки
2
3
АННОТАЦИЯ
Выпускная
квалификационная
работа
изложена
на
67
страницах
машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, списка
литературы. Работа включает 6 таблицы, 5 рисунков. Список литературы
включает 29 источников.
Радиоактивность, ионизирующее облучение, радиационная обстановка,
радионуклид, радиоактивное загрязнение, экспозиционная доза, радиационный
фон, радиоизотоп, радиоактивные отходы, новообразования.
Тема: «Биоэкологические особенности накопления радионуклидов».
Предмет исследования: радиационный фон Орловской области.
Цель исследования: оценка радиационного фона на территории Орловской
области.
Для достижения поставленной цели использовали следующие методы:
анализ литературных данных по данной проблеме, наблюдение, эксперимент, а
также статистические и математические методы исследований.
В работе рассмотрены основные естественные и антропогенные источники
радиации, нормы радиационной безопасности, оценена радиационная обстановка
на территории Орловской области.
Отдельные теоретические выводы и практические материалы работы
используются для проведения исследований в области мониторинга окружающей
среды Орловского региона.
4
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………
5
Глава 1.Радиационная обстановка на территории России…………………
8
1.1. Радиация, основные понятия и показатели…………………………..
8
1.1.1.Радиоактивное загрязнение………………………………………...
9
1.1.2.Ионизирующие излучения…………………………………………. 10
1.1.3. Радиоактивность и источники ионизирующего излучения……..
16
1.1.4. Естественные источники радиации……………………………….
19
1.1.5. Антропогенные источники ионизирующих излучений…………. 24
1.2. Нормы радиационной безопасности…………………………………. 30
1.3.Радиация в нашей жизни………………………………………………. 33
1.3.1.Биологические характеристики радионуклидов………………….. 34
1.3.2. Воздействие ионизирующих излучений на живые организмы…. 35
1.3.3. Действие радиации на человека…………………………………...
39
1.3.4. Генетические последствия облучения……………………………. 43
1.4. Радиационный фон на территории России…………………………... 44
1.5.Система радиационной защиты……………………………………….. 46
Глава 2. Основные методы измерения радиоактивности…………………. 49
2.1. Основные единицы измерения ионизирующего облучения………..
49
2.2. Основные методы оценки радиационной обстановки………………
50
2.3. Экспрессные методы определения радиоактивности объектов ....
53
Глава 3. Биоэкологические особенности накопления радионуклидов …
56
3.1. Радиационная обстановка на территории Орловской области……... 56
3.2. Радиационная обстановка и здоровье населения на территории
Орловской области…………………………………………………………
3.3.
Анализ
реабилитационных
и
защитных
мероприятий
60
на
радиоактивно загрязненных территориях Орловской области…………. 62
Заключение…………………………………………………………………..
63
Список литературы..………………………………………………………...
65
5
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Благодаря открытию явления радиоактивности были
совершены прорывы во многих сферах человеческой деятельности: в области
медицины и различных отраслях промышленности, особенно в энергетике. Но,
чем интенсивнее использовалось это явление в продуктах человеческого труда,
тем серьезнее становилась опасность радиоактивного загрязнения окружающей
среды. На данный момент сотни и тысячи людей проживают на территориях,
подвергшихся радиоактивному загрязнению. Многие группы населения также
получают урон здоровью через зараженную воду или другие источники.
Вторая половина ХХ века дала надежду многим государствам, не имеющим
обширных запасов углеводородного сырья, построить высокотехнологичную
энергетику. Но вместе с этим встала серьезнейшая проблема захоронения и
переработки
ядерных
отходов.
Правительства
развитых
государств,
самостоятельно или же под давлением общественных организаций, стали
разрабатывать законодательства и проекты, призванные защитить население или
очистить зараженные объекты. Одним из примеров активности Российской
Федерации в этом направлении может служить Федеральный закон Российской
Федерации от 10 июля 2001 года № 92-ФЗ «О сᴨециальных экологических
программах реабилитации радиационно-загрязненных участков территории».
В любом месте на Земле человек подвержен воздействию естественного
радиационного фона. Эта радиация была, когда на Земле ещё не было жизни, есть
сейчас и будет когда погаснет Солнце. В условиях существования естественного
радиационного фона возникла жизнь на Земле и прошла путь эволюции до своего
настоящего состояния.
Биологическое действие радиации на живой организм обусловлено
химическими процессами, происходящими в живых клетках после их облучения.
Процессы ионизации и химических взаимодействий продуктов ионизации
происходят в клетке за миллионные доли секунды. Следствия биохимических
изменений могут быть молниеносными, проходящими за доли секунды или
6
происходить в течение всей жизни.
Исследование радиационного фона, его мониторинг становится актуальной
задачей для экологических служб, так как любые отклонения от предельнодопустимых норм могут повлиять на здоровье людей и изменить экологию среды
обитания. Впоследствии это может привести к генетическим заболеваниям.
Внимание
общества
сосредоточенно
на
глобальных
проблемах
человечества, возникающих в связи с нарушением баланса между деятельностью
человек и окружающей среды, которые вызывают серьёзную тревогу о состоянии
природной среды и перспективы развития цивилизации.
К таким явлениям можно отнести глобальное потепление климата,
истощение атмосферного озонового слоя (появление «озоновых дыр»), кислотные
дожди, накопление тяжёлых металлов и пестицидов в почве, истощение
природных ресурсов, а так же загрязнение атмосферы.
Именно вопрос о воздействии радиации на человека и многие другие
вопросы которые возникают, на ряду, с этим, приковывают к себе столь сильное
внимание общественности и вызывают так много споров.
В настоящее время, противорадиационная защита носит глобальный
характер, в силу этого организационные мероприятия разрабатываются не только
в отдельных странах, но и в международном масштабе.
Проблема исследования радиационного фона Земли наиболее актуальна в
наше время, так как все большее распространение получают такие области науки
и производства, в которых используются технологии, в результате которых
изменяется радиационный баланс Земли.
Объект
исследования:
территория
Орловской
области
(контроль
радиационного фона местности).
Предмет исследования: радиационный фон Орловской области.
Цель исследования: оценка радиационного фона на территории Орловской
области.
Задачи исследования:
1) изучить состояние данной проблемы в научной и научно-популярной
7
литературе;
2) изучить методы измерения радиационного фона, единицы измерения;
3) определить допустимых уровней содержания радиоактивных веществ в
объектах природной среды и организме человека;
4) оценить радиационный фон на территории Орловской области, и его
воздействие на человека;
5) проанализировать
реабилитационные
и
защитные
мероприятия
на
радиоактивно загрязненных территориях.
Методы исследования: анализ литературных данных по данной проблеме,
наблюдение, эксперимент, а также статистические и математические методы
исследований.
8
Глава 1. РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ
1.1. Радиация, основные понятия и показатели
Под радиацией принято понимать ионизирующее излучение, то есть
различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать
вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению не относят
ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в
отдельных случаях также может быть ионизирующим.
В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате
спонтанного радиоактивного распада радионуклидов, ядерных реакций (синтез и
индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.), а
также при ускорении заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения
космических
частиц
до
конца
не
ясна).
Искусственными
источниками
ионизирующего излучения являются искусственные радионуклиды (генерируют
альфа-, бета- и гамма-излучения), ядерные реакторы (генерируют главным
образом
нейтронное
и
гамма-излучение),
радионуклидные
нейтронные
источники, ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных
частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты
(генерируют тормозное рентгеновское излучение) [9].
На Земле существует радиационный фон – это ионизирующее излучение
земного и космического происхождения, постоянно воздействующее на человека.
Различают
естественный,
искусственный
и
технологически
измененный
естественный радиационный фон. Естественный радиационный фон обусловлен
источниками излучения природного происхождения - космическим излучением и
излучением естественных радионуклидов земной природы. Технологически
измененный Радиационный Фон формируется за счет природных источников
ионизирующего излучения, направленного излучения рассеянных в окружающей
среде естественных радионуклидов, извлеченных из недр земли вместе с
полезными ископаемыми или содержащихся в стройматериалах. Искусственный
Радиационный Фон - глобальное (по всему земному шару) загрязнение
9
окружающей среды образующимися при расщеплении ядер урана и плутония
искусственными радионуклидами - возник после начала испытаний ядерного
оружия. Искусственный Радиационный Фон в масштабах земного шара в среднем
составляет 1- 3% естественного радиационного фона.
Мерой
радиационного
фона
на
местности
является
мощность
экспозиционной дозы. Экспозиционная доза - мера ионизации воздуха в
результате воздействия на него фотонов, равная отношению суммарного
электрического заряда ионов одного знака, образованного ионизирующим
излучением, поглощенным в некоторой массе воздуха, к массе. На территории
России на местности (высота 1 м от поверхности земли) колеблется в пределах 515 мкР/ч.
Влияние радиационного фона на здоровье человека полностью не выяснено.
Характерные для него малые дозы ионизирующих излучений не вызывают в
состоянии
здоровья
человека
выраженных,
поддающихся
объективной
регистрации, сдвигов. Некоторые сᴨециалисты указывают, что человек в процессе
эволюции адаптировался к нему и он для него полностью безвреден [3].
1.1.1.Радиоактивное загрязнение
Радиоактивное
загрязнение
биосферы
-
это
любое
превышение
естественного радиационного фона. При измерении загрязнения следует
учитывать, что естественный фон значительно различается для разных
территорий, в основном за счет горных массивов и содержащихся в них
излучающих элементов, а также ᴨесков с высоким содержанием тория и
радоновых пластов.
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. В
принциᴨе, облучение в медицине не столь опасно, если им не злоупотреблять. Но,
к сожалению, часто к пациенту применяются неоправданно большие дозы. Среди
10
методов,
способствующих
снижению
риска,
уменьшение
-
площади
рентгеновского пучка, его фильтрация, убирающая лишнее излучение, правильная
экранировка и самое банальное, а именно исправность оборудования и грамотная
его эксплуатация [6].
В кирпиче и бетоне присутствуют, хотя и в очень малых количествах, такие
радиоактивные элементы, как уран, торий, радий и другие. Суммарное излучение
составляет примерно 150 миллирентген в год. Среди излучающих материалов некоторые разновидности гранитов, ᴨемзы и бетона, при производстве которого
использовались глинозем, фосфогипс и кальциево-силикатный шлак. Самый
простой и доступный способ хотя бы частично защититься от облучения дома или
на работе - чаще проветривать помещение.
Повышенная
ураноносность
некотоҏыҳ
углей
может
приводить
к
значительным выбросам в атмосферу урана и других радионуклидов в результате
сжигания
топлива
на
ТЭЦ,
в
котельных,
при
работе
автотранспорта.
Радиоактивностью обладают также золоотвалы ТЭЦ, фон котоҏыҳ колеблется от
17 до 40 мкР/ч. Установлено, что уровень радиометрического поля золоотвала в
засушливое время года возрастает до 30-33 мкР/ч, а в ᴨериод осадков или
оттаивания почвы уменьшается до 18-25 мкР/ч. Мелкая фракция золы в среднем
на 10 % более радиоактивна, чем крупная.
Особое место занимают продукты атомной энергетики. Среди них:
отработанное ядерное топливо (ОЯТ) и радиоактивные отходы (РАО), плановые и
аварийные
выбросы
радиоактивных
веществ
предприятий
атомной
промышленности, а также выбросы в атмосферу и сбросы в воду радиоактивных
веществ с действующих атомных электростанций. Но наиболее опасными
являются последствия ядерных испытаний, особенно наземных, так как имело
место
выделение
огромного
количества
радионуклидов
в
атмосферу и
последующим разнесением из на огромные расстояния, самыми опасными из
которых являются стронций-90, цезий-137, церий-141, йод-131, рутений-106 [11].
1.1.2.Ионизирующие излучения
Ионизирующим
излучением
называется
поток
заряженных
или
11
нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение
которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или
молекул среды. Они возникают в результате естественных или искусственных
радиоактивных распадов веществ, ядерных реакций деления в реакторах, ядерных
взрывов и некоторых физических процессов в космосе.
Ионизирующие излучения состоят из прямо или косвенно ионизирующих
частиц или смеси тех и других. К прямо ионизирующим частицам относятся
частицы (электроны, а-частицы, протоны и др.), которые обладают достаточной
кинетической
энергией,
чтобы
осуществить
ионизацию
атомов
путём
непосредственного столкновения. К косвенно ионизирующим частицам относятся
незаряженные частицы (нейтроны, кванты и т.д.), которые вызывают ионизацию
через вторичные объекты.
Все ионизирующие излучения по своей природе делятся на фотонные и
корпускулярные. К фотонному ионизирующему излучению относятся гаммаизлучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер
или аннигиляции частиц, тормозное излучение, возникающее при уменьшении
кинетической энергии заряженных частиц, характеристическое излучение с
дискретным
энергетическим
спектром,
возникающее
при
изменении
энергетического состояния электронов атома и рентгеновское излучение,
состоящее
из
корпускулярному
тормозного
или
ионизирующему
характеристического
излучению
относят
излучений.
К
альфа-излучение,
электронное, протонное, нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное
излучение, состоящее из потока заряженных частиц (альфа-, бета-частиц,
протонов, электронов), относится к классу непосредственно ионизирующего
излучения, где в процессе взаимодействий
со
средой
высвобождаются
заряженные частицы (электроны, протоны), способные ионизировать атомы и
молекулы среды, через которую проходят. Соответственно, корпускулярное
излучение, состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно
ионизирующим излучением. Нейтронное и гамма излучение принято называть
проникающей радиацией или проникающим излучением [10].
12
В настоящее время известно около 40 естественных и более 200
искусственных а-активных ядер. а-распад характерен для тяжелых элементов
(урана, тория, полония, плутония и др.. α -частицы, выбрасываемые веществами
активных элементов представляют собой положительно заряженные ионы гелия,
скорость движения которых достигает 20000 км/сек. Благодаря такой огромной
скорости α -частицы, пролетая через воздух и сталкиваясь с молекулами газов,
выбивают из них электроны. Молекулы, потерявшие электроны, становятся
заряженными положительно, выбитые же электроны тотчас присоединяются к
другим молекулам, заряжая их отрицательно. Таким образом, в воздухе на пути α
-частиц образуются положительно и отрицательно заряженные ионы газа [5].
Способность α-частиц ионизировать воздух была использована английским
физиком Вильсоном для того, чтобы сделать видимыми пути движения
отдельных
частиц
и
сфотографировать
их.
Впоследствии
аппарат
для
фотографирования частиц получил название камеры Вильсона. Первый трековый
детектор заряженных частиц изобретен Ч. Вильсоном в 1912 году. Действие
Вильсона камеры основано на конденсации пересыщенного пара (образовании
мелких капелек жидкости) на ионах, возникающих вдоль следа (трека)
заряженной частицы.
Исследуя пути движения частиц с помощью камеры, Резерфорд заметил,
что в камере они параллельны (пути), а при пропускании пучка параллельных
лучей через слой газа или тонкую металлическую пластинку, они выходят не
параллельно, а несколько расходятся, т.е. происходит отклонение частиц от их
первоначального пути. Некоторые частицы отклонялись очень сильно, некоторые
вообще не проходили через тонкую пластинку.
Исходя из этих наблюдений, Резерфорд предложил свою схему строения
атома: в центре атома находится положительное ядро, вокруг которого по разным
орбитам вращаются отрицательные электроны. Центростремительные силы,
возникающие при их вращении, удерживают их на своих орбитах и не дают им
улететь. Эта модель атома легко объясняет явление отклонения α – частиц.
Размеры ядра и электронов очень малы по сравнению с размерами всего атома,
13
которые определяются орбитами наиболее удаленных от ядра электронов;
поэтому большинство α-частиц пролетает через атомы без заметного отклонения.
Только в тех случаях, когда α-частицы очень близко подходит к ядру,
электрическое отталкивание вызывает резкое отклонение ее от первоначального
пути. Таким образом, изучение рассеяние α -частиц положило начало ядерной
теории атома.
β-излучение – это поток отрицательно заряженных частиц (электронов),
которые выпускаются при β - распаде радиоактивных изотопов. Их скорость
приближается к скорости света. Бета-частицы при взаимодействии с атомами
среды отклоняются от своего первоначального направления. Поэтому путь,
проходимый β-частицей в веществе, представляет собой не прямую линию, как у
α-частиц, а ломаную. Наиболее высокоэнергетические β-частицы могут пройти
слой алюминия до 5 мм, однако ионизирующая способность их меньше, чем у αчастиц.
Гамма-излучение, испускаемое атомными ядрами при радиоактивных
превращениях, обладает энергией от нескольких тысяч до нескольких миллионов
электрон-вольт. Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное
излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жестким
рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Гаммаизлучение обладает чрезвычайно малой длинной волны и вследствие этого ярко
выраженными корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку
частиц – гамма квантов, или фотонов, с энергией hv (v – частота излучения, h –
постоянная Планка). Гамма- излучение возникает при распадах радиоактивных
ядер, элементарных частиц, при аннигиляции пар частица-античастица, а также
при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.
Гамма-излучение,
сопровождающее
распад
радиоактивных
ядер,
испускается при переходах ядра из более возбужденного энергетического
состояния в менее возбужденное или основное. Энергия γ-кванта равна разности
энергий состояний, между которыми происходит переход.
Испускание ядром γ-кванта не влечет за собой изменения атомного номера
14
или массового числа, в отличие от других видов радиоактивных превращений.
Ширина линий гамма-излучений чрезвычайно мала (~10-2 эв). Поскольку
расстояние между уровнями во много раз больше ширины линий, спектр гаммаизлучения является линейчатым, т.е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение
спектров
гамма-излучения
позволяет
установить
энергии
возбужденных
состояний ядер. γ-кванты с большими энергиями испускаются при распадах
некоторых элементарных частиц. Так, при распаде покоящегося мезона возникает
гамма-излучение с энергией ~70Мэв. Гамма-излучение от распада элементарных
частиц также образует линейчатый спектр. Однако испытывающие распад
элементарные частицы часто движутся со скоростями, сравнимыми со скоростью
света. Вследствие этого возникает доплеровское уширение линии, и спектр гаммаизлучения оказывается размытым в широком интервале энергий. Гаммаизлучение, образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через
вещество, вызывается их торможением в поле атомных ядер вещества. Тормозное
гамма
-излучение,
также
как
и
тормозное
рентгеновское
излучение,
характеризуется сплошным спектром, верхняя граница которого совпадает с
энергией заряженной частицы, например электрона. В ускорителях заряженных
частиц получают тормозное гамма- излучение с максимальной энергией до
нескольких десятков Гэв. В межзвездном пространстве гамма-излучение может
возникать в результате соударений квантов более мягкого длинноволнового,
электромагнитного излучения, например света, с электронами, ускоренными
магнитными полями космических объектов. При этом быстрый электрон передает
свою энергию электромагнитному излучению и видимый свет превращается в
более жесткое гамма-излучение. Аналогичное явление может иметь место в
земных условиях при столкновении электронов большой энергии, получаемых на
ускорителях, с фотонами видимого света в интенсивных пучках света,
создаваемых лазерами. Электрон передает энергию световому фотону, который
превращается в γ-квант. Таким образом, можно па практике превращать
отдельные фотоны света в кванты гамма-излучения высокой энергии [19].
Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, т.е.
15
может проникать сквозь большие толщины вещества без заметного ослабления.
Основные процессы, происходящие при взаимодействии гамма-излучения с
веществом, – фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское
рассеяние (Комптон-эффект) и образование пар электрон-позитрон. При
фотоэффекте происходит поглощение γ-кванта одним из электронов атома,
причём энергия γ-кванта преобразуется (за вычетом энергии связи электрона в
атоме) в кинетическую энергию электрона, вылетающего за пределы атома.
Вероятность фотоэффекта прямо пропорциональна пятой степени атомного
номера элемента и обратно пропорциональна 3-й степени энергии гаммаизлучения. Таким образом, фотоэффект преобладает в области малых энергии γквантов ( <100 кэв ). При эффекте Комптона происходит рассеяние γ-кванта на
одном из электронов, слабо связанных в атоме. В отличие от фотоэффекта, при
эффекте Комптона γ-квант не исчезает, а лишь изменяет энергию (длину волны) и
направление распространения. Узкий пучок гамма-лучей в результате эффекта
Комптона становится более широким, а само излучение более мягким
(длинноволновым). Интенсивность комптоновского рассеяния пропорциональна
числу электронов в 1см3 вещества, и поэтому вероятность этого процесса
пропорциональна атомному номеру вещества. Комптон-эффект становится
заметным в веществах с малым атомным номером и при энергиях гаммаизлучения, превышающих энергию связи электронов в атомах. Если энергия γкванта превышает 1,02 Мэв, становится возможным процесс образования
электрон-позитронных пар в электрическом поле ядер.
Обратный процесс аннигиляция электрон-позитронной пары является
источником гамма-излучения.
Для характеристики ослабления гамма-излучения в веществе обычно
пользуются коэффициентом поглощения, который показывает, по какой толщине
поглотителя интенсивность падающего пучка гамма-излучения ослабляется в е
раз.
Экспоненциальный закон ослабления гамма-излучения справедлив для
узкого направления пучка гамма-лучей, когда любой процесс, как поглощения,
16
так и рассеяния, выводит гамма-излучение из состава первичного пучка. Однако
при высоких энергиях процесс прохождения гамма-излучения через вещество
значительно усложняется. Вторичные электроны и позитроны обладают большой
энергией и поэтому могут, в свою очередь, создавать гамма-излучение благодаря
процессам торможения и аннигиляции. Таким образом, в веществе возникает ряд
чередующихся поколений вторичного гамма-излучения, электронов и позитронов,
то есть происходит развитие каскадного потока. Число вторичных частиц в
потоке сначала возрастает с толщиной, достигая максимума. Однако затем
процессы поглощения начинают преобладать над процессами излучения частиц, и
поток уменьшается. Способность гамма-излучения увеличивать интенсивность
зависит от соотношения между его энергией и так называемой критической
энергией, после которой интенсивность в данном веществе практически теряет
способность развиваться [22].
Для изменения энергии гамма-излучения в экспериментальной физике
применяются гамма-спектрометры различных типов, основанные большей частью
на измерении энергии вторичных электронов. Основные типы спектрометров
гамма-излучения: магнитные, сцинтилляционные, полупроводниковые, кристаллдифракционные.
Изучение спектров ядерных гамма-излучений дает важную информацию о
структуре ядер. Наблюдение эффектов, связанных с влиянием внешней среды на
свойства ядерного гамма-излучения, используется для изучения свойств твёрдых
тел [5].
1.1.3. Радиоактивность и источники ионизирующего излучения
Источником ионизирующего излучения называют объект, содержащий
радиоактивный материал, или техническое устройство, испускающее или
способное (при определенных условиях) испускать ионизирующее излучение.
Современные ядерно-технические установки обычно представляют собой
сложные источники излучений. Например, источниками излучений действующего
ядерного реактора, кроме активной зоны, являются система охлаждения,
конструкционные материалы, оборудование и др. Поле излучения таких реальных
17
сложных источников обычно представляется как суперпозиция полей излучения
отдельных, более элементарных источников.
Любой источник излучения характеризуется:
• Видом излучения – основное внимание уделяется наиболее часто
встречающимся на практике источникам g-излучения, нейтронов, a-, b+-, b-частиц.
• Геометрией источника (формой и размерами) – геометрически источники
могут быть точечными и протяженными. Протяженные источники представляют
суперпозицию точечных источников и могут быть линейными, поверхностными
или объемными с ограниченными или бесконечными размерами. Физически
точечным можно считать такой источник, максимальные размеры которого много
меньше расстояния до точки детектирования и длины свободного пробега в
материале источника. Поверхностные источники
имеют толщину много
меньшую, чем расстояние до точки детектирования и длина свободного пробега в
материале источника. В объемном источнике излучатели распределены в
трехмерной области пространства.
• Мощностью и ее распределением по источнику – источники излучения
наиболее часто распределяются по протяженному излучателю равномерно,
экспоненциально, линейно или по закону косинуса.
• Энергетическим составом – энергетический спектр источников может быть
моноэнергетическим (испускаются частицы одной фиксированной энергии),
дискретным (испускаются моноэнергетические частицы нескольких энергий) или
непрерывным (испускаются частицы разных энергий в пределах некоторого
энергетического диапазона).
• Угловым распределением излучения – среди многообразия угловых
распределений излучений источников для решения большинства практических
задач
достаточно
рассматривать
следующие:
изотропное,
косинусное,
направленное. Иногда встречаются угловые распределения, которые можно
записать в виде комбинаций изотропных и косинусных угловых распределений
излучений.
18
На практике источники встречаются в неограниченном многообразии
указанных характеристик.
Источниками ионизирующих излучений являются радиоактивные элементы
и их изотопы, ядерные реакторы, ускорители заряженными частиц и др.
рентгеновские установки и высоковольтные источники постоянного тока. Здесь
следует отметить, что при нормальном режиме их эксплуатации радиационная
опасность незначительна. Она наступает при возникновении аварийного режима и
может долго проявлять себя при радиоактивном заражении местности.
Радиоактивный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше
половины всего внешнего облучения, получаемого населением. Нет такого места
на Земле, куда бы ни проникали космические лучи. При этом надо отметить, что
Северный и Южный полюса получают больше радиации, чем экваториальные
районы. Происходит это из-за наличия у Земли магнитного поля, силовые линии
которого сходятся у полюсов[23].
Однако более существенную роль играет местонахождение человека. Чем
выше над уровнем моря, тем сильнее становится облучение, ибо толщина
воздушной прослойки и ее плотность по мере подъема уменьшается, а
следовательно, падают защитные свойства. На высоте 12 км доза облучения за
счет космических лучей возрастает приблизительно в 25 раз по сравнению с
земной. Здесь играет роль не только продолжительность, но и высота полета.
Земная радиация исходит в основном от тех пород полезных ископаемых,
которые содержат калий – 40, рубидий – 87, уран -238, торий – 232. Естественно,
уровни земной радиации на нашей планете неодинаковы и колеблются. Есть такие
места, где эти показатели во много раз выше [2].
Внутренне облучение населения от естественных источников на две трети
происходит от попадания радиоактивных веществ в организм с пищей, водой и
воздухом. Нуклиды свинца – 210, полония -210 концентрируются в рыбе и
моллюсках. Поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря,
получают относительно высокие дозы внутреннего облучения.
Жители северных районов, питающиеся мясом оленя, тоже подвергаются
19
более высокому облучению, потому что лишайник, который употребляют олени в
пищу зимой, концентрирует в себе значительные количества радиоактивных
изотопов полония и свинца.
Установлено, что наиболее весомым из всех естественных источников
радиации является радиоактивный газ радон – это невидимый, не имеющий ни
вкуса, ни запаха газ, который в 7,5 раз тяжелее воздуха. Очень радиоактивны
глиноземы. Относительно высокой радиоактивностью обладают некоторые
отходы промышленности, используемые в строительстве, например, кирпич из
красной глины (отходы производства алюминия), доменный шлак (в черной
металлургии), зольная пыль (образуется при сжигании угля) [7].
За последние десятилетия человек усиленно занимался проблемами ядерной
физики. Он создал сотни искусственных радионуклидов, научился использовать
возможности атома в самых различных отраслях – в медицине, при производстве
электрической и тепловой энергии, изготовлении множества приборов, при
поиске полезных ископаемых и в военном деле. Все это, естественно, приводит к
дополнительному облучению людей. В большинстве случаев дозы невелики, но
иногда техногенные источники оказываются в много тысяч раз интенсивнее, чем
естественные.
1.1.4. Естественные источники радиации
Избежать облучения ионизирующим излучением невозможно. Жизнь на
Земле возникла и продолжает развиваться в условиях постоянного облучения.
Радиационный фон Земли складывается из трех компонентов:
•
космическое излучение;
•
излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах
внешней среды природных радионуклидов;
•
излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.
Облучение, по критерию месторасположения источников излучения,
делится на: внешнее и внутреннее. Внешнее облучение обусловлено источниками,
расположенными вне тела человека. Источниками внешнего облучения являются
космическое излучение и наземные источники. Источником внутреннего
20
облучения являются радионуклиды, находящиеся в организме человека [4].
Космическое излучение - это ионизирующее излучение, непрерывно
падающее на поверхность Земли из мирового пространства (первичное
космическое излучение) и образующееся в земной атмосфере в результате
взаимодействия первичного
космического излучения с атомами
воздуха
(вторичное космическое излучение).
Первичное космическое излучение образуется вследствие извержения и
испарения
материи
с
поверхности
звезд
и
туманностей
космического
пространства. Оно состоит в основном из ядер легких атомов: водорода—
протонов (79 %), гелия — альфа-частиц (20 %), лития, бериллия, бора, углерода,
азота, кислорода и других элементов, большинство из которых обладают очень
высокой энергией — в интервале 3...15 ГэВ, а некоторые — 1017...1018 эВ. Такие
большие энергии первичные космические частицы приобретают в результате
ускорения их в переменных электромагнитных полях звезд, многократного
ускорения в магнитных полях облаков космической пыли межзвездного
пространства и в расширяющихся оболочках новых и сверхновых звезд. Однако
лишь
немногие
частицы
достигают
поверхности
Земли,
так
как
они
взаимодействуют с атомами воздуха, рождая потоки частиц вторичного
космического
излучения.
Поэтому
основную
массу
космических
лучей,
достигающих поверхности Земли, составляет вторичное космическое излучение
[14].
Вторичное космическое излучение очень сложно и состоит из всех
известных в настоящее время элементарных частиц и излучений. Основную массу
их, достигающих уровня моря, составляют: µ± - и π± - мезоны (70 %), электроны и
позитроны (26 %), первичные протоны (0,05 %), гамма-кванты, быстрые и
сверхбыстрые нейтроны.
Для оценки биологического воздействия (расчета дозы космического
излучения) вторичное космическое излучение можно разделить по уровню
энергии и составу на четыре компонента:
•
мягкий, или малопроникающий (объединяет электроны, позитроны,
21
гамма-кванты и частично быстрые протоны с энергиями порядка 100 МэВ);
•
жесткий, или сильнопроникающий (состоит в основном из µ ± -мезонов
с энергиями порядка 600 МэВ, небольшого количества сверхбыстрых протонов с
энергией более 400 МэВ, альфа-частиц и незначительного количества π±мезонов);
•
сильноионизирующий (содержит продукты ядерных расщеплений:
протоны, альфа-частицы, дейтроны, тритоны и более тяжелые осколки ядер с
энергией 10... 15 МэВ);
•
нейтронный (нейтроны различных энергий).
На уровне моря космическое излучение состоит в основном, как правило, из
мягкого и жесткого компонентов.
Мягкий компонент поглощается слоями свинца толщиной 8... 10 см и
железа — 15...20 см, жесткий проходит через свинец толщиной более 1 м; его
можно обнаружить под землей и под водой на глубине нескольких километров.
Частицы мягкого и жесткого компонентов, обладая большими энергиями в
веществе, создают наименьшую плотность ионизации. Поэтому их относительная
биологическая эффективность (ОБЭ) приравнивается к 1.
Частицы сильноионизирующего компонента имеют большую плотность
ионизации. Их ОБЭ приравнивают к ОБЭ протонов, нейтронов и альфа-частиц с
энергией 10...15 МэВ, т. е. относительная биологическая эффективность равна 10.
На уровне моря сильноионизирующий компонент составляет 0,5 %, а
слабоионизирующий — 99,5 %. Поскольку трудно учесть плотность ионизации
осколков ядер с ОБЭ более 10, этот показатель космического излучения считают
приблизительно равным 2.
Проведенные измерения показали, что на уровне моря за счет космических
лучей образуется 2,74 пары ионов в 1 см3 воздуха за 1 с. Это соответствует
мощности дозы 1,15 • 10−11 Гр/с.
Доза космических лучей в биологических тканях на 11 % больше, чем в
воздухе, так как сверхбыстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами атомов С, N и О
биологической ткани, вызывают их расщепление с образованием быстрых
22
нейтронов, которые создают в тканях дополнительную ионизацию.
Исходя из этого установлено, что доза в ткани за сутки составляет 1,1 мкГр,
за год — 0,4 мГр.
Природные радиоактивные вещества можно разбить на три группы. В
первую группу входят U и Тh с продуктами их распада, а также
40
Ки
Rb. Ко
87
второй группе относят малораспространенные изотопы и изотопы с большим
периодом полураспада: 48Са, 96Zr,
Rе,
187
10
209
113
In,
124
Sn,
130
Те,
138
Lа,
150
Nb,
152
Sm,
Вi. К третьей группе принадлежат радиоактивные изотопы
176
14
Lu,
180
W,
С, 3Н, 7Ве,
Ве, образующиеся непрерывно под действием космического излучения [13].
Наиболее распространенным радиоактивным изотопом земной коры
является 87Rb, содержание которого значительно выше содержания урана, тория и
особенно
К. Однако радиоактивность
40
40
К в земной коре превышает
радиоактивность суммы всех других естественных радиоактивных элементов:
87
Rb характеризуется мягким бета-излучением и имеет большой период
полураспада, а распад
40
К сопровождается относительно жестким бета- и гамма-
излучением. Изотоп 40К широко рассеян в почвах и прочно удерживается глинами
вследствие
процессов
сорбции.
Глинистые
почвы
почти
везде
богаче
радиоактивными элементами, чем песчаные и известняки.
Радиоактивные тяжелые элементы (U, Тh, Rа) содержатся преимущественно
в горных гранитных породах. В разных районах земного шара доза гаммаизлучения различных земных пород у поверхности Земли колеблется в
значительных пределах — 0,26... 11,5 мГр/год. Однако имеются районы
(например, в Бразилии, Индии и др.), где вследствие выхода на поверхность
Земли радиоактивных руд и пород, а также значительной примеси в почве урана и
радия доза природного фона составляет 0,12...0,7 Гр/год, что в 100...500 раз выше
среднемирового фона. У обитающих в этих районах животных (например, самцов
полевок) обнаружены хромосомные аберрации, дегенерация в зародышевом
эпителии половых желез (особенно у молодых особей), заторможенное половое
созревание и стерильность половозрелых самцов в 58,3 % случаев.
Так как земные породы используют в качестве строительного материала, то
23
от последнего зависит гамма-радиация внутри зданий. Наибольшие значения
гамма-радиации установлены в домах из железобетона с глиноземом — 1,71
мГр/год, наименьшие — в деревянных домах — 0,5 Гр/год.
Радиоактивность воде придают в основном U, Тh и Rа, образующие
растворимые комплексные соединения, которые вымываются почвенными
водами, а также газообразные продукты их радиоактивных превращений — радон
и торон. Концентрация радиоактивных элементов в реках меньше, чем в морях и
озерах, а содержание их в пресноводных источниках зависит от типа горных
пород, климатических факторов, рельефа местности и т. д. Так, наличие радона в
водах кислых магматических пород в несколько раз выше, чем осадочных пород.
Концентрация урана в реках, протекающих на юге, обычно выше, чем в северных
реках.
Наиболее
значительным
содержанием
радиоактивных
элементов
характеризуются воды урановых месторождений и минеральные. В минеральных
водах Кавказа содержание радия не превышает 277,5 Бк/л (7,5 -10-9Ки/л), радона 962 Бк/л (2,6 • 10-8Ки/л). Количество
40
К в водах рек и озер примерно
соответствует содержанию радия: в реках 0,274 Бк/л (7,7 • 10-12 Ки/л), в озерах
0,481 Бк/л (1,3 •10 -11 Ки/л) [17].
Радиоактивность атмосферы обусловлена наличием в ней радиоактивных
веществ в газообразном состоянии (радон, торон,
14
С, тритий) или в виде
аэрозолей (40К, уран, радий и др.). Радон и торон поступают из земных пород, а
углерод и тритий образуются из атомов азота и водорода в результате воздействия
на их ядра нейтронов вторичного космического излучения.
Суммарная радиоактивность атмосферного воздуха колеблется в широких
пределах — 7,4-10-4...16,3-10-3 Бк/л (2-10-14...4,4 • 10-13 Ки/л) и зависит от места,
времени года, погодных условий и от состояния магнитного поля Земли.
Из естественных радиоактивных веществ, содержащихся в растениях,
наибольшая удельная активность 40К, которая составляет 44,4...370 Бк/кг(1,2 •10
9
-
...10-8 Ки/кг). Это относится особенно к бобовым растениям — гороху, бобам,
фасоли, сое. Содержание в растениях урана, радия, тория и 14С ничтожно мало.
В животных организмах обычно содержится 40К меньше, чем в растениях.
24
Уран, торий и
С встречаются в биологических объектах в очень
14
незначительных концентрациях по сравнению с 40К.
Таким образом, на организм животных оказывают воздействие внешние
источники природного радиоактивного фона — космическая радиация и
излучения природных радионуклидов, рассеянных в почве, воде, воздухе,
строительных и других материалах, а также источники природной радиации
40
К,
Rа, 14С, 3Н, содержащиеся в самом организме и поступающие в него в составе
226
пищи, воды и воздуха.
Эти внешние и внутренние источники, действуя непрерывно, сообщают
организму определенную поглощенную дозу.
Среднегодовая доза для человека составляет около 1,2 мГр на гонады и 1,3
мГр на скелет и считается безопасной.
1.1.5. Антропогенные источники ионизирующих излучений
Антропогенное изменение радиационной обстановки в биосфере связано в
основном с ядерными испытаниями, местами захоронения ядерных отходов и
объектами ядерной энергетики. В результате антропогенных процессов в
биосфере усилились потоки естественных и искусственных радионуклидов,
увеличился естественный фон ионизирующих излучений, возросло число зон
повышенного радиационного воздействия.
Радионуклиды искусственного происхождения образуются в результате
деятельности человека по использованию атомной энергии, испытаний и
применения ядерного оружия, ядерного синтеза с помощью специальных
установок и источников излучений и т. д.
При ядерных взрывах осуществляется реакция деления ядер тяжелых
элементов (235U,
Рu,
239
233
U,238U), возникающая в результате действия на них
нейтронов. В принципе реакция деления может быть вызвана бомбардировкой
тяжелых элементов и другими элементарными частицами, но наибольший
практический интерес представляет реакция деления ядра под действием
нейтронов.
Механизм этой реакции можно схематически представить следующим
25
образом: нейтрон попадает в ядро расщепляющегося элемента, например изотопа
235
U, и приводит к образованию сильно возбужденного ядра
236
U Нуклоны в
результате нарушения ядерного сцепления под действием сил отталкивания
расходятся к противоположным полюсам; ядро деформируется, принимает
удлиненную форму. В центральной части ядра образуется перетяжка; ядерные
силы уже не могут противостоять действию сил отталкивания между протонами,
и ядро расщепляется на два или три асимметричных ядра — осколка. Весь этот
процесс происходит мгновенно. Во время каждого акта деления освобождается
энергия порядка 200 МэВ и вылетают два-три свободных нейтрона. Если
нейтроны на своем пути встретят другие тяжелые ядра, способные к делению, то
возникает цепной процесс деления.
При достаточном количестве делящегося материала возникает мгновенная
неуправляемая цепная реакция взрывного характера.
Процесс деления может быть самоподдерживающимся, регулируемым, с
непрерывным выделением определенного количества энергии. Это осуществлено
в ядерных реакторах, в которых плотность нейтронного потока регулируется
особыми стержнями — поглотителями нейтронов [1].
При ядерных взрывах образуется около 250 изотопов 35 элементов (из них
225 радиоактивных) как непосредственных осколков деления ядер тяжелых
элементов (235U, 239Рu, 233U, 238U), так и продуктов их распада.
Количество
соответственно
радиоактивных
мощности
продуктов
ядерного
заряда.
деления
Часть
(РПД)
возрастает
образовавшихся
РПД
распадается в ближайшие секунды и минуты после взрыва, другая часть имеет
период полураспада порядка нескольких часов. Другие радионуклиды, такие, как
86
Rb, 89Sг, 91Y, 95Сd, 125Sn, 125Те, 131I, 133Xe, 136Cs, 140Ba, 141Ce,156Eu, 161Yb, обладают
периодом полураспада в несколько дней, а
85
Кr,
90
Sr,
106
Ru,
125
Sb,
137
Сs,
Рm,
147
Sm, 155Eu — от одного года до нескольких десятков лет.
151
Группа, состоящая из
87
Rb,
93
Zr,
129
I,
135
Сs,
144
Nd,
137
Sm, характеризуется
чрезвычайно медленным распадом, продолжающимся миллионы лет.
Большинство образующихся радионуклидов является бета- и гамма-
26
излучателями (131I, 137Сs, 140Ва и др.); остальные испускают или только бета- (90Sr,
135
Сs и др.), или альфа-частицы (144Nd,
147
Sm). Помимо РПД в число
образовавшихся радионуклидов входит и непрореагировавшая часть «ядерного
горючего», так как коэффициент использования его в современных ядерных
устройствах составляет около 20 %. Основная масса вещества заряда (урана,
плутония) не успевает разделиться в период цепной реакции и распыляется силой
взрыва на мельчайшие частицы, содержащие атомы со свойствами исходных
радионуклидов.
Дополнительным источником радиоактивного загрязнения местности в
районе взрыва служит наведенная радиоактивность, возникающая в результате
воздействия потока нейтронов, образующихся при цепной реакции деления урана
или плутония, на ядра атомов различных веществ окружающей среды (реакция
активации). Захват нейтронов ядрами многих химических элементов приводит к
появлению радиоизотопов (продуктов активации) в атмосферном воздухе(14С,3Н,
39
Аr), воде(24Nа, 31-32Р,
Мn, 35S, 65Zn и др.), почве (45Са, 24Nа, 27Мg, 29Аl, 31Si и
53,54
др.), в материалах сооружений и т. п. Большая часть их распадается с
испусканием бета-частиц и гамма-излучения со сравнительно малым периодом
полураспада (за исключением 14С).
Суммарная активность остатков ядерного заряда и радионуклидов,
образовавшихся в результате реакции активации, намного меньше общей
активности радиоактивных продуктов деления.
Последние служат основным
источником радиоактивного загрязнения внешней среды [20].
Из большого числа ядерных осколков и их дочерних продуктов интерес для
радиобиологии
по
своим
радиотоксикологическим
и
физическим
характеристикам (величина выхода продукта при делении, период полураспада,
вид и качество излучения) представляют лишь 10 радионуклидов:
95
Nb,
103,106
Ru,
131
I,137Сs,
140
Ва,144Се. Из них только два (103Ru и
106
89 90
' Sr,
95
Zn,
Ru) относятся к
непосредственным осколкам деления, а остальные восемь представляют собой
продукт второго — четвертого актов бета-распада ядер - осколков.
В первые месяцы после ядерного взрыва основную опасность в смеси
27
осколков деления представляют 131 I, 140Ва и
Sг, а в последующем 90Sr и 137Сs.
89
Средняя энергия осколков деления в возрасте от 10 дней до 2 лет составляет
около 0,7 МэВ по гамма-излучению и 0,3 МэВ по бета-излучению.
Радиоактивные нуклиды составляют смесь продуктов деления, скорость
распада которых неодинакова. Поэтому соотношение их в этой смеси с течением
времени будет непрерывно изменяться в сторону обогащения ее долгоживущими
продуктами деления вследствие распада короткоживущих радионуклидов.
Активность продуктов атомного взрыва особенно быстро снижается в первые
часы и сутки, поскольку в общей массе всех радиоактивных продуктов
наибольшее количество изотопов имеют малый период полураспада.
В начальный момент времени радиоактивность продуктов ядерного деления
быстро
падает,
поскольку
интенсивно
распадаются
короткоживущие
радионуклиды.
Наряду с радиоактивными продуктами деления возникает определенное
количество радиоактивных продуктов нейтронной активации, состав которых
зависит от материалов, подвергшихся активации. Наибольшую долю в суммарной
радиоактивности продуктов нейтронной активации в первые часы составляет
28
Аl(Т1/2 = 2,3 мин), до 20 ч 24Na и 56Мn (Т1/2 соответственно 14 и 2,6 ч), а также
59
Fе и
60
Со. Период полураспада смеси этой группы радионуклидов примерно
соответствует периоду полураспада смеси радиоактивных продуктов деления.
Испытания ядерного и термоядерного оружия показали, что радионуклиды
конденсируются на веществах, вовлеченных в сферу взрыва. Эти радиоактивные
вещества в виде частиц разной дисперсности (от 1 см до долей микрометра)
выпадают на следе от радиоактивного взрыва. По мере удаления радиоактивного
облака от места взрыва размеры выпадающих частиц уменьшаются, а также
меняется биологическая доступность радионуклидов.
При термоядерных взрывах в момент реакции синтеза (слияние ядер легких
элементов — дейтерия и трития и образование более тяжелого ядра — гелия,
происходящее при десятках миллионов градусов) возникает интенсивный поток
нейтронов, вызывающий образование значительного количества продуктов
28
активации (наведенной радиоактивности), в частности трития, бериллия, 14С.
Ядерные устройства, основанные на принципе деление—синтез-деление,
загрязняют окружающую среду радиоактивными осколками деления
238
Uи
Рu,
239
а также тритием и радиоуглеродом. На 1 Мт ядерного взрыва образуется 7,4 кг
радиоактивного изотопа
14
С, что количественно в среднем эквивалентно
образованию этого изотопа в атмосфере под действием космических лучей в
течение года. Например, в результате проведенных рядом стран до 1959 г.
термоядерных взрывов на Земле дополнительно образовалось около 560 кг 14С.
Загрязнение местности зависит от характера ядерного взрыва (наземный,
воздушный и т. д.), калибра ядерного устройства, атмосферных условий (скорость
ветра, влажность, выпадение осадков, распределение температуры по высоте,
которое влияет на перемещение масс воздуха), географических зон и широт и др.
Наземные
взрывы
создают
сильное
загрязнение
радиоактивными
продуктами деления непосредственно в районе взрыва, а также на прилегающей
территории, над которой проходило радиоактивное облако.
При
воздушном
взрыве
не
происходит
значительного
локального
загрязнения местности радиоактивными продуктами деления, так как они
распыляются на очень большой площади. Однако под влиянием атмосферных
осадков, выпавших в момент прохождения радиоактивного облака, может
повыситься степень загрязнения в том или иной районе.
Средние и малые взрывы до нескольких килотонн тротилового эквивалента
загрязняют в основном тропосферу (до высоты 18 км). Крупные взрывы в
несколько мегатонн загрязняют главным образом стратосферу (до высоты 80 км).
Благодаря наличию воздушных течений частицы радиоактивных продуктов
деления способны совершать очень большой путь, вплоть до нескольких оборотов
вокруг земного шара, поэтому радиоактивное загрязнение может возникнуть в
любой точке земного шара, т. е. наступает глобальное загрязнение [24].
По данным американских авторов В. Лэнгхэма и Е. Андерсена (1959 г.), при
взрывах зарядов большой мощности (в несколько мегатонн) продукты взрывов
распределяются следующим образом: при взрыве на большой высоте 99 % их
29
задерживается в стратосфере, локальных загрязнений нет; при наземном взрыве
20 % из них попадает в стратосферу, а 80 % выпадает в районе взрыва; при
взрывах у поверхности моря 30 % остается в стратосфере, а 70 % выпадает
локально.
Скорость выпадения радиоактивных осадков зависит от времени года и от
широты местности: она больше в Северном полушарии, чем в Южном. В
пределах небольших районов скорость выпадения может колебаться также в
зависимости от выпадения дождя или снега в течение года.
Радиоактивные продукты деления могут находиться в тропосфере около
2...3 мес, в стратосфере — З...9лет. Вследствие этого при воздушных взрывах на
Землю в основном выпадают только долгоживущие радиоактивные продукты, так
как короткоживущие изотопы распадаются, находясь в стратосфере. По данным
некоторых
исследователей,
ежегодно
из
имеющихся
в
стратосфере
радиоактивных продуктов деления осаждаются 10 % 90Sr и 137Сs.
По подсчетам, к 1959 г. в результате ядерных испытаний количество
продуктов деления, образовавшихся во всем мире, равнялось (330...370) • 10 16
Бк.или 90... 100 МКи, из них на долю
90
Srприходилось около 37 • 1016 Бк (10
МКи), 137Сs - 66 • 1016 Бк (18 МКи) и 239Рu - 1,8-1016 Бк (0,5 МКи).
Считают, что примерно 40 %90Sr и
137
Сs 14,8 • 1016и25,9 • 1016Бк
соответственно (4 и 7 МКи) выпало в районе испытаний в виде местных осадков и
столько же в виде глобальных. Остальные 20 % 90Sr и
137
Сs 7,4 • 1016 и 14,8 • 1016
Бк (2 и 4 МКи) остались в стратосферном резервуаре, из них наибольшая часть —
в Северном полушарии.
В связи с широким использованием атомной энергии в мирных целях все
большее
значение
приобретают
радиоактивные
отходы
промышленных
предприятий и установок (атомных электростанций, предприятий по переработке
ядерного материала, реакторов), лабораторий и научно-исследовательских
институтов, работающих с радиоактивными веществами высокой активности как
потенциальный, а в отдельных случаях и как реальный фактор локального (на
ограниченной территории) загрязнения внешней среды [28].
30
Искусственные радионуклиды получают и используют в таких количествах,
что возникающее при этом излучение имеет интенсивность, в миллионы раз
превосходящую интенсивность естественных источников излучения.
Искусственные радионуклиды по различным причинам попадают в
окружающую среду, повышая тем самым радиационный фон. Кроме того, они
включаются в биологические системы и поступают непосредственно в организм
животных
и
человека.
Все
это
создает
опасность
для
нормальной
жизнедеятельности животного организма.
Особого внимания в связи с этим заслуживает деятельность АЭС, поскольку
в процессе их работы и деятельности предприятий по переработке ядерного
топлива образуется большое количество опасных радионуклидов.
Человек сталкивается также с искусственными источниками радиации, не
связанными с загрязнением внешней среды. К ним относятся рентгеновские
установки, ускорители элементарных частиц, закрытые источники радиоактивных
изотопов,
использующиеся
в
медицине,
промышленности
и
научно-
исследовательской работе.
1.2. Нормы радиационной безопасности
Уровни облучения человека в различных условиях. Человек в нормальных
условиях
подвергается
облучению
от
малоинтенсивных
естественных
и
техногенных фоновых источников излучения, которые воздействуют извне и
изнутри. На открытой местности на уровне моря и для средних широт
среднегодовая
ЭЭД,
обусловленная
внешним
космическим
излучением
составляет около 0,37 мЗв. ЭЭД от внешних бета- и гамма-источников облучения,
содержащихся в земной коре, достигает 0,3 мЗв. Среднегодовая ЭЭД от
внутренних
бета-,
гамма-
и
альфа-источников
облучения
естественного
происхождения, находящихся в теле человека (в основном радионуклид калий-40,
присутствующий в мышечной ткани) и поступающих в организм с воздухом,
водой и пищей, равна 0,4 мЗв. Наиболее значительным источником облучения
является радон-222, относящийся к инертным газам и представляющий собой
короткоживущий продукт распада урана-238.
31
Основную часть ЭЭД от радона, равной 1,3 мЗв, человек получает, находясь
в закрытом, непроветриваемом помещении. Радон проникает в задания из грунта
или выделяется строительными материалами минерального происхождения,
содержащими незначительные количества урана-238 (гранит, кирпич и т.д.), и в
результате улучшившейся изоляции помещений накапливается в них.
Таким образом, средняя эффективная эквивалентная доза, которую человек
получает ежегодно от естественных источников излучения различных видов,
составляет примерно 2,4 мЗв (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Среднее значение эффективных эквивалентных доз облучения
получаемых от природных источников излучения
Значения естественного радиационного фона (мощность эквивалентной
дозы) колеблются в зависимости от местности в пределах 0,05 - 0,2 мкЗв/ч. В
аномальных местах, где близко к поверхности подходят гранитные массивы или
грунты, содержащие повышенные концентрации естественных радионуклидов,
вблизи домов, облицованных гранитом, фон достигает 0,4 мкЗв/ч и более высоких
32
уровней.
Радиационный уровень, соответствующий естественному фону 0,1 - 0,2
мкЗв/ч, признано считать нормальным, уровень 0,2 - 0,6 мкЗв/ч считается
допустимым, а уровень свыше 0,6 - 1,2 мкЗв/ч с учетом коэффициента
экранирования считается повышенным. Пребывание в помещении приводит к
ослаблению уровня внешнего облучения. Коэффициент экранирования для
каменных домов равен 10, а для деревянных - 2.
С другой стороны, здания увеличивают дозы облучения за счет
радионуклидов, находящихся в строительных материалах, из которых они
построены. Например, в кирпичных и панельных домах мощность дозы в 2 - 3
раза больше, чем в деревянных [12].
Средние значения эффективных эквивалентных доз облучения, получаемых
ежегодно отдельными лицами от природных источников излучения в районах с
нормальным фоном и от искусственных источников излучения (по данным
Международного агентства по атомной энергии - МАГАТЭ) [9].
Радиационный фон может быть увеличен в результате научно-технической
деятельности человека. В процессе жизни (во время отдыха, перелетов на
самолетах, при медицинских обследованиях) отдельные лица подвергаются или
могут подвергаться дополнительному облучению. Значения ЭЭД для различных
видов возможного облучения приведены в таблице 1.
Таблица 1- Эффективные эквивалентные дозы облучения от различных
источников излучения.
Вид облучения
ЭЭД
Просмотр кинофильма по цветному телевизору на
0,01 мк3в
расстоянии 2м. от экрана
Полет в течение 1ч. на самолете, летящем со скоростью
4-7 мк3в
ниже звука
Полет в течение 1ч. На сверхзвуковом самолете
10-30 мк3в
Флюорография
0,1-0,5 мк3в
33
Вид облучения ЭЭД Просмотр кинофильма по цветному телевизору на
расстоянии 2 м от экрана 0,01 мкЗв. Полет в течение 1 ч на самолете, летящем со
скоростью ниже звука 4 - 7 мкЗв. Полет в течение 1 ч на сверхзвуковом самолете
10 - 30 мкЗв. Флюорография 0,1 - 0,5 мЗв.
Вклад
в
годовую
эффективную
эквивалентную
дозу
облучения
радиоактивных выпадений в результате ядерных испытаний не превышает 1 % ,от
атомной энергетики - менее 0,1 % от естественного фонового облучения. Таким
образом, за всю жизнь (70 лет) человек может без большого риска набрать
радиацию в 35 бэр.
1.3. Радиация в нашей жизни
Окружающий нас мир радиоактивен. Обычно техногенная радиация дает
малый
вклад
по
сравнению
с
природными
источниками.
Только
в
исключительных случаях она может угрожать здоровью человека.
«Большой взрыв», с которого, как сейчас полагают ученые, началось
существование нашей. Вселенной, сопровождался образованием радиоактивных
элементов и радиоактивным изучением. С тех пор радиация постоянно наполняет
космическое пространство. Солнце – мощный источник света и тепла, также
создает ионизирующее излучение. Радиоактивные вещества есть и на нашей
планете, причем с самого ее рождения.
Человек, как и весь окружающий его мир, радиоактивен. В пище, питьевой
воде и воздухе также всегда присутствуют следовые количества естественных
радиоактивных веществ. Поскольку природная радиация - неотъемлемая часть
нашей повседневной жизни, ее называют фоновой.
За
последние
полвека
человек
научился
искусственно
создавать
радиоактивные элементы и использовать энергию атомного ядра в самых разных
целях. Возникающее при этом излучение стали называть техногенным. По
мощности техногенная радиация может во много раз превосходить природную, но
физическая суть у них одна. Поэтому на окружающие предметы и живые
организмы природная и техногенная радиация действуют одинаково.
Природная радиация опасений обычно не вызывает. В процессе эволюции
34
мы к ней мы достаточно хорошо приспособились, причем с учетом того, что
природный фон в разных местах разный. Например, в Финляндии доза от
природного фона в 3 раза выше, чем на Брянщине. Есть места, где отличие еще
больше. И это никак не отражается на показателях здоровья населения.
Значительные группы населения подвергаются постоянному фоновому
облучению в дозах в десятки раз выше среднемирового уровня. Специальные
исследования Всемирной и Панамериканской организаций здравоохранения
показали, что «…вопреки ожиданиям не выявлено влияние относительно
повышенного фона на смертность от онкопатологии, на частоту врожденных
аномалий, отклонений в физическом развитии, индекс плодовитости женщин,
частоту наследственной патологии, детскую смертность, соотношение полов и
частоту спонтанных абортов» [8].
1.3.1.Биологические характеристики радионуклидов
Одним из главных источников природной радиации является калий-40. Этот
изотоп в незначительных количествах входит в состав природного калия (его доля
примерно 0,01%). В организме человека калий регулирует водный баланс,
нормализует ритм сердца, влияет на работу многих клеток. Суточная потребность
человека в калии 1,5-2 грамма. В каждом грамме природного калия в секунду
распадается в среднем 32 ядра калия-40. В результате в организме человека весом
70 кг ежесекундно происходит около 4000 радиоактивных распадов. Калий —
важнейший элемент в растительном мире. Больше всего калия-40 в горохе и
пшенице. В горохе примерно в 3 раза больше, чем в тканях человека (в расчете на
1 кг массы тела), в пшенице—в 1,5 раза больше. Но «пальма первенства» среди
естественных источников радиации принадлежит радону. Это радиоактивный газ,
инертный, абсолютно прозрачный, без вкуса и запаха. Он образуется в недрах
Земли в результате распада урана, который в незначительных количествах входит
в состав практически всех видов грунтов и горных пород. Радон постепенно
просачивается из недр на поверхность, где сразу рассеивается в воздухе. В
результате его концентрация не представляет опасности. Проблемы возникают,
если отсутствует достаточный воздухообмен, например, в домах и других
35
помещениях. Тогда значительные количества радона и его продуктов распада
попадают в легкие человека вместе с воздухом и облучают их. Наименьшая
концентрация радона в комнатном воздухе зарегистрирована на Ближнем
Востоке, а наибольшая — в некоторых европейских странах, где находятся
месторождения урана.
Источники облучения населения в чернобыльской зоне в некоторых местах
люди получают дополнительное облучение в связи с тем, что живут на
радиоактивно загрязненных территориях, например, в зоне чернобыльской аварии
или в зоне аварии 1957 года на Южном Урале. Для большинства таких
территорий
вклад
«аварийного»
облучения
меньше
природного
фона.
Техногенная радиация всегда вызывает вопрос: а это не опасно? Все зависит от
полученной дозы облучения. Причем доза от природных и техногенных
источников должна суммироваться. Если суммарная доза находится в диапазоне
колебаний природного фона, реальной опасности для здоровья нет. Это все равно,
что оказаться в Финляндии или на Алтае. Для организма эти дозы - малые.
Опасность возникает, когда доза в сотни и тысячи раз выше природного
фона. В повседневной жизни такого не бывает. Мощные техногенные источники
имеют хорошую биологическую защиту, поэтому в норме их вклад в облучение
намного меньше природного фона. Получить высокую дозу облучения можно
только при чрезвычайных обстоятельствах. Например, при заболевании раком
пациенту назначают курс интенсивной радиотерапии (дозы в тысячи раз выше
фоновых). Или, что бывает вообще крайне редко, произошла тяжелая авария на
ядерном реакторе, и человек оказался в эпицентре (дозы в десятки тысяч раз выше
уровня фона) [16].
1.3.2. Воздействие ионизирующих излучений на живые организмы
Ионизирующие излучения имеют ряд общих свойств, два из которых способность проникать через материалы различной толщины и ионизировать
воздух и живые клетки организма.
При изучении действия излучения на организм были определены
следующие особенности:
36
•
Высокая
эффективность
поглощенной
энергии.
Малые
количества
поглощенной энергии излучения могут вызывать глубокие биологические
изменения в организме.
•
Наличие скрытого, или инкубационного, периода проявления действия
ионизирующего излучения. Этот период часто называют периодом мнимого
благополучия. Продолжительность его сокращается при облучении в больших
дозах.
•
Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Этот эффект
называется кумуляцией.
•
Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его
потомство. Это так называемый генетический эффект.
•
Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к
облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002 - 0,005 Гр уже наступают
изменения в крови.
• Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.
Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе
вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное [25].
Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной
дозы и времени воздействия излучения, размеров облучаемой поверхности и
индивидуальных особенностей организма. При однократном облучении всего
тела человека возможны биологические нарушения в зависимости от суммарной
поглощенной дозы излучения.
При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающими смертельную дозу,
человек может погибнуть во время облучения.
Поглощенная доза излучения, вызывающая поражение отдельных частей
тела, а затем смерть, превышает смертельную поглощенную дозу облучениявсего
тела. Смертельные поглощенные дозы для отдельных частей тела следующие:
голова - 20, нижняя часть живота - 30, верхняя часть живота - 50, грудная клетка 100, конечности - 200 Гр.
Степень чувствительности различных тканей к облучению неодинакова.
37
Если рассматривать ткани органов в порядке уменьшения их чувствительности к
действию излучения, то получим следующую последовательность: лимфатическая
ткань,
лимфатические
узлы,
селезенка,
зобная
железа,
костный
мозг,
зародышевые клетки. Большая чувствительность кроветворных органов к
радиации лежит в основе определения характера лучевой болезни. При
однократном облучении всего тела человека поглощенной дозой 0,5 Гр через
сутки
после
облучения
может
резко
сократиться
число
лимфоцитов
(продолжительность жизни которых и без того незначительна - менее 1 сут.
Уменьшится также и количество эритроцитов (красных кровяных телец) по
истечении двух недель после облучения (продолжительность жизни эритроцитов
примерно 100 сут.). У здорового человека насчитывается порядка 10 красных
кровяных телец и при ежедневном воспроизводстве 10 , у больного лучевой
болезнью такое соотношение нарушается, и в результате погибает организм.
Некоторые радиоактивные вещества, попадая в организм, распределяются в
нем более или менее равномерно, другие концентрируются в отдельных
внутренних органах. Так, в костных тканях отлагаются источники альфаизлучения - радий, уран, плутоний; бета-излучения - стронций и иттрий; гаммаизлучения - цирконий. Эти элементы, химически связанные с костной тканью,
очень трудно выводятся из организма. Продолжительное время удерживаются в
организме также элементы с большим атомным номером (полоний, уран и др.).
Элементы, образующие в организме легкорастворимые соли и накапливаемые в
мягких тканях, легко удаляются из организма.
Ионизирующее излучение, воздействуя на живой организм, вызывает в нем
цепочку обратимых изменений, которые приводят к тем или иным биологическим
последствиям, зависящим от воздействия и условий облучения. Первичным
этапом - спусковым механизмом, инициирующим многообразные процессы,
происходящие в биологическом объекте, являются ионизация и возбуждение.
Именно в этих физических актах взаимодействия происходит передача энергии
ионизирующего излучения облучаемому объекту.
Получающиеся в процессе радиолиза воды свободные радикалы, обладая
38
высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами
белка, ферментов и других структурных элементов биологической ткани, что
приводит к изменению биохимических процессов в организме. В результате
нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем,
замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические
соединения, не свойственные организму, - токсины. Это приводит к нарушению
жизнедеятельности отдельных функций или систем организма в целом [4].
Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих
излучений:
соматический
и
генетический.
При
соматическом
эффекте
последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у
его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными.
Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения.
К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза,
поражение
кроветворной
системы,
лучевая
болезнь,
летальный
исход.
Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет
после
облучения
в
виде
стойких
изменений
кожи,
злокачественных
новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.
Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предельно допустимая
(безопасная) эквивалентная доза облучения для жителя планеты определена в 35
бэр, при условии её равномерного накопления в течение 70 лет жизни.
Разработанные нормы радиационной безопасности учитывают три категории
облучаемых лиц:
• А - персонал, т.е. лица, постоянно или временно работающие с источниками
ионизирующего излучения;
• Б - ограниченная часть населения, т.е. лица, непосредственно не занятые на
работе с источниками ионизирующих излучений, но по условиям проживания
или
размещения
рабочих
мест
могущие
подвергаться
воздействию
ионизирующих излучений;
• В - всё население.
Теория
Мишени
-
в
радиобиологии
-
теория, согласно
которой
39
радиобиологический
чувствительных
к
эффект
является
ионизирующему
результатом
излучению
повреждения
биологических
особо
структур
(мишеней).
Теория свободных радикалов. Эта теория в настоящее время является одной
из самых признанных гипотез, отвечающих на вопрос, почему люди стареют.
Свободные радикалы - это неполноценные молекулы кислорода, которым
недостает одного электрона. Поскольку природа любит равновесие, свободные
радикалы постоянно находятся в поиске молекулы, к которой они могут
прикрепиться для того, чтобы заполучить недостающий им электрон. Однако это
похищение электрона приводит лишь к образованию новых свободных радикалов
в
ходе
этого
продолжающегося
процесса,
который
в
конечном
счете
заканчивается повреждением клеток. Важно, однако, заметить, что деятельность
свободных радикалов производит вид биохимической энергии, что само по себе
хорошо. Без нее очень многие важные физические функции, включая
гормональный синтез, поддержание тонуса гладких мышц и обеспечение сильной
иммунной системы, прекратились бы. Большое количество свободных радикалов
может также привести к более серьезным проблемам, включая катаракту,
сердечные болезни и даже некоторые виды раковых образований. Ученые,
специализирующиеся на проблеме борьбы со старением, говорят, что ответ может
быть
найден
в
химических
веществах,
известных
под
названием
«антиоксиданты», которые уничтожают свободные радикалы [2].
1.3.3. Действие радиации на человека
Радиация по самой своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения
могут «запустить» не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к
раку или к генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может
разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели
организма [7].
Острое поражение. Большое количество сведений острого поражения было
получено при анализе результатов применения лучевой терапии для лечения рака.
Многолетний опыт позволил медикам получить обширную информацию о
40
реакции тканей человека на облучение. Эта реакция для разных органов и тканей
оказалась неодинаковой, причем различия очень велики. Величина же дозы,
определяющая тяжесть поражения организма, зависит от того, получает ли ее
организм сразу или в несколько приемов. Большинство органов успевает в той
или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше
переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения,
полученную за один прием.
Разумеется, если доза облучения достаточно велика, облученный человек
погибнет. Очень большие дозы облучения порядка 100 Гр. вызывают настолько
серьезное поражение центральной нервной системы, что смерть, как правило,
наступает в течение нескольких часов или дней. При дозах облучения от 10 до 50
Гр. при облучении всего тела поражение ЦНС может оказаться не настолько
серьезным, чтобы привести к летальному исходу, однако облученный человек
скорее всего все равно умрет через одну-две недели от кровоизлияний в
желудочно-кишечном тракте. При еще меньших дозах может не произойти
серьезных повреждений желудочно-кишечного тракта или организм с ними
справится, и тем не менее смерть может наступить через один-два месяца с
момента облучения главным образом из-за разрушения клеток красного костного
мозга - главного компонента кроветворной системы организма: от дозы в 3-5 Гр.
при облучении всего тела умирает примерно половина всех облученных.
Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее
уязвимы при облучении и теряют способность нормально функционировать уже
при дозах облучения 0,5-1 Гр. Однако, они обладают способностью к
регенерации, и если доза облучения не настолько велика, чтобы вызвать
повреждения всех клеток, кроветворная система может полностью восстановить
свои функции. Если же облучению подверглось не все тело, а какая-то его часть,
то уцелевших клеток мозга бывает достаточно для полного возмещения
поврежденных клеток.
Репродуктивные
органы
и
глаза
также
отличаются
повышенной
чувствительностью к облучению. Однократное облучение семенников при дозе
41
всего лишь в 0,1 Гр. приводит к временной стерильности мужчин, а дозы свыше
двух грэев могут привести к постоянной стерильности: лишь через много лет
семенники смогут вновь продуцировать полноценную сперму. Яичники гораздо
менее чувствительны к действию радиации , по крайней мере у взрослых женщин.
Но однократная доза > 3 Гр. все же приводит к их стерильности.
Наиболее уязвимой для радиации частью глаза является хрусталик. Чем
больше доза, тем больше потеря зрения. Помутневшие участки хрусталика могут
образоваться при дозах облучения 2 Гр. и менее. Прогрессирующая катаракта наблюдается при дозах около 5 Гр.
Дети также крайне чувствительны к действию радиации. Относительно
небольшие дозы при облучении хрящевой ткани могут замедлить или вовсе
остановить у них рост костей, что приводит к аномалиям развития скелета. Чем
меньше возраст ребенка, тем сильнее подавляется рост костей. Оказалось также,
что облучение мозга ребенка при лучевой терапии может вызвать изменения в его
характере, привести к потере памяти, а у очень маленьких детей даже к
слабоумию и идиотии. Кости и мозг взрослого человека способны выдерживать
гораздо большие дозы.
Крайне чувствителен к действию радиации и мозг плода, особенно если
мать подвергается облучению между восьмой и пятнадцатой неделями
беременности. В этот период у плода формируется кора головного мозга, и
существует большой риск того, что родится умственно отсталый ребенок.
Большинство тканей взрослого человека относительно мало чувствительны
к действию радиации. Почки выдерживают суммарную дозу около 23 Гр.,
полученную в течение пяти недель, без особого для себя вреда; печень - по
меньшей мере 40 Гр. за месяц; мочевой пузырь - по меньшей мере 55 Гр. за
четыре недели, а зрелая хрящевая ткань-до 70 Гр. Легкие - гораздо более уязвимы,
а в кровеносных сосудах незначительные, но, возможно, существенные изменения
могут происходить уже при относительно небольших дозах.
Конечно, облучение в терапевтических дозах, как и всякое другое
облучение, может вызвать заболевание раком в будущем или привести к
42
неблагоприятным генетическим последствиям. Облучение в терапевтических
дозах, однако, применяют обыкновенно для лечения рака, когда человек
смертельно болен, а поскольку пациенты в среднем довольно пожилые люди,
вероятность того, что они будут иметь детей, также относительно мала.
Рак - наиболее серьезное из всех последствий облучения человека при
малых дозах. Обширные обследования, охватившие около 100.000 человек,
переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году,
показали, что пока рак является единственной причиной повышенной смертности
в этой группе населения.
Почти все данные о частоте заболевания раком в результате облучения
получены при обследовании людей, получивших относительно большие дозы
облучения -1 Гр. и более. Имеется весьма немного сведений о последствиях
облучения при дозах, связанных с некоторыми профессиями, и совсем
отсутствуют прямые данные о действии доз облучения, получаемых населением
Земли в повседневной жизни. Поэтому нет никакой альтернативы такому способу
оценки риска населения при малых дозах облучения, как экстраполяция оценок
риска при больших дозах (уже не вполне надежных) в область малых доз
облучения.
Согласно имеющимся данным, первыми в группе раковых заболеваний,
поражающих население в результате облучения, стоят лейкозы. Они вызывают
гибель людей в среднем через 10 лет с момента облучения - гораздо раньше, чем
другие виды раковых заболеваний.
Согласно оценкам НКДАР ООН, от каждой дозы облучения в 1 Гр. в
среднем два человека из тысячи умрут от лейкозов. Иначе говоря, если кто-либо
получит дозу 1 Гр. при облучении всего тела, при котором страдают клетки
красного костного мозга, то существует один шанс из 500, что этот человек умрет
в дальнейшем от лейкоза.
Самыми
распространенными
видами
рака,
вызванными
действием
радиации, оказались рак молочной железы и рак щитовидной железы. По оценкам
НКДАР, примерно у десяти человек из тысячи облученных отмечается рак
43
щитовидной железы, а у десяти женщин из тысячи - рак молочной железы.
Однако обе разновидности рака в принципе излечимы, а смертность от рака
щитовидной железы особенно низка.
Рак легких, напротив, беспощадный убийца. Он тоже принадлежит к
распространенным разновидностям раковых заболеваний среди облученных
групп населения [7].
1.3.4. Генетические последствия облучения
Изучение генетических последствий облучения связано с еще большими
трудностями, чем в случае рака. Во-первых, очень мало известно о том, какие
повреждения возникают в генетическом аппарате человека при облучении; вовторых, полное выявление всех наследственных дефектов происходит лишь на
протяжении многих поколений; и, в-третьих, как и в случае рака, эти дефекты
невозможно отличить от тех, которые возникли совсем по другим причинам.
Около 10% всех живых новорожденных имеют те или иные генетические
дефекты,
начиная
от
необременительных
физических
недостатков
типа
дальтонизма и кончая такими тяжелыми состояниями, как синдром Дауна, хорея
Гентингтона и различные пороки развития. Многие из эмбрионов и плодов с
тяжелыми наследственными нарушениями не доживают до рождения; согласно
имеющимся данным, около половины всех случаев спонтанного аборта связаны с
аномалиями в генетическом материале. Но даже если дети с наследственными
дефектами рождаются живыми, вероятность для них дожить до своего первого
дня рождения в пять раз меньше, чем для нормальных детей.
Генетические нарушения можно отнести к двум основным типам:
хромосомные аберрации, включающие изменения числа или структуры хромосом,
и мутации в самих генах. Генные мутации подразделяются далее на доминантные
(которые проявляются сразу в первом поколении) и рецессивные (которые могут
проявиться лишь в том случае, если у обоих родителей мутантным является один
и тот же ген: такие мутации могут не проявиться на протяжении многих
поколений или не обнаружиться вообще). Оба типа аномалий могут привести к
наследственным заболеваниям в последующих поколениях, а могут и не
44
проявиться вообще [7].
1.4. Радиационный фон на территории России
При анализе радиационной обстановки следует вспомнить деятельность
Минатом СССР. В ᴨериод 1949-1990 гг. СССР провел 715 ядерных испытаний, в
котоҏыҳ было взорвано 969 ядерных зарядов, на различных полигонах, среди
котоҏыҳ: Семипалатинск, Новая Земля, Капустин Яр, Тоцк, Аральск, Азᴦᴎҏ.
Половина из них уже не относится к территории Российской Федерации после
1991 года, но это не значит, что негативное воздействие этих объектов
прекратилось. Наибольшее воздействие оказали испытания в воздушной среде: в
атмосферу произошли огромные выбросы радионуклидов, которые разнесло
почти по всему земному шару. Атмосфера имеет свойство размывать в себе всё,
что в неё попадает, в связи с этим с удалением от места испытаний концентрация
выбросов постепенно снижается. Испытания повлекли за собой катастрофические
последствия. Точных данных относительно влияния выбросов на население до
сих пор нет, так как большая часть информации была засекречена. Но на примере
Семипалатинска достоверно известно, что после испытаний радиоактивное
облако накрыло Алтай и прилегающие территории. Выросло количество
онкологических заболеваний и случаев бесплодия среди людей, проживающих
даже на значительных расстояниях от полигонов [16].
Испытания ядерного оружия и работа АЭС влекут за собой накопления
РАО, которые нужно утилизировать. Программы по утилизации крайне
недоработаны, сложны, дорогостоящи и трудно поддаются прогнозированию по
причине того что самый короткий срок полураспада радиоактивных элементов
приближается к 1600 годам, в связи с этим когда захороненные отходы нанесут
свой катастрофический удар - только вопрос времени, а пока мы просто
ᴨерекладывает ответственность за это на далёкие поколения. Самое крупное
захоронение отходов на территории РФ находится под Красноярском. Его
воздействие
можно
оценить:
естественный
фон
территорий
превышен,
близлежащие реки загрязнены, нарушены экосистемы. Но Россия продолжает
импортировать РАО из многих евроᴨейских стран, надеясь, что они смогут
45
послужить топливом для следующего поколения АЭС.
Самое крупное из известных сейчас скоплений радионуклидов находится на
Урале, в 70 км к северо-западу от Челябинска на территории производственного
объединения «Маяк». ПО «Маяк» было создано на базе промышленного
комплекса, построенного в 1945-1949 гг. Здесь в 1948 г. Был пущен ᴨервый в
стране промышленный атомный реактор, в 1949 г. - ᴨервый радиохимический
завод, изготовлены первые образцы атомного оружия. В настоящее время в
производственную структуру ПО «Маяк» входит ряд производств ядерного цикла,
комплекс по захоронению высокоактивных материалов, хранилища и могильники
РАО.
Многолетняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению огромного
количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской,
Свердловской, Курганской и Тюменской областей. В результате сброса отходов
радиохимического производства непосредственно в открытую речную систему
Обского бассейна через р.Теча (1949-1951 гг.), а также вследствие аварий 1957 и
1967 гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн. Ки активности.
Радиоактивное загрязнение охватило территорию в 25 тыс. км 2 с населением
более 500 тыс. человек.
В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный
выброс радионуклидов (церий-144, цирконий-95, стронций-90, цезий-137 и др.) с
суммарной активностью 2 млн. Ки. Возник «Восточно-Уральский радиоактивный
след» длиной до 110 км (в результате последующей миграции даже до 400км) и
шириной до 35--50 км. Общая площадь загрязненной территории, ограниченной
изолинией 0,1 Ки/км2 по стронцию-90, составила 23 тыс. км2. Около 10 тыс.
человек из 19 населенных пунктов в зоне наиболее сильного загрязнения с
большой задержкой были эвакуированы и ᴨереселены.
В 1968 году произошла авария на Чернобыльской АЭС. Сегодня Регистр
располагает индивидуальными медицинскими и дозиметрическими данными на
615 тыс. человек (граждан РФ), подвергшихся радиационному воздействию
вследствие аварии, в том числе - на 190 тыс. ликвидаторов и на 360 тыс. жителей
46
четырех наиболее загрязненных радионуклидами российских областей
-
Брянской, Калужской, Тульской и Орловской [29].
В Российской Федерации загрязнению подверглись 57 000 км 2 территории,
на которой проживало 2,7 миллиона человек. 200 000 граждан России участвовало
в чрезвычайных мероприятиях по ликвидации аварии, в результате чего 46 000
участников стали инвалидами. 1,8 миллиона человек, в том числе 300 000 детей
продолжают проживать на загрязненных территориях. Из самых опасных мест
отселено 50000 человек.
Российская Федерация поднялась на четвертое место в мире по добыче
урана. Продолжают нести боевое дежурство атомные подводные лодки, работают
АЭС и другие предприятия атомной промышленности. Все эти виды
деятельности, так или иначе, ведут к выбросам радиоактивных веществ.
Достоверных данных по экспозиционной дозе радиации на многих территориях
нет, нужны очень масштабные исследования.
Власти утверждают что обстановка стабильная и бояться нечего, и даже
ядерные испытания КНДР в 320 километрах от Владивостока не причинили
никакого вреда нашим территориям и здоровью граждан, у меня почему то
возникла мысль попросить у кого-нибудь дозиметр. Официальные данные гласят,
что в крупных городах, даже в тех где работают объекты атомной индустрии,
радиационный фон почти никогда не превышает значения в 30 мкР/ч, да и то
благодаря выпадениям соединений радона с осадками.
Для многих опасных радиоактивных веществ не существует четко
рассчитанных ПДК, поэтому мы можем даже не знать, что живем в зоне
поражения. А к таким вещам следует относится, с максимальной серьезностью,
так как радиация имеет свойства изменять ДНК облученных объектов и вызывать
различные мутации. Из вышесказанного следует, что проблема радиационного
загрязнения плохо изучена и слабо контролируется, а потому требует к себе
максимальной степени внимания [26].
1.5. Система радиационной защиты
Вопросы защиты человека от радиации регулируются на международном и
47
национальном уровнях. Каждая страна принимает соответствующие законы и
утверждает радиационные нормативы, в том числе на случай радиационной
аварии.
Современная система радиационной защиты, если сравнивать ее с защитой
от других техногенных факторов риска, - одна из самых совершенных, а контроль
за выполнением ее требований налажен чрезвычайно жесткий. Это не
удивительно,
учитывая
сегодняшние
масштабы
использования
ядерных
технологий в мире.
Система радиационной защиты включает два уровня регулирования –
международный и национальный. Разработка принципов, рекомендаций и
стандартов
радиационной
безопасности
ведется
главным
образом
на
международном уровне.
Национальные правительства принимают законы, закрепляющие общие
принципы и подходы к обеспечению безопасности населения, персонала,
пациентов и т.д. Уполномоченное правительством министерство или ведомство
утверждает национальные нормы радиационной безопасности, разработанные на
основе международных рекомендации с учетом реалий конкретной страны [27].
В основу радиационной безопасности положены три главных принципа:
оправданности (целесообразности), оптимизации и ограничения (нормирования).
• Принцип оправданности
Первый принцип гласит, что использование источников ионизирующего
излучения, меры по изменению сложившейся ситуации облучения населения, а
также действия в случае радиационной аварии должны быть оправданы. Это
означает, что они должны приносить достаточную пользу в плане защиты
здоровья человека или развития экономики, и польза для отдельных людей и
общества в целом должна перевешивать вред. Это — принцип оправданности.
Практически всегда оправдано медицинское применение ионизирующего
излучения в целях диагностики или лечения тяжелых раковых заболеваний.
Неоправданным
было
популярное
в
начале
радиоактивных веществ в украшениях и косметике.
XX
века
использование
48
Не столь однозначны ситуации с использованием мощных источников
излучения в промышленности, с защитой населения от естественных источников
облучения (например, от радона в жилых помещениях). С позиций оправданности
следует подходить также к применению дорогостоящих мер защиты спустя
десятки лет после радиационных аварий, когда дозы облучения снизились до
уровня природного фона.
Предел дозы является исходным параметром для проектирования всех
новых ядерных установок, от рентгеновской аппаратуры до ядерных реакторов
[18].
49
Глава 2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ
2.1. Основные единицы измерения ионизирующего облучения
Активность источника радиационного излучения характеризуется числом
ядерных превращений в единицу времени и выражается в беккерелях(Бк): 1Бк = 1
распад в секунду (внесистемная единица Кюри — Ки = 3,7- 1010Бк).
Поле,
создаваемое
источником
ионизирующего
излучения,
имеет
следующие характеристики:
Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения D0 определяется по
ионизации воздуха. Она представляет собой отношение суммарного заряда
dQвсех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и
позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха массой dт,
полностью остановились, к массе воздуха в указанном объеме (1):
D0 = dQ / dm
(1)
Единица измерения — кулон на килограмм, Кл/кг. Используется и
внесистемная единица измерения — рентген, Р(1Р= 2,25 ×10−4Кл/кг).
Мощность экспозиционной дозы Р0— приращение экспозиционной дозы в
единицу времени(2):
P0 = dD0 /dt
(2)
Единица измерения — ампер на килограмм, А/кг. Внесистемная единица Р/с
( 1 А/кг = 3,88 Р/с ).
Поглощение
энергии
излучения
объектами
неживой
природы
характеризуется следующими параметрами:
Поглощенная доза излучения D— это энергия ионизирующего излучения
dЕ, поглощенная облучаемым веществом и рассчитанная на единицу его массы
(3):
D = dE / dm
(3)
Единица измерения поглощенной дозы — грей, Гр. Внесистемная единица
рад, 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.
Мощность поглощенной дозы Р— приращение поглощенной дозы
50
излучения dDв единицу времени (4).
Р = dD / dt, Гр/с
(4)
При характеристике поглощения облучения биологическими объектами
используют следующие понятия:
Эквивалентная доза Н — основная дозиметрическая величина в области
радиационной безопасности, введенная для оценки возможного ущерба здоровью
человека от хронического воздействия ионизирующего излучения произвольного
состава.
Эквивалентная доза равна произведению поглощенной дозы на средний
коэффициент качества — к, учитывающий биологическую эффективность разных
видов ионизирующих излучений. Измеряется в зивертах, Зв, внесистемная
единица — бэр, 1 Зв = 100 бэр.
Мощность эквивалентной дозы — приращение эквивалентной дозы в
единицу времени. Единица мощности эквивалентной дозы — зиверт в секунду,
Зв/с, 1 Зв/с = 100 бэр/с.
Эффективная эквивалентная доза (ЭЭД) Нe— сумма произведений
эквивалентной дозы, полученной каждым органом НТ, на соответствующий
весовой коэффициент WTучитывающий различную чувствительность органов к
излучению. ЭЭД обеспечивает сравнимость и приведение неравномерного
облучения тела к такой же оценке его последствий, как и при равномерном
облучении (5):
T
H e   H T WT
(5)
I 1
Эта величина измеряется в зивертах, Зв. Например, доза облучения легких 1
мЗв соответствует ЭЭД = 0,12 мЗв, т. е. показывает, что при равномерном
облучении всего тела дозой 0,12 мЗв вероятность риска от облучения такая же,
что и при облучении дозой 1 мЗв только легких [15].
2.2. Основные методы оценки радиационной обстановки
Выявление
радиационной
обстановки
предполагает
определение
ее
характеристик и нанесение на карту местности зон радиоактивного заражения или
51
на план объекта (карту) отдельных точек с мощностями доз (уровнями радиации)
на определенное время после взрыва (аварии). Оценка радиационной обстановки
предполагает определение ожидаемых доз облучения, их анализ с точки зрения
воздействия на организм человека и выбор наиболее целесообразных вариантов
защиты, при которых исключаются или снижаются радиационные поражения
людей. Поскольку процесс формирования радиоактивных следов длится
несколько часов, предварительно производят оценку радиационной обстановки по
результатам
прогнозирования
радиоактивного
заражения
местности.
Прогностические данные позволяют заблаговременно, т. е. до подхода
радиоактивного облака к объекту, провести мероприятия по защите населения,
рабочих, служащих и личного состава формирований, подготовке предприятия к
переводу на режим работы в условиях радиоактивного заражения, подготовке
противорадиационных укрытий и средств индивидуальной защиты. Для объекта
народного
хозяйства,
размеры
территории
которого
незначительные
по
сравнению с зонами радиоактивного заражения местности, возможны только два
варианта прогноза: персонал объекта подвергается или не подвергается
облучению. Поэтому для случая радиоактивного заражения территории объекта
берут самый неблагоприятный вариант, когда ось следа радиоактивного облака
ядерного взрыва проходит через середину территории предприятия. Исходные
данные для прогнозирования уровней радиоактивного заражения: время
осуществления ядерного взрыва, его координаты, вид и мощность взрыва,
направление и скорость среднего ветра. Характер изменения уровней радиации по
оси следа радиоактивного заражения для наземного ядерного взрыва приведен в
приложении 3 учебника В.Атаманюк . Приведенные зависимости позволяют
рассчитывать
ожидаемое
время
выпадения
радиоактивных
веществ
и
максимально возможный уровень радиации на территории объекта. По
результатам такого прогноза нельзя заранее, т. е. до выпадения радиоактивных
веществ на местности, определить с необходимой точностью уровень радиации на
том или ином участке территории объекта. Только достоверные данные о
радиоактивном
заражении,
полученные
органами
разведки
с
помощью
52
дозиметрических приборов, позволяют объективно оценить радиационную
обстановку.
На объекте разведка ведется постами радиационного и химического
наблюдения, звеньями и группами радиационной и химической разведки. Они
устанавливают начало радиоактивного заражения, измеряют уровни радиации и
иногда (например, посты радиационного и химического наблюдения) определяют
(засекают) время наземного ядерного взрыва [21].
Штаб ГО объекта, получив данные об уровнях радиации и времени
измерения, заносит их в журнал радиационной разведки и наблюдения (Таблица
2).
Таблица 2- Методика проведения измерений
№ п/п
Дата и время
Место
Время
Уровень
Уровень
взрыва, от
измерения,
измерения,
радиации,
радиации
которого
цех
ч, мин
Р/ч
на 1 ч после
произошло
ядерного
яд.заражени
взрыва, Р/ч
е
№1
16:00
20
46
2
№2
16:05
16
37
3
№3
16:07
25
57
1
21.05. 14.00
По нанесенным на схемы уровням радиации можно провести границы зон
радиоактивного заражения. Степень опасности и возможное влияние последствий
радиоактивного заражения оцениваются путем расчета экспозиционных доз
излучения, с учетом которых определяются: возможные радиационные потери;
допустимая продолжительность пребывания людей на зараженной местности;
время начала и продолжительность проведения спасательных и неотложных
аварийно-восстановительных работ на зараженной местности; допустимое время
начала преодоления зон (участков) радиоактивного заражения; режимы защиты
рабочих, служащих и производственной деятельности объектов и т. д. Основные
53
исходные данные для оценки радиационной обстановки: время ядерного взрыва,
от которого произошло радиоактивное заражение, уровни радиации и время их
измерения; значения коэффициентов ослабления радиации и допустимые дозы
излучения; поставленная задача и срок ее выполнения.
При
выполнении
расчетов,
связанных
с
выявлением
и
оценкой
радиационной обстановки, используют аналитические, графические и табличные
зависимости, а также дозиметрические и расчетные линейки.
Зная уровень радиации и время, прошедшее после взрыва, можно
рассчитать уровень радиации на любое заданное время проведения работ в зоне
радиоактивного заражения, в частности для удобства нанесения обстановки на
схему (план) можно привести измеренные уровни радиации в различных точках
зараженной местности к одному времени после взрыва [25].
2.3. Экспрессные методы определения радиоактивности объектов
Экспрессные методы определения радиоактивности в любых объектах
позволяют
измерять
удельную
активность
пробы
или
поверхностное
радиоактивное загрязнение непосредственно (экспрессно) без так называемого
обогащения измеряемых проб, то есть без концентрирования радиоактивных
веществ в материале пробы (выпаривания, озоления, прессования, химического
обогащения и т. д.).
В лабораториях СЭС, Госагропрома, Укоопсоюза, торговых организаций и
других министерств и ведомств в настоящее время используют «Методику
экспрессного определения объемной и удельной активности бета-излучающих
нуклидов
в
воде,
продуктах
питания,
продукции
растениеводства
и
животноводства методом «прямого» измерения «толстых» проб.
В ней можно выделить пять основных операций:

отбор и подготовка проб исследуемого материала к измерениям;

подготовка радиометра «Бета» или другого имеющегося у вас прибора к
работе;

измерение фона;

замер проб исследуемого материала (пищевых продуктов, сырья, воды и
54
других объектов окружающей среды);

расчет радиоактивности (удельной массовой или объемной активности)
проб и сопоставление их с допустимой нормой.
Отбор и подготовка проб исследуемого материала к измерениям. Для
системного анализа ваших исследований на протяжении нескольких месяцев или
ряда лет следует завести журнал, в котором записывать дату, вид измеряемой
продукции, тип прибора (он у вас через год-два может поменяться), место отбора
проб (например, в каком лесу и когда собраны грибы, ягоды и т. д.) и результаты
измерений (расчетов).
Для измерения на радиометре «Бета» измельченный материал при помощи
шпателя или ложки помещают в специальную кювету и уплотняют. Избыток с
поверхности удаляют так, чтобы продукт находился на одном уровне с верхними
краями корытца. При исследовании воды, молока и других жидких и
пастообразных пищевых продуктов корытце заполняют контролируемой пробой.
Подготовка прибора к работе. Подготовка приборов «Бета», СРП-68-01 и
других к измерению проб, радиоактивного загрязнения поверхностей или фона
описаны в предыдущем разделе.
Измерения
фона.
(продезактивированной)
Эту
операцию
чашечке-корытце
осуществляют
или
же
ее
в
пустой,
можно
чистой
наполнить
дистиллированной водой.
Фон измеряют перед началом исследования проб материала и по его
окончанию. Если же проб много и измерения проводят длительное время, то
повторные (промежуточные) замеры фона производят через каждые 2 ч работы.
Затем все замеры фона суммируют и определяют его среднее значение, которое и
используют при расчетах активности исследуемых материалов [15].
Замеры проб исследуемого материала. Подготовленную к исследованию
пробу вставляют в свинцовый домик и в таких же условиях, как измерялся фон
(одинаковое расстояние от счетчика и время замера) измеряют ее.
На радиометре «Бета» и других приборах, как правило, производят одно
измерение пробы в течение 1000 с или два замера по 100 с, или три — по 10 с и из
55
двух более близких значений вычисляют среднее.
Правильное наполнение материалом пробы чашечки, кюветы или корытца
позволяют потом автоматически переносить полученные значения удельной
активности пробы к килограмму массы или литру объема исследуемого материала
без
дополнительных
взвешиваний
и
перерасчетов.
Это
предусмотрено
конструкцией прибора.
Вот почему важно следить за правильным наполнением измеряемой
емкости и не допускать недоливания (или недосыпания) материала пробы, так же
как и перенаполнения.
Расчет радиоактивности пробы. Поскольку профессиональные радиометры
непосредственно радиоактивность материала исследуемой пробы не измеряют, а
определяют ее пропорциональную величину N (скорость счета импульсов,
фиксируемых счетчиком прибора в единицу времени), то радиоактивность
(удельную активность) определяют расчетным путем по формулам (6):
N = (Nпр — Nф) / t; A = KN (или А = N/P
(6)
где Nпр — скорость счета частоты следования импульсов при измерении
радиоактивного загрязнения «толстого» слоя пробы исследуемого материала (с
учетом фона), имп.; Nф — средняя фоновая скорость счета (с пустой кюветой или
наполненной дистиллированной водой), имп.; t — время измерения фона и пробы,
с/мин); К — переводной коэффициент (берут из паспорта прибора), Ки . с (мин)/л
(кг) .имп.; Р — чувствительность радиометра Р = 1/К; А — удельная объемная
(Ки/л) или удельная массовая (Ки/кг) активность измеряемой пробы.
56
Глава 3. БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ
РАДИОНУКЛИДОВ
3.1. Радиационная обстановка на территории Орловской области
В
Орловской
области
внедрена
единая
система
информационного
обеспечения радиационной безопасности населения, включающая радиационногигиеническую паспортизацию и Единую государственную систему учета доз
облучения
населения
области
(ЕСКИД).
Радиационно-гигиенической
паспортизацией охвачены все организации, использующие в своей деятельности
техногенные источники ионизирующего излучения.
Наблюдения
за
уровнем
гамма-излучения
производились
на
6
метеостанциях расположенных в районах Орловской области. Измерения
проводились дозиметрами ДРГ-ОТТ и ДБГ-06Т с периодичностью 1 раз в сутки, а
на метеостанции в г. Дмитровск - 8 раз в сутки.
Природные
источники
ионизирующего
излучения
всегда
являлись
основным источником облучения человека (Таблица 3). На территории Орловской
области их вклад в суммарную дозу облучения населения составляет 77,2% и
только медицинские источники составляют 21,63% (Рисунок 2).
Таблица 3 - Основные источники облучения человека
Источники облучения
Доза излучения, %
Медицинские
21,6
Природные
77,2
Техногенный фон
0,64
Специфика формирования индивидуальных и коллективных доз облучения
обусловлена особенностями региона. Значимыми факторами до настоящего
времени остаются последствия прошлых радиационных аварий.
57
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Медицинские
Природные
Техногенный фон
Рисунок 2 - Основные источники облучения в Орловской области
Авария на Чернобыльской АЭС явилась крупнейшей в истории ядерной
энергетики и привела к масштабному загрязнению окружающей среды.
Сложность
ситуации
радиоактивных
после
выпадений,
аварии
различиями
обуславливалась
в
нуклидном
неоднородностью
составе
выбросов,
разнообразием природно-климатических условий в зоне загрязнения, огромными
социально-экономическими последствиями. Чернобыльская катастрофа привела к
коренному изменению радиационной обстановки на территории Орловской
области. В до аварийный период уровень радиации по области составил 10 мкР/ч
(Таблица 4).
На территории Орловской области к зонам радиоактивного загрязнения
отнесено 965 населённых пунктов. Из них 65 населенных пунктов с зоной
проживания с правом на отселение (плотность загрязнения 5-15 Ки/км2), в
которой проживает 14809 человек и 900 населённых пунктов с зоной проживания
58
с льготным социально экономическим статусом (плотность загрязнения 1-5
Ки/км2), в которой проживает 116815 человек (Рисунок 3). На загрязненных
территориях Орловской области проживает 131624 жителя.
Таблица 4 – Уровень радиационного фона в до аварийный период
Области
Гамма-фон, мкР/ч
Орловская
10
Калужская
11
Брянская
8
Тульская
8
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
5-15 Ки/км2
1-5 Ки/км2
плотность загрязнения
Рисунок 3 – Число жителей проживающих в зонах радиоактивного загрязнения
Выполненные расчеты показали, что значения среднегодовой эффективной
дозы облучения для 116705 человек, проживающих в загрязненных населенных
59
пунктах Орловской области, находятся в интервале до 0,08 м3в/год и для 14919
человек в интервале 0,3-0,13 м3в/год, что соответствует требованиям СанПиН
2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99/2009).
Уровень гамма-фона в исследуемых районах области не превышает
среднеобластного значения (14 мкР/час), исключение составляет г. Болхов
(Болховский район) и поселок Верховье, где гамма-фон равен 18 мкР/час.
Мценский район характеризуется наименьшим значением гамма-фона по области
– 11 мкР/час (Таблица 5, Рисунок 4).
Таблица 5 - Годовой ход среднемесячных значений уровней
гамма-излучения, мкР/ч
Месяц
Орел Болхов
Верховье Дмитровск
Ливны
Мценск
Январь
11
17
17
15
11
12
Февраль
11
17
18
12
11
11
Март
13
16
18
13
11
11
Апрель
14
18
18
15
12
12
Май
15
19
18
15
13
11
Июнь
14
19
18
15
12
12
Июль
13
19
18
15
13
11
Август
14
18
18
15
13
12
Сентябрь
13
18
18
15
12
11
Октябрь
13
18
17
15
12
11
Ноябрь
12
17
18
13
12
11
Декабрь
12
16
18
14
11
11
Среднее за год:
13
18
18
14
12
11
Болховский район расположен в границах зон радиоактивного загрязнения
вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС, поэтому радиационный фон
превышает среднеобластное значение.
По результатам проводимого радиационно-гигиенического мониторинга в
60
среднем мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на открытой местности
в 2017 году составила 0,14 мк3в/ч или 14 мкР/ч, что соответствует естественному
радиационному фону.
20
18
16
14
Орел
12
Болхов
10
Верховье
8
Дмитровск
6
Ливны
4
Мценск
2
0
Рисунок 4 - Годовой ход среднемесячных значений уровней
гамма-излучения на территории Орловской области
Таким образом, радиационная обстановка на территория Орловской
области, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на
Чернобльской АЭС, характеризуется как стабильная, удовлетворительная.
3.2. Радиационная обстановка и здоровье населения на территории
Орловской области
На
территории
всех
районов
области
и
г.
Орле
организован
индивидуальный дозиметрический контроль (ИДК) населения, а также лиц,
работающих с источниками ионизирующего излучения.
Специфика формирования индивидуальных и коллективных доз облучения
обусловлена особенностями региона. Значимыми факторами до настоящего
времени остаются последствия прошлых радиационных аварий.
61
Появление повышенной радиации в Орловской объясняется выброса
радиоактивности, вследствие катастрофы на Чернобольской АЭС в 1986 году.
Последствия этой аварии мы ощущаем до сих пор - это возросшее количество
онкологических заболеваний среди населения Орловской области.
В структуре причин смертности населения в Орловской области на втором
месте стоит смертность от онкологических заболеваний (Рисунок 5). Так 2015 г.
умерло 258,3 (на 100 тыс. населения), а к 2017 году этот показатель уменьшился и
составил 235,5 (на 100 тыс. населения) человек (Таблица 6, Рисунок 5).
Внешние причины смерти
Новообразования
Болезни системы кровообращения
0
200
400
600
800
1000
1200
Рисунок 5 - Структура причин смертности в 2015-2017 гг.
Таблица 6 - Сведения о смертности населения по основным классам причин
смерти в Орловской области (показатель на 100 тыс. населения)
№
Причины смерти
2015
2016
2017
среднее
1
Болезни системы кровообращения
1011,0
949,7
942,1
967,6
2
Новообразования
258,3
255,8
235,5
249,9
3
Внешние причины смерти
30,1
124,2
108,8
178,0
62
Радиационная обстановка в Орловской области за последние три года
существенно не изменялась и в целом остается удовлетворительной. Ни в одном
из районов области радиационный фактор не является ведущим фактором
вредного воздействия на здоровье населения. Это объясняется отрицательным
влиянием повышенного радиационного фона на территории Орловской области
вследствие аварии на Чернобыльской АЭС (1986 г.).
Средняя индивидуальная доза на жителя Орловской области не превышает
максимально допустимую эффективную дозу радиации (Предельно допустимая
доза ежегодного облучения населения в течение всей его жизни (из расчёта на 70
лет) - 0.5 бэр (рентген) в год).
3.3. Анализ реабилитационных и защитных мероприятий на радиоактивно
загрязненных территориях Орловской области
В целях обеспечения контроля облучения населения за счет основных
источников
ионизирующего
излучения
и
оптимизации
мероприятий
по
ограничению доз облучения населения области необходимо решение следующих
задач:

проведения радиационного мониторинга в объеме, достаточном для
достоверной оценки уровней радиационного воздействия на население;

усиление
надзора
за
своевременной
утилизацией
неиспользуемых
источников, предотвращением попадания радионуклидных источников в металл и
недопущением
использования
загрязненного
радионуклидами
выше
установленных пределов металлолома и металлопродукции;

обеспечение
радиационного
мониторинга и
оценки
доз облучения
населения на территориях населенных пунктов Орловской области, подвергшихся
радиоактивному загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС;

обеспечение мероприятий по оптимизации защиты персонала и пациентов в
медицинских учреждениях области;

продолжение работы в части модернизации парка рентгеновской техники,
включающую планомерную замену старой рентгеновской аппаратуры на новое
поколение малодозовых цифровых аппаратов.
63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В
Орловской
области
внедрена
единая
система
информационного
обеспечения радиационной безопасности населения, включающая радиационногигиеническую паспортизацию и Единую государственную систему учета доз
облучения населения области (ЕСКИД).
На территории Орловской области их вклад в суммарную дозу облучения
населения от природных источников составляет 77,2%, медицинские источники
составляют 21,63%.
Специфика формирования индивидуальных и коллективных доз облучения
обусловлена особенностями региона.
На территории Орловской области к зонам радиоактивного загрязнения
отнесено 965 населённых пунктов. Из них 65 населенных пунктов с зоной
проживания с правом на отселение и 900 населённых пунктов с зоной проживания
с льготным социально экономическим статусом.
На загрязненных территориях Орловской области проживает 131624
жителя.
Значения среднегодовой эффективной дозы облучения для 116705 человек,
проживающих в загрязненных населенных пунктах Орловской области, находятся
в интервале до 0,08 м3в/год и для 14919 человек в интервале 0,3-0,13 м3в/год, что
соответствует
требованиям
СанПиН
2.6.1.2523-09
«Нормы
радиационной
безопасности» (НРБ-99/2009).
Уровень гамма-фона в исследуемых районах области не превышает
среднеобластного значения (14 мкР/час), исключение составляет г. Болхов
(Болховский район) и поселок Верховье, где гамма-фон равен 18 мкР/час.
Мценский район характеризуется наименьшим значением гамма-фона по области
– 11 мкР/ча.
Таким образом, радиационная обстановка на территория Орловской
области, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на
Чернобльской АЭС, характеризуется как стабильная, удовлетворительная.
64
В структуре причин смертности населения в Орловской области на втором
месте стоит смертность от онкологических заболеваний.
Ни в одном из районов области радиационный фактор не является ведущим
фактором вредного воздействия на здоровье населения.
Средняя индивидуальная доза на жителя Орловской области не превышает
максимально допустимую эффективную дозу радиации.
В целях обеспечения контроля облучения населения за счет основных
источников
ионизирующего
излучения
и
оптимизации
мероприятий
по
ограничению доз облучения населения области необходимо обеспечение
радиационного мониторинга и оценки доз облучения населения на территориях
населенных
пунктов
Орловской
области,
загрязнению вследствие аварии на ЧАЭС.
подвергшихся
радиоактивному
65
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Акимова
Т.В.
Экология.
Природа-Человек-Техника.:
Учебник
для
студентов техн. направл. и специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин,
В.В.Хаскин..- Под общ. ред. А.П.Кузьмина; М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343
с.
2.
Акимова, Т. А. Экология : учеб. для вузов / Т. А. Акимова, В. В. Хаскин –
М.: ЮНИТИ, 1999. – 455 с.
3.
Богдановский Г.А. Химическая экология. / Г.А. Богдановский, М.: Изд-во
МГУ, 2004. 237 с.
4.
Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. / А.К.
Бродский, М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256
5.
Василенко О.И. Радиационная экология: учебник / О. И. Василенко. – М.:
Медицина, 2004. – 216 с.
6.
Волков
Н.Г.,
Христофоров
спектрономии. / Н.Г. Волков,
В.А.,
Ушакова
Н.П.
Методы
ядерной
В.А. Христофоров, Н.П. Ушакова, М.
Энергоатомиздат, 2000. – 456с.
7.
Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для
студентов вузов. / Н.А. Воронков, М.: Агар, 2006. – 424 с.
8.
Гигиена и экология человека: учеб. пособие для студентов мед. училищ и
колледжей России / под ред. Н. А. Матвеева. – 2 изд., стер. – М.: КНОРУС,
2013.- 328 с.
9.
Гусев Н.Г., Климанов В.А., Машкович В.П., Суворов А.П. Защита от
ионизирующих излучений. В 2-х томах. / Н.Г. Гусев [коммент. В.А.
Климанова]. М., Энергоатомиздат,1990. – 2т.
10.
Ионизирующие излучения и их измерения. Термины и понятия. М. :
Стандартинформ, 2006. – 268с
11.
Комарова, Н. Г. Геоэкология и природопользование: учеб. пособие для
высших педагогических заведений / Н. Г. Комарова. – М.: Академия, 2003. –
192 с.
66
12.
Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) Минздрав России, 2009.
– 56с.
13.
Одум Ю. Экология / Одум Ю М.: Мир, 1986. Т.1- 328с.; Т.2 - 376с.
14.
Охрана
окружающей
среды,
природопользование
и
обеспечение
экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2006 году / Под ред.
Д.А. Голубева.- СПб: Сезам, 2007.-582 с.
15.
Поленов
Б.
В.
Дозиметрические
приборы
для
населения.
М.:
Энергоатомиздат, 1991. 64 с.
16.
Природный радиационный фон. Радионуклиды в биосфере/Д.А. Маркелов,
М.А. Григорьева, 2011.-108 с.
17.
Радиация:
опасность
реальная
и
вымышленная:
Акатов А.А.,
Коряковский Ю.С. Москва. Общественный совет Госкорпорации Росатом,
2010. - 28 с.
18.
Российская энциклопедия по охране труда: В 3т.-2-е изд., перераб. и доп.М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2007. - 408с.
19.
Российский государственный педагогический университет имени А. И.
Герцена, «Обеспечение жизнедеятельности людей в черезвычайных
ситуациях. Выпуск 1: Черезвычайные ситуации и их поражающие
факторы». Изд. «Образование», 2000.-238с.
20.
Сугробов Н.П., Фролов В.В. Строительная Экология. – учеб. Пособие для
сред.проф. образования – М.: Издательский центр «Академия» 2006. – 416 с.
21.
Химические методы анализа объектов окружающей среды: Лаб. практикум /
С.М.Чеснокова, В.Г. Амелин; Владим. гос. техн. ун-т. Владимир, 1996. 60 с.
22.
Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических
вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. - М.: Дрофа, 2008.-416 с. Допущено
Минобр. РФ в качестве учебника для студентов высших педагогических
учебных заведений.
23.
Эйдус Л.Х. О едином механизме инициации различных эффектов малых доз
ионизирующих излучений. Радиационная биология // Радиоэкология. 1996.
Т. 36. Вып. 6. -С. 874-882.
67
24.
Экология : учеб. пособие / под ред. А. В. Тотая. 2-е изд., перераб. и доп. –
М.: ЮРАЙТ, 2012. - 408с.
25.
Экология: Учебник для вузов / Степановских А.С. — М.: ЮНИТИ-ДАНА,
2001. – 687с.
26.
Экономика
и
организация
природопользования:
учебник
/
Н.
Н.
Лукьянчиков, И. М. Потравный. – Москва: ЮНИТИ-ДАНА, 2011. – 687с.
27.
Экономика природопользования: учебник / С. Н. Бобылев, А. Ш. Ходжаев. –
Москва: Инфра-М, 2010. – 499 с.
28.
Экономика природопользования: учебное пособие / В. Г. Глушкова, С. В.
Макар. – Москва: Гардарики, 2007. – 447 с.
29.
Яворовски
З.
Жертвы
Чернобыля
//
Медицинская
Радиационная безопасность. 1999. Т. 44, № 1. -С. 18-30.
радиобиология.
68
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа