Наталья Новоселова
Исследовательская работа «Радиоактивное загрязнение окружающей среды»
Выполнили: Погодина Карина и Спускова Елизавета
Руководитель: Новосёлова Наталья Степановна
Город Кстово Нижегородской области.
2015
План.
1. Введение.
2. Источники и пути поступления радионуклидов в организм человека.
2.1 Естественная радиация.
2.2 Искусственная радиация.
3. Действие ионизирующих излучений на организм человека.
3.1 Дозы радиационного облучения.
3.2 Биологическое действие радиации на организм человека.
Публикация «Исследовательская работа „Радиоактивное загрязнение окружающей среды“» размещена в разделах
4. Средства защиты от радиоактивных излучений.
4.1 Профилактические мероприятия.
4.2 Основные принципы радиозащитного питания.
5. Воздействие на окружающую среду предприятий ядерного топливно-энергетического цикла.
6. Заключение.
7. Список литературы.
Цель: Узнать норму уровня радиации окружающей среды и сравнить с уровнем радиации в Нижегородской области. Выяснить, где уровень радиации выше, а где ниже установленной нормы.
Задача: Исследовать уровень радиации в Кстово и Нижегородской области
Актуальность: Среди вопросов, представляющих научный интерес, немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду.
Введение
Особое место среди загрязняющих окружающую среду агентов занимают радиоактивные вещества. Внимание к нему сильно возросло после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. и ряда инцидентов на других гражданских и военных объектах с ядерным топливом.
Радиоактивность – самопроизвольное превращение (распад) ядер элементов, приводящее к изменению их атомного номера или массового числа.
Радиоактивное излучение как самопроизвольное испускание лучей – это естественный процесс, существовавший задолго до образования Земли.
Радиоактивное излучение является частью более общего понятия – ионизирующее излучение.
Вот уже более 100 лет с момента случайных открытий Вильгельмом Рентгеном рентгеновских лучей в 1885 г. и Анри Беккерелем самопроизвольного излучения урана в 1886 г. ядерные исследования стали важнейшим направлением науки, а радио-нуклиды нашли применение в самых различных сферах деятельности людей.
Наибольшую дозу человек получает от естественных источников радиации. Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека; значительно большие дозы мы получаем от применения рентгеновских лучей в медицине.
Такие формы повседневной деятельности, как сжигание угля и использование воздушного транспорта, в особенности же постоянное пребывание в хорошо герметизированных помещениях, приводят к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации.
2. Источники и пути поступления радионуклидов в организм человека
Образующиеся при делении радионуклиды проникают в организм человека двумя путями:
внешнее облучение - через воздействие на кожу радиоактивных веществ, находящихся в воздухе и на поверхности земли;
внутренне облучение - через вдыхание загрязненного воздуха, употребление в пищу загрязненных продуктов.
Радиационный фон Земли складывается из естественных и искусственных радионуклидов.
2.1 Естественная радиация
На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре, естественная радиоактивность присутствует в пище и воздухе.
Нормальным для проживания человека считается уровень гамма-фона в 20 микрорентген в час. Оно зависит от конкретной местности, ее рельефа: в горах, например, выше, чем на равнине.
Доза облучения зависит также от образа жизни людей.
Использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровень - это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации.
Строительные материалы также имеют определенную радиоактивность, например, известняк, песчаник - до 100мкЗв/год, бетон - 100-200, естественный камень, производственный гипс - 200-400, шлаковый камень, гранит - 400-2000.
Использование в качестве строительных материалов гранита и бетона влияет на дозовую нагрузку человека.
Радон выделяется и из строительных материалов, применяемых в промышленном и гражданском строительстве.
Потоки различных частиц приходят к нам из космического пространства. Космическое излучение подразделяется на первичное и вторичное.
Первичное происходит в виде вспышек на Солнце, обладает относительно низкой энергией, поэтому не приводит к существенному увеличению дозы внешнего излучения на поверхности земли. Оно почти полностью исчезает на высоте 20 км.
2.2 Искусственная радиация
Искусственные радионуклиды образуются в результате человеческой деятельности.
Испытание ядерного оружия - один из самых опасных источников радиоактивного загрязнения окружающей среды
С момента принятия договора об ограничении испытаний ядерного оружия в 1963 г. в атмосфере было проведено лишь несколько испытаний, причем последнее состоялось в 1980 г. в государстве, не подписавшем этот договор. Концентрация радионуклидов, образовавшихся при испытании ядерного оружия, в воздухе, дождевой воде и пище заметно уменьшилась по сравнению с максимальными значениями в начале 60-х годов и в настоящее время находится на самых низких уровнях, зарегистрированных в течение всех измерений, выполняемых с 1953 г.
Авария реактора в Чернобыле. 26 апреля 1986 г. резкое перенапряжение мощности в реакторе на Чернобыльской атомной электростанции вызвало взрыв, в результате которого в течение десяти дней в атмосферу было выброшено значительное количество радионуклидов.
Что касается доз, полученных населением, то наиболее значимыми выпавшими радионуклидами были йод-131, цезий-134 и цезий-137. Почти вся доза получена от внешнего облучения и от радионуклидов, поступивших с пищей.
Авария 1957 года на ПО» Маяк» в Челябинской области. До настоящего времени территория радиоактивного следа характеризуется повышенным гамма-фоном и содержанием радионуклидов в почве, воде, растениях.
Все промышленные отбросы должны быть нормированы, при значительных выбросах необходим постоянный контроль как самих выбросов, так и окружающей среды.
Ядерная энергетика.
Выбросы в воздух от других установок ядерной энергетики добавляют в годовую коллективную дозу еще 5 чел. -Зв. При этом общая доза для населения от воздействий выбросов и жидких отходов в ядерной энергетике составляет 30 чел. -Зв.
На приготовление пищи, и отопление домов расходуется не очень много угля, но зато много зольной пыли летит в воздух в пересчете на единицу топлива.
Добыча фосфатов ведется во многих местах Земного шара, они используются главным образом для производства удобрений, которых в 1977 г. во всем мире было получено около 30 млн. тонн. человека при флюорографии, рентгенографии зуба, рентгеноскопии легких, радио-изотопных обследованиях, лучевой терапии.
Другие источники радиации - полеты в самолете, телевизор, компьютер, гранитные сооружения.
3. Действие ионизирующих излучений на организм человека
3.1 Дозы радиационного облучения
Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.
Альфа-излучение, которое представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из протонов и нейтронов, задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками.
Бета-излучение обладает большей проникающей способностью: оно проходит в ткани организма на глубину один-два сантиметра. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.
Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям.
Поглощенная доза - энергия ионизирующего излучения, поглощенная облучаемым телом (тканями организма, в пересчете на единицу массы.
Измеряется в системе СИ в греях, 1Гр = 1Дж/кг
Эквивалентная доза - поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма.
Эффективная эквивалентная доза - эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению.
Полная коллективная эффективная эквивалентная доза - коллективная эффективная эквивалентная доза, которую получат поколения людей от какого-либо источника за все время его дальнейшего существования.
Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма, называется поглощенной дозой (рис. 3) и измеряется в системе СИ в греях (Гр). 1Гр = 1Дж/кг. Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета - или гамма-излучений (в 20 раз).
Поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными и в отдаленном будущем, следует ввести еще одно определение. Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.
3.2 Биологическое действие радиации на организм человека
За всю свою жизнь человек получает дозу облучения от естественных источников, и при нормальном состоянии среды обитания такое облучение не вызывает каких-либо изменений в органах и тканях человека.
Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение нескольких часов или дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет после облучения - как правило, не ранее чем через одно-два десятилетия.
Чтобы вызвать острое поражение организма, дозы облучения должны превышать определенный уровень, но нет никаких оснований считать, что это правило действует в случае таких последствий, как рак или повреждение генетического аппарата.
Большое количество сведений было получено при анализе результатов применения лучевой терапии для лечения рака.
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.
Разумеется, чаще всего человек умирает в результате одновременного действия всех указанных последствий облучения. Исследования в этой области необходимы, поскольку полученные данные нужны для оценки последствий ядерной войны и действия больших доз облучения при авариях ядерных установок и устройств.
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.
Наиболее уязвимой для радиации частью глаза является хрусталик. Погибшие клетки становятся непрозрачными, а разрастание помутневших участков приводит сначала к катаракте, а затем и к полной слепоте.
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.
Самыми распространенными видами рака, вызванными действием радиации, оказались рак молочной железы и рак щитовидной железы.
Рак легких, напротив, - беспощадный убийца. Он тоже принадлежит к распространенным разновидностям раковых заболеваний среди облученных групп населения.
Рак других органов и тканей, как, оказалось, встречается среди облученных групп населения реже. Согласно оценкам НКДАР, вероятность умереть от рака желудка или толстой кишки составляет примерно всего лишь 1/1000 на каждый грэй средней индивидуальной дозы облучения, а риск возникновения рака костных тканей, пищевода. тонкой кишки, мочевого пузыря, поджелудочной железы, прямой кишки и лимфатических тканей еще меньше и составляет примерно от 0.2 до 0,5 на каждую тысячу и на каждый грэй средней индивидуальной дозы облучения.
4. Средства защиты от радиоактивных излучений
4.1 Профилактические мероприятия
Рассматривая меры профилактики радиоактивного загрязнения окружающей среды, в том числе пищевых продуктов, необходимо отметить следующие направления работы :
1. охрана атмосферного слоя Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц;
2. контроль за содержанием радиоактивных элементов в воздухе, строительных материалах, воде и других объектах окружающей среды;
3. соблюдение глобальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности;
4. исключение из употребления пищи и воды с высоким содержанием радиоактивных элементов;
5. запрещение использования строительных материалов, имеющих повышенное содержание радионуклидов, при возведении жилья.
С 1976 года в СССР было введено нормирование содержания естественных радионуклидов в строительных материалах.
Для пищевых продуктов и питьевой воды определяются допустимые уровни содержания радионуклидов. В связи с аварией на Чернобыльской АЭС были установлены Временные допустимые уровни (ВДУ-91) содержания радионуклидов цезия и стронция-90 в пищевых продуктах и питьевой воде. Исходя из реальной радиационной обстановки и экономических возможностей отдельные республики имеют право устанавливать для своих территорий контрольные уровни содержания радионуклидов, но не превышающие численных значений ВДУ-91.
Не рекомендуется производство детского питания из продуктов, получаемых на загрязненных территориях.
4.2 Основные принципы радиозащитного питания
Важный фактор предотвращения накопления радионуклидов в организме людей, работающих или проживающих на территориях, загрязненных аварийными выбросами, - это употребление определенных пищевых продуктов и их отдельных компонентов. Особенно это касается защиты организма от долгоживущих радионуклидов которые способны мигрировать по пищевым цепям, накапливаться в органах и тканях, подвергать хроническому облучению костный мозг и костную ткань, повышая риск развития злокачественных новообразований.
Установлено, что обогащение рациона рыбной массой, кальцием, костной мукой, фтором, ламинарией способствует уменьшению риска возникновения онкологических заболеваний.
Согласно рекомендациям доктора Гейла «О мерах предосторожности в условиях повышенной радиации для жителей Белоруссии и Украины» (1989 г.)
Необходимо:
- хорошее питание;
- ежедневный стул;
- отвары льна, крапивы, слабительных трав;
- обильное питье, чаще потеть;
- витамины P, C, B, сок свеклы, моркови, красное вино (3 ст. ложки ежедневно);
- редька тертая (утром натереть - вечером съесть и наоборот);
- грецкие орехи, 4-5 шт. ежедневно;
- хрен, чеснок;
- крупа гречневая, овсяная;
- хлебный квас;
- аскорбиновая кислота с глюкозой (2 раза в день);
- активированный уголь (1-2 шт. перед едой);
- витамин A (не более 2 недель);
- из молочных продуктов лучше творог, сливки, сметана, масло;
- овощи и фрукты очищать до 0,5 см, капусту снимать не менее 3-х листов;
- мясо - лучше есть свинину и птицу, готовить: 1-й отвар слить, залить водой и варить до готовности (мясные бульоны исключить).
Продукты с антирадиоактивным действием :
- морковь,
- растительное масло,
- творог,
- таблетки кальция.
Нельзя:
- кофе,
- холодец, кости, костный жир,
- вишня, абрикосы, слива;
- больше всего заражена говядина;
- не рекомендуется есть отварные яйца, т. к. в скорлупе содержится стронций, который переходит в белок при варке.
5. Воздействие на окружающую среду предприятий ядерного топливно-энергетического цикла.
Если исключить взрывы атомных устройств и аварийные ситуации, то основным источником радиационного воздействия на биосферу являются предприятия ядерного топливно-энергетического цикла (ЯТЦ) в штатном режиме.
Известны следующие виды воздействия ЯТЦ на окружающую среду :
1. Расход природных ресурсов (земельные угодья, вода, сырье для основных фондов ЯТЦ и т. д.).
При добыче и переработке урановой руды отчуждаются значительные земельные плошади для размещения пустой породы. На каждый Гвт (эл.) энергии, получаемой на атомной станции, образуется несколько миллионов тонн пустой породы.
Большая часть земельных угодий, расходуемых при переработке руды, приходится на пруды – хвостохранилитца, куда поступает около 10 т на 1 ГВт (эл.) в год хвостовых растворов.
Расход воды предприятий ЯТЦ обусловлен необходимостью охлаждения технологического оборудования и применения в технологиях. Максимальное водопотребление на единицу электроэнергии приходится на охлаждение оборудования АЭС и предприятия по обогащению изотопов урана (10 м3 на 1 ГВт (эл.) и 5x10 на ГВт (эл.) соответственно).
2. Тепловое загрязнение окружающей среды.
Тепловые сбросы имеют место на всех стадиях ЯТЦ, достигая максимальных значений на АЭС, где мощность тепловых сбросов достигает 2 ГВт на каждый ГВт электрической мощности при 33% КПД. Тепловые сбросы АЭС вносят вклад в антропогенное поступление тепла в биосферу и в приближение к предельно допустимому уровню антропогенных сбросов тепловой энергии, равному в среднем 2 Вт/м2. Этот предел рассчитан из принципа недопущения изменения среднегодовой температуры на 1°С.
3. Выброс загрязняющих веществ химической природы в окружающую среду. Он имеет место на всех стадиях цикла, достигая максимальных размеров на предприятиях по переработке руды со сбросами хвостовых растворов и при сжигании органического топлива на предприятиях цикла и ТЭЦ, обеспечивающих его энергией.
4. Радиоактивное загрязнение окружающей среды.
Важнейшей особенностью ЯТЦ является то, что в процессах производства энергии на АЭС и переработки отработанного топлива образуется большое количество опасных искусственных радионуклидов. Основная часть радиоактивных отходов ЯТЦ имеет высокую удельную активность. Некоторые из радионуклидов имеют значительные (от сотен до миллионов и более лет) периоды полураспада. Это предопределяет необходимость надежной изоляции высокоактивных отходов ЯТЦ от биосферы.
Из всего количества четырех радионуклидов, поступающих в биосферу с отходами ЯТЦ до 70-80% 14С приходится на стадию переработки облученного топлива на радиохимическом заводе, остальная часть – на АЭС. 99% 85Кr, 3Т, 129I выбрасывается при переработке топлива и около 1% – с АЭС.
К основным проблемам радиационной безопасности для окружающей среды при работе ЯТЦ в штатном режиме можно отнести следующие:
1. Возможное увеличение отрицательных последствий за счет стохастических эффектов, особенно в зонах влияния действующих АЭС.
2. Влияние инертных газов на биоту. Известно, что радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе, другие изотопы, еще недавно считавшиеся безвредными, накапливаются в клеточных структурах – хлоропластах, митохондриях, клеточных мембранах. Их влияние на метаболизм еще не до конца изучено.
3. Нерегулируемый выброс радионуклида криптона-85 в атмосферу от АЭС и предприятий по переработке отработанных ТВЭЛ. Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы и формировании парникового эффекта.
4. Накопление в пищевых цепях радиоактивность излучения Н. Он связывается протоплазмой клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепях. При распаде он превращается в гелий и испускает сильное -излучение, вызывая генетические нарушения.
5. Накопление углерода-14 в биосфере. Предполагается, что оно ведет к резкому замедлению роста деревьев. Такое замедление роста фиксируется на Земле повсеместно и может быть связано с 25% увеличением содержания С в атмосфере по сравнению с доядерной эпохой.
6. Образование трансурановых элементов. Особенно опасным является 239Рu.
6. Исследование радиации в Нижегородской области.
О нашем городе ходит много слухов о том, что экологическая обстановка в Кстово критична, так как рядом находится много заводов. Мы решили выяснить на сколько эти слухи обоснованы и стали проверять уровень радиации в различных местах. Стали сравнивать превышают ли результаты наших исследований нормы радиации. Помимо нашего города мы провели исследования уровня радиации в разных городах и посёлках Нижегородской области. Наши результаты показали, что нигде не было превышено допустимой нормы, это видно из таблиц, приведенных в приложении.
Заключение
Из приведенных в работе материалов видно, что организм человека постоянно подвергается радиоактивному воздействию как от естественных источников радиации, так и от искусственных, обусловленных человеческой деятельностью.
В непревышающих определенный уровень дозах это не представляет опасности, но с их увеличением могут возникнуть серьезные заболевания организма и необратимые генетические изменения.
Все живые организмы на Земле являются объектами воздействия ионизирующих излучений. Воздействие ионизирующего излучения на живой организм называется облучением. Результатом облучения являются физико-химические и биологические изменения в организмах.
Радиационные эффекты облучения людей делят на 3 группы:
- соматические (телесные) эффекты;
- соматико-стохастические ;
- генетические эффекты.
Принципы радиационной безопасности :
1. Не превышать установленного основного дозового предела;
2. Исключить всякое необоснованное облучение;
3. Снижать дозы облучения до возможно низкого уровня.
Приложение.
Измерение радиоактивности в магазинах г. Кстово.
Пл. Ленина 5 Макдональдс 20 20 -
Пл. Ленина 5а Магнит овощной
мясной
хлебный
кондитерский
бакалея
напитки 7-9
8
8-9
11
10
8-10 20 -13-11
-12
-12-11
-9
-10
-12-10
Ул. Чванова 2 Мяснов мясной 4-8 20 -16-12
Ул. 40 лет октября 16 Пятёрочка Овощной
Чай/кондитерская
Напитки
Рыбный
Мясной
молочный 8
6-7
6-7
6-7
7
7 20 -12
-14-13
-14-13
-14-13
-13
-13
Пл. Ленина 1а Калинка Овощной
Молочный
Кондитерский
Мясной
Напитки
алкоголь 10
9
7
7
8
8 20 -10
-11
-13
-13
-12
-12
Ул. 40 лет октября 25 Магнит Кондитерский
Морепродукты
Напитки
Хлебный
Чай
Мясной
Овощной
молочный 13
13
16-20
9
9
8
8
8 20 -7
-7
-4-0
-11
-11
-12
-12
-12
больница
кабинет
Родионова 198а Визус 1 7
6
4
5
8
9
10
Вход в больницу
лифт 18-20
10
11
11
7
7
7
4
11 20 -2
-10
-9
-9
-13
-13
-13
-16
-9
Измерение радиоактивности в Нижегородской области.
место мкР/ч Норма Отклонение
Откос влюбленных
16 20 -4
Бор
14 20 -6
Вишенки
17 20 -3
Дзержинец
16 20 -4
Колос
13 20 -7
Старое Кстово
18 20 -2
Ждановский
17 20 -3
Богородск 15 20
-5
Безводное 18
20
-2
Афонино 19 20 -1
Литература
1. Позняковский В. М. Гигиенические основы питания, безопасность и экспертиза продовольственных товаров: Учебник. - Новосибирск: Издательство Новосибирского университета, 1999
2. Жизнь и радиация. / Национальный Совет по радиологической защите [Beликобритания]; Перевод с англ. Г. В. Архангельской, Е. К. Понкрашевой; Под ред. П. В. Рамзаева. - М. : Энергоатомиздат, 1993
3. Радиация. Дозы, эффекты, риск. / Перевод с англ. Ю. А. Банникова. - М. : Мир, 1988
4. Киршин Б. Карта радиации. // Челябинский рабочий - 1989. - 23-24 декабря. (Комментарий заведующей отделением радиационной гигиены Э. М. Кравцовой)
5. Радиация и жизнь. // Бюллетень ЦОИ. 2/2000. - с. 18-20.
6. Лелеков В. И. К вопросу о радиоэкологической обстановке в г. Москве. // Известия Академии Промышленной Экологии. - 1998. - №3 - с. 37
7. Козлов Ф. В. Справочник по радиационной безопасности. – М. : Энергоатом-издат, 1991. – 352 с.
