Влияние радиации на здоровье человека

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей №11

 г. Шахты

«Физика»

Исследовательская  работа

тема:  «Влияние радиации на человека».

Автор  работы:

Анчутин Николай Александрович,

10 б класс МБОУ лицей №11

Названцев Денис Сергеевич

10 б класс МБОУ лицей № 11

                                                                            Руководитель:

Толмачева Инна Александровна

Учитель физики МБОУ лицей №11

                                                                            Научный руководитель:

Г. Шахты

2013 г.

Оглавление

1. Введение ________________________________ 3-4
2. Виды излучения и дозы____________________ 5-6
3. Влияние радиации на здоровье человека _____  7-9
4. Действие радиации на человека _____________ 10-13
5. Измерение радиации и допустимая доза ______  14
6. Экспериментальная часть __________________  15-16
7. Выводы _________________________________  17
8. Список литературы _______________________  18

1. Введение.

        Предметом исследования настоящей работы является действие радиации на человека. Элементарные сведения о ней необходимы каждому человеку. Как правило, наши знания о влиянии радиации на живые организмы, в том числе на человека, весьма скудны и ограничиваются мифами. А незнание порождает страх.

Ярким примером отсутствия необходимых знаний о радиации стала авария на Чернобыльской АЭС. Людей из Припяти начали эвакуировать только спустя несколько суток после катастрофы. Все это время никто из них не знал, что уже подвергается невидимой опасности. Не учитывалось воздействие вторичной радиации на организм человека.

        Актуальность работы заключается в дополнении знаний о влиянии радиации на человека, исследовании радиационного фона лицея. В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния радиации на здоровье человека.

        Материалом исследования являются ресурсы Интернета, электронные энциклопедии, печатные издания.

Исследования проводилисьпомощью датчика радиоактивности экспериментальной лаборатории  StnsorLaab.

Теоретическая значимость работы заключается в том, чтобы установить оказывают ли бетонные стены, сотовые телефоны радиоционное излучение на учащихся, определить количество быстрых частиц излучаемых в минуту в минуту.

        Давайте поговорим о радиации. Элементарные сведения о ней 
необходимы каждому человеку. Как правило, наши знания о влиянии 
радиации на живые организмы, в том числе на человека, весьма скудны и ограничиваются мифами. А незнание порождает страх. По мнению ряда аналитиков, следующие вооруженные конфликты могут происходить с применением ядерного оружия. Согласно военной доктрине США государство должно иметь такую вооруженную мощь, которая позволит поставить на колени любого противника в течение 
4-6 ч. А это возможно только благодаря применению ядерного оружия. 

Ярким примером отсутствия необходимых знаний о радиации стала авария на Чернобыльской АЭС. Людей из Припяти начали эвакуировать только спустя несколько суток после катастрофы. Все это время никто из них не знал, что уже подвергается невидимой опасности. Не учитывалось воздействие вторичной радиации на организм человека. При устранении последствий взрыва 4-го энергоблока ликвидаторы ЧАЭС хватали тепловыводящие элементы, в которых происходило деления урана, голыми руками! Тогда же в обществе стали рождаться различные мифы о радиации, в том числе миф о том, что ее смертельное воздействие на организм можно нейтрализовать водкой или спиртом. 

О поглощенной дозе радиации можно судить по энергии, и по его ионизирующей способности.

Человек непрерывно подвергается действию радиоактивного излучения. Источником этого излучения являются космические тела; недра Земли; здания, в которых мы живем (в граните, в кирпичах и железобетоне имеются радиоактивные вещества; рентгеновские аппараты; телевизионные приемники, даже в нашем теле содержится примерно 0.01 г радиоактивного калия  4019Ка, который распадается со скоростью 4000 делений в секунду.

2. Виды излучения и дозы

Итак, разберемся сначала с терминами. Существует несколько видов излучения. Альфа-излучение — это поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов. Этот вид излучения становится опасным только при попадании 
внутрь организма (с вдыхаемым воздухом, пищей или через рану). Бета-излучение — поток отрицательно заряженных частиц, способных проникать сквозь кожу на глубину 1-2 см. Гамма-излучение имеет самую высокую проникающую способность.Такой вид излучения может задержать только толстая свинцовая или бетонная плита. 

Опасность радиации состоит в ее ионизирующем излучении, взаимодействующим с атомами и молекулами, которые это воздействие превращают в положительно заряженные ионы, тем самым разрывая химические связи молекул, составляющих живые организмы, и вызывая необратимые изменения.

Эскпозиционная доза — основная характеристика, показывающая величину ионизации сухого воздуха. Единица измерения — Рентген (Р). 

Поглощенная доза — количество поглощенной энергии на единицу массы вещества. Единицами измерения являются Грей (Гр) и Рад. При этом 1 Гр = 100 Рад. 

Эквивалентная доза — мера биологического воздействия на живые организмы; рассчитывается путем умножения поглощенной дозы на коэффициент качества (КК), отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Единицами измерения является Бэр или Зиверт. 1 Бэр соответствует поглощенной дозе в 1 Рад. Также для упрощения расчетов можно считать, что экспозиционная доза 1 Р для биологической ткани соответствует поглощенной дозе в 1 Рад и эквивалентной дозе в 1 Бэр (при КК=1), т.е. 1 Р = 1 Рад = 1 Бэр. Это что касается Бэров. Также 1 Зв = 1 Гр (при КК=1). 

Мощность дозы определяет, какую дозу облучения за промежуток времени получит предмет или живой организм. Единица измерения — Зиверт в час (Зв/ч). Мощность эквивалентной дозы показывают бытовые дозиметры, которые отградуированы, как правило, в мкЗв/ч или мкР/ч (старые модели). При этом 1 Зв = 100 Р и, соответственно, 1 Зв/ч = 100 Р/ч. 

Эффективная эквивалентная доза применяется при расчете индивидуальной дозы облучения и представляет собой эквивалентную дозу, умноженную на коэффициент радиационного риска для разных органов человека. Другими словами, органы и ткани человека имеют разную восприимчивость к радиационному облучению. Наиболее восприимчивы к радиации красный костный мозг, легкие, половые железы. Менее подвержены излучению, например, щитовидная железа и мышцы. Просуммировав эквивалентные дозы, умноженные на соответствующие коэффициенты радиационного риска органов, мы получим эффективную эквивалентную дозу, измеряемую также в Бэрах и Зивертах. При этом 1 Зв = 100 Бэр. Коллективная эффективная эквивалентная доза рассчитывается для группы людей.

3. Влияние радиации на здоровье человека.

То, что радиация оказывает пагубное влияние на здоровье человека, уже ни для кого не секрет. Когда радиоактивное излучение проходит через тело человека или же когда в организм попадают зараженные вещества, то энергия волн и частиц передается нашим тканям, а от них клеткам. В результате атомы и молекулы, составляющие организм, приходят в возбуждение, что ведёт к нарушению их деятельности и даже гибели. Все зависит от полученной дозы радиации, состояния здоровья человека и длительности воздействия.

Для ионизирующего излучения нет барьеров в организме, поэтому любая молекула может подвергнуться радиоактивному воздействию, последствия которого могут быть самыми разнообразными. Возбуждение отдельных атомов может привести к перерождению одних веществ в другие, вызвать биохимические сдвиги, генетические нарушения и т.п. Пораженными могут оказаться белки или жиры, жизненно необходимые для нормальной клеточной деятельности. Таким образом, радиация воздействует на организм на микроуровне, вызывая повреждения, которые заметны не сразу, а проявляют себя через долгие годы. Поражение отдельных групп белков, находящихся в клетке, может вызвать рак, а также генетические мутации, передающиеся через несколько поколений. Воздействие малых доз облучения обнаружить очень сложно, ведь эффект от этого проявляется через десятки лет.

Воздействие радиации на ткани и органы человека, восприимчивость к ионизирующему излучению.

Доза облучения и ее воздействие на организм человека:

Вред радиоактивных элементов и воздействие радиации на человеческий организм активно изучается учёными всего мира. Доказано, что в ежедневных выбросах из АЭС содержится радионуклид «Цезий-137», который при попадании в организм человека вызывает саркому (разновидность рака), «Стронций-90» замещает кальций в костях и грудном молоке, что приводит к лейкемии (раку крови), раку кости и груди. А даже малые дозы облучения «Криптоном-85» значительно повышают вероятность развития рака кожи.

4. 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.

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. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению появляются лишь в следующем или последующем поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению.

В то время как идентификация быстро проявляющихся («острых») последствий от действия больших доз облучения не составляют труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно. Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти очень много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждение генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

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. По крайней мере, теоретически для этого достаточно самой малой дозы. Однако в то же самое время никакая доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при относительно больших дозах облучения далеко не все люди обречены на эти болезни: действующие в организме человека репарационные механизмы обычно ликвидируют все повреждения. Точно так же любой человек, подвергшийся действию радиации, совсем не обязательно должен заболеть раком или стать носителем наследственных болезней; однако вероятность или риск, наступления таких последствий у него больше, чем у человека, который не был облучен. И риск этот тем больше, чем больше доза облучения.

Генетические последствия облучения.

Изучение генетических последствий облучения связано с еще большими трудностями, чем в случае рака. Во-первых, мало известно о том, какие повреждения возникают в генетическом аппарате человека при облучении; во-вторых, 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 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.

Наибольшему воздействию радиации подвергаются люди, проживающие в крупных городах, ведь помимо естественного радиационного фона на них ещё воздействуют стройматериалы, продукты питания, воздух, зараженные предметы. Постоянное превышение над естественным радиационным фоном приводит к раннему старению, ослаблению зрения и иммунной системы, чрезмерной психологической возбудимости, гипертонии и развитию аномалий у детей.

Радиоактивные вещества вызывают необратимые изменения в структуре ДНК.

Даже самые малые дозы облучения вызывают необратимые генетические изменения, которые передаются из поколения в поколение, приводят к развитию синдрома Дауна, эпилепсии, появлению других дефектов умственного и физического развития. Особо страшно то, что радиационному заражению подвергаются и продукты питания, и предметы быта. В последнее время участились случаи изъятия контрафактной и низкокачественной продукции, являющейся мощным источником ионизирующего излучения. Радиоактивными делают даже детские игрушки! О каком здоровье нации может идти речь?!

Коэффициент радиационного риска

Человек постоянно подвергается воздействию небольшого радиационного фона (0,08-0,3 мкЗв/ч). Такой уровень радиации считается допустимым. Ниже приведены основные источники радиационногооблучения и эффективные эквивалентные дозы, мкЗв/год.

Годовые эффективные эквивалентные дозы, мкЗв/год

Воздействие радиационного излучения на живой организм вызывает в нем различные обратимые и необратимые биологические изменения. Эти изменения делятся на две категории — соматические (вызываемые непосредственно у человека) и генетические (возникающие у потомков). Многократное облучение слабее действует на живой организм по сравнении с однократным облучением в той же дозе. Известно, что после серии мелких доз большинство органов имеют возможность восстановиться.

Однократное воздействие гамма-излучения

100 зВ — смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы

10—50 зВ — смерть наступает через 1-2 недели вследствие внутренних кровоизлияний

4—5 зВ — 50% облученных умирает в течение 1-2 месяцев вследствие поражения клеток костного мозга

1 зВ — нижний уровень развития лучевой болезни

0,75 — кратковременные незначительные изменения состава крови
0,30 —облучение при рентгеноскопии желудка (разовое)
0,25 —допустимое аварийное облучение персонала (разовое)
0,1 —допустимое аварийное облучение населения (разовое)
0,05 —допустимое облучение персонала в нормальных условиях за год
0,005 —допустимое облучение населения в нормальных условиях за год
0,0035 — годовая эквивалентная доза облучения за счет всех источников излучения в среднем для жителя России

5. Измерение радиации и допустимая норма

Что же нам известно о радиации? По большему счету – совсем не многое, разве только, что это опасно и даже смертельно. Едва заслышав о радиации, мы сразу же впадаем в панику, ведь многие даже не подозревают, что радиация всегда была, есть и будет, и что всегда существует допустимая радиация, которая не наносит вреда организму.

Известно, что радиацию нельзя напрямую почувствовать, однако ее фон и значения можно определить путем измерения специальными приборами. И наиболее распространенный прибор для измерения радиации – бытовой индивидуальный дозиметр. Между тем, вряд ли кого обрадует перспектива носить постоянно с собой дозиметр, да и вообще покупать его, ведь устройство не столь уж и дешево. Тем не менее, в процессе прогулок, приема пищи, даже в собственной квартире мы можем подвергаться радиационной угрозе, причем радиации свойственно накапливаться и проявлять свои негативные свойства нередко спустя годы.

В течение года каждый человек в среднем получает дозу около 400-500 мбэр, которая распределяется следующим образом:

-космическое земное и излучение примерно 10 мбэр;

- излучение полученное при рентгеноскопии, около 140 мбэр;

- излучение, полученное при просмотре телевизионных передач, около 100мбэр;

-прочие виды около 80 мбэр.

Это средние дозы поглощаемого излучения в год.

По данным Международной комиссии по радиологической защите, опасными являются дозы, превышающие 35 бэр в год.

6. Экспериментальная часть.

С помощью датчика радиоактивности  экспериментальной лаборатории StnsorLaab  мы провели замеры:

1. Радиационный фон классной комнаты
2. Радиационный фон классной комнаты вблизи 8 сотовых телефонов
3. Радиационный фон вблизи бетонной стены.

С помощью счетчика Гейгера-Мюллера мы зафиксировали количество быстрых частиц, вылетающих в минуту, затем переведя это значения в дозу облучения в год, мы получили следующие результаты. Было сделано по 10 замеров

Нами получены следующие результаты:

Результаты исследования излучения от стен в классной комнате

Результаты исследования излучения от 8 сотовых телефонов

Результаты исследования излучения бетонной стены в коридоре

7.  Выводы.

Обработав результаты исследования мы пришли к следующим выводам:

1. Допустимыми дозами радиации являются дозы радиации в классной комнате и вблизи бетонных стен лицея.
2.  При измерении фона радиации близи 8 сотовых телефонов нами было установлено, что радиационный фон в классной комнате изменился в момент звонков.
3. Фоновый режим радиации лицея находится в пределах допустимой нормы.

Рекомендации:

Сотовые телефоны являются, хоть и незначительными, но источники радиации в момент звонка, поэтому необходимо, как можно дальше относить телефон в момент ожидания вызова.

Итак, мы уже выяснили из раздела, посвященного природе появления радиоактивного излучения, что абсолютной защиты от некоторых типов излучений в повседневной жизни практически не существует (конечно же, если только не спрятаться в бункере под метровым слоем свинца, толщей бетона, в морских глубинах или в скальных породах, в общем, где-то очень и очень глубоко, да еще и дышать при этом через фильтрующие устройства, чтобы радиоактивные газы, типа радона, не попали в наш организм). Но вот обезопасить себя от нахождения в зонах с повышенным радиоактивным фоном вполне нам по силам.

Например, на открытой местности радон растворён в такой низкой концентрации, что не вызывает особого беспокойства. Однако внутри закрытых помещений (как правило, офисные площади, магазины, службы быта и даже спортивные залы, зачастую расположенные в подвальных и полуподвальных, непригодных для жилья местах) тяжелый радон способен накапливаться. Наиболее опасны продукты распада радона, накапливающиеся в лёгких человека и приводящие к возникновению раковых заболеваний.

Время, прошедшее между началом воздействия радона и началом заболевания, может составлять несколько лет. Следовательно, нам необходимо свести время пребывания в таких местах к минимуму, а ответственным за эти помещения лицам - следить за тем, чтобы места возможного скопления радона тщательно проветривались.

Поскольку облучать нас могут даже собственные стены, т.е. стройматериалы, в которые могли попасть, радиоактивные вещества и из которых построены здания и сооружения, то для того, чтобы обезопасить себя от таких неприятных моментов в нашей жизни, необходимо иметь в домашнем арсенале обычный бытовой дозиметр. С помощью такого дозиметра можно замерять радиационный фон помещений.

Список литературы.

1. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики Издательство «Наука», Москва, 1975
2. Шахмаев Н.М. Шахмаев С.Н. Шодиев Д.Ш. Физика Издательство «Просвещение», Москва, 1993
3. http://intersofteurasia.ru/o-radiaczii/vliyanie-radiaczii.html http://www.dozimetr.biz/vozdeystvie_radiacii_na_organizm_cheloveka.php
4. http://www.vdolgoletie.ru/zathita_ot_radiacii.php